15 Ảnh hưởng của nồng độ acid acetic hòa tan chitosan lên sự giảm vitamin C của nho sau thời gian bảo quản % ...71 Bảng 3.. 18 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan lên hao hụt trọng lượng của
Trang 1Đồ án tốt nghi p ệ
I
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, được thực hiện dưới sựhướng dẫn khoa học của ThS Huỳnh Quang Phước, Trường Đại Học Kỹ thuật CôngNghệ TP Hồ Chí Minh
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bốtrong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác dưới bất kì hình thức nào khác Tôi xinchịu trách nhiệm hoàn toàn về đồ án tốt nghiệp của mình
Tác giả
Cao Nguyễn Khánh Vy
Trang 2Đồ án tốt nghi p ệ
LỜI CẢM ƠN
Qua 4 năm học tập tại Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ em đã được các thầy
cô trong Khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường hết lòng hướngdẫn, giảng dạy và trang bị kiến thức cho em
Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của bản thân, em
đã nhận được sự động viên và giúp đỡ rất lớn của nhiều cá nhân và tập thế
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dân ThS Huỳnh Quang Phước đãtận tình giúp đỡ, quan tâm, hướng dẫn và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em thựchiện và hoàn thành đồ án tốt nghiệp
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô các bạn trong Phòng thínghiệm Công nghệ thực phấm đã tạo mọi điều kiện cho em thực hiện và hoàn thành
đồ án
Em xin chân thành cảm ơn gia đình động viên giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho
em trong suốt quá trình thực hiện đề tài và hoàn thành đồ án tốt nghiệp
Tp Hồ Chí Minh, ngày 20, tháng 08, năm 2015
Cao Nguyễn Khánh Vy
Trang 3Đồ án tốt nghi p ệ
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN I
VII DANH MỤC CÁC BẢNG VIII DANH MỤC HÌNH ẢNH X
1
1 Tính cấp thiết của đề tài 1
2 Tình hình nghiên cứu 3
3 Mục đích nghiên cứu 7
4 Nhiệm vụ nghiên cứu 7
5 Phương pháp nghiên cứu 7
6 Các kết quả đạt đựợc của đề tài 8
7 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp 8
CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU 9
1.1 Cây nha đam 9
1.1.1 Phân loại khoa học 9
1.1.2 Đặc điểm sinh học 10
1.1.3 Thành phần hoá học 11
1.1.4 Thành phần có hoạt tính sinh học 20
1.1.5 Ứng dụng 23
1.2 Chitosan 25
1.2.1 Cấu trúc hoá học, tính chất lý hoá của chitosan 25
Trang 4Đồ án tốt nghi p ệ
1.2.2 Các nghiên cứu về tính kháng khuẩn của chitosan 34
1.3 Ứng dụng màng sinh học trong bảo quản rau quả, trái cây 36
1.3.1 Màng bao sinh học 36
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 38
2.1 Vật liệu 38
2.2 Phương pháp bảo quản bằng gel nha đam 40
2.2.1 Phương pháp chuẩn bị gel nha đam 40
2.2.2 Phương pháp xác định một số chỉ tiêu của gel nha đam 43
2.2.3 Phương pháp chuẩn bị gel chitosan 43
2.2.4 Phương pháp tạo màng: 44
2.2.5 Các phương pháp hóa lý khác: 46
2.3 Bố trí thí nghiệm 48
2.3.1 Phân tích một số chỉ tiêu của gel nha đam 48
2.3.2 Thí nghiệm 1: khảo sát ảnh hưởng của các loại phương thức ổn định gel nha đam đến quy trình bảo quản nho. 48
2.3.3 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của pH gel nha đam đến quy trình bảo quản nho 49
2.3.4 Thí nghiệm 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thanh trùng gel nha đam đến quy trình bảo quản nho 50
2.3.5 Thí nghiệm 4: khảo sát nồng độ acid acetic để bảo quản nho .50
2.3.6 Thí nghiệm 5: khảo sát nồng độ chitosan trong acid acetic để bảo quản nho .51
2.3.7 Thí nghiệm 6: So sánh 2 phương thức bảo quản để chọn được phương thức bảo quản nho tốt hơn 51
Trang 5Đồ án tốt nghi p ệ
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 52 3.1 Khảo sát một số chỉ tiêu của gel nha đam 52 Các chỉ tiêu Kết quả 52 3.2 Thí nghiệm 1: khảo sát ảnh hưởng của các loại phương thức ổn định gel nha đảm đến quy trình bảo quản nho
53
3.2.1 Đánh giá hao hụt trọng lượng và độ giảm hàm lượng vitamin C 53 3.2.2 Đánh giá độ tăng hàm lượng đường khử trong quả 55 3.2.3 Đánh giá tổng men mốc trên vỏ nho theo phương thức ổn định gel nha đam qua thời gian
Trang 6Đồ án tốt nghi p ệ
3.5.2 Đánh giá độ tăng hàm lượng đường khử trong quả 72
Trang 7Đồ án tốt nghi p ệ
3.5.3 Đánh giá tổng men mốc trên vỏ nho theo nồng độ acid acetic hòa tan chitosan qua thời gian
73
3.6 Thí nghiệm 5: khảo sát nồng độ chitosan trong acid acetic lên quy trình bảo quản nho 76
3.6.1 Đánh giá hao hụt trọng lượng và độ giảm hàm lượng vitamin C 76
3.6.2 Đánh giá độ tăng hàm lượng đường khử trong quả 77
3.6.3 Đánh giá tổng men mốc trên nho theo nồng độ acid acetic hòa tan chitosan qua thời gian 78
3.7 So sánh hai phương thức bảo quản nho bằng màng bao gel nha đam và màng bao chitosan 81
3.7.1 Đánh giá sự hao hụt trọng lượng 81
3.7.2 Đánh giá độ giảm hàm lượng vitamin C 81
3.7.3 Đánh giá sự tăng đường khử 82
3.7.4 So sánh tổng vi sinh vật hiếu khí và tổng nấm men nấm mốc trên vỏ nho được bảo quản bằng gel nha đam và gel chitosan 82
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84
TÀI LIỆU THAM KHẢO 85
PHỤ LỤC A 1
PHỤ LỤC B 6
Trang 8Đồ án tốt nghi p ệ
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Ac Acetyl
EG Etylen Glycol
Gal A Acid Galacturonic A
Gal Acid Galacturonic
Glc Glucose
Man Mannan
PEG Polyethylen Glycol
Trang 9Đồ án tốt nghi p ệ
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1Phân loại khoa học của cây nha đam 18
Bảng 1.2 Sản lượng gel thu được, pH, hàm lượng chất khô của lá nha đam qua các mùa .20
Bảng 1.3 Một số loại polysaccharide được phân lập từ nha đam 24
Bảng 1.4 Các loại amino acid trong gel nha đam 26
Bảng 1.5 Lipid và hỗn hợp các chất hữu cơ 27
Bảng 1.6 Hàm lượng của một số hợp chất phenolic trong gel nha đam 28
Bảng 1.7 Hàm lượng chất khoáng từ gel nha đam của những cây trồng trung bình khoảng 112 tuần 29
Bảng 1 8 Thành phần hoá học của vỏ các loại giáp xác 38
Bảng 2 1 Một số thiết bị được sử dụng trong đồ án tốt nghiệp 39
Bảng 2 2 Các chỉ tiêu phân tích của gel nha đam 48
Bảng 3 1 pH, hàm lượng chất khô hoà tan và sản lượng gel thu được52 Bảng 3 2 Ảnh hưởng của các Phương thức ổn định gel nha đam lên sự hao hụt trọng lượng của nho qua thời gian (%) 53
Bảng 3 3 Ảnh hưởng của các phương thức ổn định gel nha đam lên sự giảm vitamin C của nho qua thời gian (%) 55
Bảng 3 4 Ảnh hưởng của các Phương thức ổn định gel nha đam lên sự tang hàm lượng đường khử của nho qua thời gian (%) 56
Bảng 3 5 Ảnh hưởng của các phương thức ổn định gel nha đam lên tổng men mốc trên nho ( CFU/g) .57
Bảng 3 6 Ảnh hưởng của pH gel nha đam lên hao hụt trọng lượng của nho 59
Bảng 3 7 Ảnh hưởng của pH gel nha đam lên sự giảm hàm lượng vitamin C của nho (%) 60
Trang 10Đồ án tốt nghi p ệ
Bảng 3 8 Ảnh hưởng của pH gel nha đam lên sự tăng hàm lượng đường khử của nho
qua thời gian
61
Bảng 3 9 Tổng men mốc trên nho theo các mức pH của gel nha đam
62
Bảng 3 10 Ảnh hưởng của thời gian thanh trùng gel nha đam lên hao hụt trọng lượng
của nho sau thời gian bảo quản
64
Bảng 3 11 Ảnh hưởng của thời gian thanh trùng gel nha đam lên sự giảm vitamin C
của nho sau thời gian bảo quản 65
Bảng 3 12 Ảnh hưởng của thời gian thanh trùng gel nha đam lên sự tăng hàm lượng
đường khử của nho qua thời gian 66
Bảng 3 13 Tổng men mốc trên nho theo các mức pH của gel nha đam
67
Bảng 3 14 Ảnh hưởng của thời gian thanh trùng gel nha đam lên hao hụt trọng lượng
của nho sau thời gian bảo quản
70
Bảng 3 15 Ảnh hưởng của nồng độ acid acetic hòa tan chitosan lên sự giảm vitamin
C của nho sau thời gian bảo quản (%) 71
Bảng 3 16 Ảnh hưởng của nồng độ acid acetic hòa tan chitosan lên sự tăng hàm lượng
đường khử của nho qua thời gian 72
Bảng 3 17 Tổng men mốc trên nho theo nồng độ acid acetic hòa tan chitosan
73
Bảng 3 18 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan lên hao hụt trọng lượng của nho sau thời
gian bảo quản 76
Bảng 3 19 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan lên sự giảm vitamin C của nho sau thời
gian bảo quản (%) 77
Bảng 3 20 Ảnh hưởng của nồng độ acid acetic hòa tan chitosan lên sự tăng hàm lượng
đường khử của nho qua thời gian 78
Trang 11Đồ án tốt nghi p ệ
Bảng 3 21 Tổng men mốc trên nho theo nồng độ chitosan
79
Bảng 3.22 Tổng men mốc của mẫu nho được bảo quản bằng màng bao chitosan và
màng bao nha đam ở ngày bảo quản thứ 6 82
Trang 12Đồ án tốt nghi p ệ
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1 1Cây nha đam 18
Hình 1 2 Hoa nha đam 19
Hình 1 3 Cấu trúc acetyl mannan của nha đam 23
Hình 1 4 Ảnh hưởng của gel nha đam lên sự tồn tại của bào tử nấm trong ống nghiệm: .30
Hình 1 5 Dịch huyền phù C albicans được ủ 3 giờ trong việc có hoặc không có hiện diện chiết xuất trong huyết thanh dê 31
Hình 1 6 Ảnh hưởng của chiết xuất nha đam bằng ethanol lên vùng ức chế các loại vi khuẩn gây bệnh (p < 0,01)) 32
Hình 1 7 Ứng dụng của nha đam trong mỹ phẩm và thực phẩm 33
Hình 1 8 Công thức cấu tạo của chitosan 34
Hình 1 9 Sơ đ ồ q u y t rì nh công n gh ệ sản x u ất Chitosan 39
Hình 2 1 Quy trình chuẩn bị gel nha đam 49
Hình 2 2 Quy trình bảo quản nho bằng cách nhúng gel nha đam/ gel chitosan để tạo màng 44
Trang 13Đồ án tốt nghi p ệ
1 Tính cấp thiết của đề tài
MỞ ĐẦU
Các sản phẩm tươi sau thu hoạch thường ít khi đến được nhà bếp của người tiêudùng, một phần do hư hỏng, phần khác là do các khuyết tật trên bề mặt làm chosản phẩm không được lựa chọn Hư hỏng và sau đó mất mát của rau quả ước tínhkhoảng 25 – 80 %, với giá trị thấp hơn ở vùng khí hậu ôn đới và các giá trị caohơn ở vùng có khí hậu nhiệt đới [36] Vì vậy, người ta thường thu hoạch chúngsớm hơn và lưu trữ lạnh để kéo dài thời gian sử dụng Điều này dẫn đến việc kémchất lượng khi đưa sản phẩm vào thị trường
Những năm gần đây, thay đổi trong lối sống của người tiêu dùng đã dẫn đến việctăng đáng kể nhu cầu trái cây và rau quả chất lượng cao, đi cùng với sự tiện lợi và
an toàn Mùi vị, kết cấu, màu sắc, hương thơm và vẻ ngoài nhìn chung đều phảiđạt yêu cầu Phát triển các phương pháp xử lý sau thu hoạch để kéo dài hơn nữathời gian sử dụng mà không làm mất đi chất lượng rau quả trở thành mối quantâm hàng đầu Đặc biệt đối với một nước có tiềm năng trái cây lớn như nước ta.Hiện nay, hầu như nguyên liệu chính sử dụng trong bảo quản hay đóng gói thựcphẩm chủ yếu là các loại màng như polyethylene, polypropylen Tuy nhiênnhược điểm của chúng là làm tổn thất chất dinh dưỡng của thực phẩm trong quátrình bảo quản, thời gian phân hủy của các loại màng này lại lâu, khó xử lýnhanh và gây ô nhiễm môi trường Nên một vấn đề mới được đặt ra là cần có mộtloại màng bảo quản thực phẩm mà có thể khắc phục được các hạn chế trên.Màng phải có khả năng cải thiện vẻ ngoài (độ sáng bóng), giảm sự mất nước, làmchậm quá trình chín và giảm các bệnh Từ đó, tạo yếu tố cảm quan tốt, thời gian vậnchuyển, bảo quản được lâu, an toàn cho sức khoẻ con người và hơn hết là thân thiệnvới môi trường
Cây nha đam từ lâu đã được sử dụng trong lĩnh vực y học, thực phẩm và mỹphẩm trên khắp thế giới Thành phần hóa học chủ yếu của nó là các polysaccharide
Trang 14như mannan, glucomannan, galactan cùng với các loại enzyme, vitamin,…có hoạttính sinh học trong việc chữa lành vết thương, mụn nhọt, tẩy xổ, nhuận tràng,kháng khuẩn, chống loét, miễn gel trung gian và các hoạt động chống ung thư…[5], [28], [34] Ngoài ra, nó còn được nhiều người biết đến với tác dụng làm đẹp
da thông qua một số loại kem, mặt nạ dưỡng da, sữa chua và gel nha đam cònđược sử dụng làm màng bao ăn được giúp kéo dài thời gian bảo quản cho các loạitrái cây, rau quả… Bên cạnh đó, nha đam lại được trồng và bán khá phổ biến tạicác chợ cho nên việc dùng nha đam tạo màng là rất khả thi
Gần đây Chitosan - sản phẩm deaxetyl hoá chitin - dẫn xuất của polysaccharide cónhiều trong vỏ các loài động vật giáp xác và các dẫn xuất của nó đã được nghiên cứu
và ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: y tế, bảo vệ môi trường,công nghiệp in, công nghiệp dệt Trong những năm qua Viện hoá học các hợp chất
tự nhiên, trung tâm khoa học tự' nhiên và công nghệ quốc gia đã tiến hành nghiêncứu sử dụng chitosan trong nông nghiệp và công nghệ thực phẩm Chitosan là mộtloại polyme, có nguồn gốc tự nhiên, rẻ tiền, dễ chế biến và sử dụng làm chất bảoquản quả tươi và an toàn đối với con người và vật nuôi
Khác với các lọai trái cây khác của Việt Nam, nho là lọai cây trái được du nhập từcác nước trên thế giới vào Việt Nam từ những năm 1960 Giống nho đầu tiên đượctrồng là giống nho đỏ ăn tươi Red Cardinal Cho tới bây giờ, đây vẫn là giống nhochủ lực do sản lượng tương đối cao (20 tấn/ha) Tuy nhiên do khó bảo quản, điềukiện sơ chế thô sơ, hao hụt trong các khâu sau thu họach lớn lại không có tổ chứctiêu thụ, nên giá cả không ổn định, bấp bênh Để khắc phục, nhà nông thường dùngnhiều loại hóa chất độc hại để phun xịt hay dùng các loại bao bì khó phân hủyhoặc có thời gian phân hủy lâu để bao gói mà không quan tâm đến sức khỏe củangười tiêu dùng cũng như bảo vệ môi trường Vì vậy, việc nghiên cứu các phươngpháp xử lý để bảo quản nho sau thu hoạch đơn giản, an toàn, thân thiện với môitrường là công việc rất cần thiết
Trang 15Nhận thấy tính cấp thiết của việc bảo quản nho tươi cho nên tôi thực hiện đề tài
“Đánh giá hiệu quả của kỹ thuật tạo màng bao từ gel nha đam và gel chitosan trongquy trình bảo quản nho tươi” Gel nha đam và gel chitosan đều có khả năng tạomàng thêm vào đó là đặc tính kháng khuẩn nên nó sẽ hứa hẹn một kết quả đầytriển vọng trong việc duy trì chất lượng nho tươi, góp phần giải quyết một phầnvấn đề môi trường và sức khỏe người tiêu dùng
2 Tình hình nghiên cứu
a) Ứng dụng chitosan tạo màng bao trong và ngoài nước
Trong công nghệ thực phẩm, do chitosan là một polymer tự nhiên, không độc và rất
an toàn với thực phẩm Nó có những tính chất rất đặc trưng như có khả năngkháng khuẩn, kháng nấm, chống ẩm, tạo màng, có khả năng hấp thụ màu mà khônghấp thụ mùi, hấp thụ một số kim loại nặng…do đó nó được ứng dụng nhiều tronglĩnh vực công nghệ sản xuất
Nhiều kết quả nghiên cứu đã được công bố trên thế giới về khả năng kết hợp củachitosan với các loại vật liệu tạo màng bao bọc sinh học không độc cũng như khảnăng kéo dài thời gian bảo quản của nhiều đối tượng như rau quả tươi, thịt, cá, nướcquả của chitosan và dẫn xuất của nó
Tác giả Đống Thị Anh Đào và các cộng sự (Khoa Công Nghệ Hóa Học Và DầuKhí - Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM) đã nghiên cứu chế tạo một số màngbán thấm polysaccaride như: CMC, chitosan dùng bao gói bảo quản nhãn trong môitrường có nồng độ CO2 cao hơn môi trường khí quyển Kết quả là nhãn được baogói bằng màng bán thấm vẫn giữ được giá trị thương phẩm sau 45 ngày bảo quản(kéo dài thời gian bảo quản nhãn lên gấp 3 - 9 lần so với cùng điều kiện bảo quảnkhông có bao bì)
Tác giả Bùi Văn Miên và Nguyễn Anh Trinh (Khoa Công Nghệ Thực PhẩmTrường Đại Học Nông Lâm) đã nghiên cứu dùng chitosan tạo màng để bao gói thựcphẩm Màng chitosan có tính kháng khuẩn, tính giữ nước nên có thể dùng để bảo
Trang 16quản các thực phẩm tươi sống giàu đạm như: cá, thịt… Đồng thời, bổ sung các chấtphụ gia (etylen glycol- EG, polyethylen glycol - PEG) để tăng tính dẻo dai và đànhồi cho màng Các tác giả đã ứng dụng màng này trong bao gói xúc xích thì thấyrằng ngoài việc giúp cho sản phẩm xúc xích có hình dáng đẹp, màng chitosan còn
có tác dụng đặc biệt là không làm mất màu và mất mùi đặc trưng của xúc xích
Từ thành công trên, các tác giả này cũng nghiên cứu dùng vỏ bọc chitosan bảoquản các loại thủy sản tươi và khô Bảo quản cá tươi bằng chitosan sẽ hạn chế đượchiện tượng mất nước và tổn thất chất dinh dưỡng của cá khi cấp đông và sau khi rãđông Đặc biệt, khi nấu cá đã được bảo quản bằng chitosan thì thấy chitosan khônglàm thay đổi mùi vị của sản phẩm Đối với thủy sản khô như: cá khô, cá mực… thìtiến hành pha dung dịch chitosan 2,0% trong dung dịch acid acetic 1,5% sau đónhúng cá khô và mực khô vào dung dịch được pha, làm khô bằng cách sấy ở nhiệt
độ 300C có quạt gió Sản phẩm thu được có thể bảo quản tốt ở nhiệt độ bìnhthường Tùy theo độ ẩm của cá và mực khô mà sản phẩm có thời gian bảo quảnkhác nhau, độ ẩm càng thấp thì thời gian bảo quản càng dài Với độ ẩm 26 - 30%, cákhô bảo quản được 83 ngày, mực khô 85 ngày; còn độ ẩm 41- 45% thì cá khô giữđược 17 ngày, mực khô giữ được 19 ngày
Qua nghiên cứu của Châu Văn Minh và các cộng sự thuộc Viện Hóa Học cáchợp chất tự nhiên, Trung tâm khoa học tự nhiên và Công Nghệ Quốc Gia đã điềuchế được chế phẩm BQ-1 với nguyên liệu chính là chitosan có tác dụng bảo quảnquả tươi (cà chua, nho, vải ) rất tốt Chế phẩm này có tác dụng chống mốc, chống
sự phá hủy của một số loại nấm men, vi sinh vật gram âm trên các loại hoa quả Từkết quả nhận được Châu Văn Minh tiếp tục thử nghiệm khả năng bảo quản thựcphẩm tươi sống của BQ-1 (thịt bò, thịt lợn, trứng gà tươi) Nhờ khả năng ức chế sựphát triển của vi sinh vật gây thối nên kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm trongmột thời gian nhất đinh
Trang 17Jia và cộng sự (2007) đã nghiên cứu khả năng kiểm soát bệnh sau thu hoạch của càchua đã chỉ ra rằng khi hòa tan chitosan 0,5% trong acid HCl 1% thì có khả năng
làm giảm đáng kể nấm mốc màu xám và mốc màu xanh do B.cinerea và
P.expansum trong quả cà chua khi bảo quản ở 250C
Kamil và cộng sự (2002); No và cộng sự ( 2002); chitosan có tính kháng khuẩn vàhạn chế quá trình oxy hóa lipid nên được dùng để bảo quản thịt nhằm hạn chế quátrình hư hỏng của thịt Đặc biệt rất phù hợp để bảo quản các sản phẩm khô, sảnphẩm ăn liền Các mẫu thịt bò quay được nhúng vào dung dịch chitosan (0,5-1%),sau đó đóng gói và bảo quản lạnh ở 40C thì lượng vi khuẩn Listeria monocytogenes
giảm đáng kể so với mẫu không xử lý chitosan Đối với sản phẩm thịt bò tẩm gia
vị, kết quả nghiên cứu của Youn và cộng sự (2002) cũng cho thấy chất lượng củathịt bò tẩm gia vị có bổ sung 1% chitosan (120kDa, 85%DD) hòa trong acid lactic0,3% được cải thiện đáng kể
Chunprasert và cộng sự (2004) đã kết hợp chitosan với các loại bao bì nhưLLDPE (Linear low density polyethlene) và PE (polyethylene) để bảo quản quả na
Na sau khi nhúng vào dung dịch chitosan 0,5% và 1% được bao gói riêng từng quảbằng hai loại bao bì trên sau đó đem bảo quản ở 130C, độ ẩm không khí 95% Kếtquả cho thấy bao gói bằng bao PE rất có hiệu quả trong việc giảm hao hụt trọnglượng, kéo dài quá trình chín và giữ được màu sắc của vỏ sau 12 ngày bảo quản.Nhiều kết quả nghiên cứu đã được công bố trên thế giới về khả năng kéo dài thờigian bảo quản của nhiều loại rau quả tươi, thịt, nước quả của chitosan và dẫn xuấtcủa nó (Roller và Covill, 1999; Sagoo và cộng sự, 2002; Shahidi và cộng sự, 1999
và Ali-Khateeb, 2003) Chitosan được sử dụng để bảo quản quả tươi (đào, lê, kiwi,dưa chuột, dâu tây , cà chua, vải, xoài ) Chitosan có khả năng tạo màng rất tốt vàmàng chitosan là màng bán thấm nên có khả năng làm thay đổi thành phần các chấtkhí trong môi trường bảo quản Do nó tạo ra rào cản hạn chế sự cung cấp oxy trên
Trang 18a) Ứng dụng nha đam tạo màng bao trong và ngoài nước
Valverde va cộng sự (2005) dùng gel nha đam phủ lên nho để giúp ức chế sự tăngtrưởng của vi khuẩn, nấm mốc, nấm men
Navarro và cộng sự (2011) bảo quản hạnh đào (Prunus persica L var nectarine) từ
màng bao gel đam
Ahmed và cộng sự (2005) bột đông khô từ gel nha đam được hòa tan trong nước
và sau đó áp dụng bảo quản quả xuân đào và nhận được nhiều kết quả khả quan Martinez Romero và cộng sự (2006) lần đầu dùng gel nha đam để bảo quản quả anh
đào ngọt ( Prunus avium L cv Starking) và phát hiện màng từ gel nha đam có thể
bảo quản quả anh đào ngọt, giúp duy trì được các đặc tính chất lượng của quả sau 16 ngày bảo quản
Trang 193 Mục đích nghiên cứu
Khảo sát các điều kiện tối ưu của gel nha đam và gel chitosan để bảo quản nho,đồng thời so sánh khả năng tạo màng của hai loại gel để chọn được loại gel tối ưunhất, giúp bảo quản nho tươi tiện lợi, an toàn cũng như là thân thiện với môitrường hơn
4 Nhiệm vụ nghiên cứu
Khảo sát ảnh hưởng của các loại phương thức ổn định gel nha đam đến quy trình bảo quản nho tươi
Khảo sát ảnh hưởng của pH gel nha đam đến quy trình bảo quản nho tươi
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian thanh trùng gel nha đam đến quytrình bảo quản dâu tây
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ acid acetic đến quy trình bảo quản nhotươi
Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến quy trình bảo quản nho tươi
So sánh khả năng tạo màng tối ưu của 2 loại gel giúp bảo quản nho tươi tốt nhất
5 Phương pháp nghiên cứu
Đồ án tốt nghiệp đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:
+ Phương pháp đo pH, nồng độ chất khô hòa tan của gel nha đam bằngmáy đo pH, Brix kế
+ Phương pháp đánh giá hao hụt trọng lượng bằng phương pháp cân
+ Phương pháp chuẩn độ với KIO3/KI để xác định hàm lượng acidascorbic (vitamin C)
+ Phương pháp định lượng đường khử bằng phương pháp acid dinitro- salicylic (DNS)
Trang 206 Các kết quả đạt đựợc của đề tài
+ Lựa chọn được phương thức ổn định gel nha đam cùng với pH, thời gianthanh trùng cho kết quả tối ưu nhất trong quy trình bảo quản nho tươi
+ Lựa chọn được nồng độ acid acetic và nồng độ chitosan cho kết quả tối
ưu nhất trong quy trình bảo quản nho tươi
+ Xác định được phương pháp bảo quản nho tươi tốt nhất giữa màng baobằng gel nhà đam và màng bao bằng gel chitosan khi áp dụng các kết quả đãnghiên cứu ở trên
7 Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
Trang 21CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Cây nha đam
1.1.1 Phân loại khoa học
Theo các quy tắc quốc tế về Danh mục thực vật, tên khoa học của cây nha đam là
Aloe vera (L.) Burm.f Ngoài ra, còn có các tên gọi khác như A barbadensis Miller, Aloe vulgaris Lam [25] Ở Việt Nam, cây nha đam còn có những tên gọi như cây
lô hội, lưỡi hổ…
Hình ảnh tổng quan về cây nha đam được thể hiện ở hình 1.1 dưới
đây:
Hình 1.1 Cây nha đam
Phân loại khoa học của cây nha đam được trình bày ở bảng 1.1 dưới
Trang 22Loài Aloe vera
Trang 231.1.2 Đặc điểm sinh học
Nha đam là cây lâu năm, chịu hạn, cây trưởng thành khi được khoảng 4 tuổi, cao
từ 80 – 100 cm [11] Mỗi cây nha đam có khoảng 12 – 16 lá, lá có hình mũi mác,dày, mọng nước, có gai ở hai bên mép Khi trưởng thành lá có thể được thu hoạchmỗi 6 – 8 tuần, mỗi lần từ 3 – 4 lá Hoa nha đam nở trên một cành cao lên đến 90
cm, mọc ở trung tâm của cây, tràng hoa dài 2 – 3 cm, màu vàng (hình 1.2) Quả lànang hình tam giác có chứa nhiều hạt [29]
Hình 1.2 Hoa nha đam
Các bó mạch có cấu trúc hình ống, tiếp giáp với lớp vỏ Số lượng các bó khácnhau, tùy thuộc vào kích thước của lá Chúng là hệ thống vận chuyển các chấtdinh dưỡng trong lá Chất lỏng không nhớt màu vàng chảy ra từ lá có nguồn gốc
từ các tế bào trụ bì liên kết với các bó mạch này [33]
Thành và màng tế bào có thể được nhìn thấy trong lõi lá Tuy nhiên các bàoquan vẫn còn nguyên vẹn như nhân, lục lạp và ty thể thường không thể nhìn thấy
Trang 25Polysaccharide khi có mặt trong thực phẩm đều thể hiện một số tính chất có lợi dựatrên cấu trúc phân tử, kích thước và lực liên kết phân tử, chủ yếu là liên kết hydro.Rất nhiều các polysaccharide không tan trong nước và không tiêu hóa được, chủ yếu
là cellulose và hemicellulose Những polysaccharide còn lại trong thực phẩm thì tanđược trong nước và phân tán đều trong nước Chúng đóng vai trò tạo độ kết dính, tạođặc, tăng độ nhớt và tạo gel
Polysaccharide là các glycosyde từ đường hexose và pentose Mỗi gốc glycosyde cómột số điểm có khả năng tạo liên kết với Hydro Mỗi nhóm –OH trên gốc glycosyl
có thể kết hợp với một phân tử nước và vì vậy mỗi gốc đều có thể hoàn toàn solvathóa Do đó phân tử polysaccharide có thể tan được trong nuớc
Lý do một số phân tử polysaccharide như cellulose không tan được trong nước là docác phân tử có cấu trúc thẳng và liên kết chặt khít với nhau nên nước không có khảnăng tiến gần các nhóm hydroxy (-OH)
Phụ gia tạo gel là các polysaccharide tan được trong nước Khi phân tán trong nướcmỗi phân tử sẽ liên kết với các phân tử bên cạnh tạo thành một cấu trúc không gian 3chiều nhốt các phân tử nước bên trong tạo thành khối gel
Khả năng tạo gel phụ thuộc vào:
Trang 26 Liên kết giữa các phân tử:
Độ bền gel phụ thuộc chủ yếu vào lực liên kết giữa các phân tử
Nếu chiều dài của vùng liên kết dài, lực liên kết giữa các chuỗi sẽ đủ lớn để chống lại áp lực và chống lại chuyển động nhiệt của các phân tử, gel tạo thành sẽ chắc bền Nếu chiều dài của vùng liên kết ngắn và các chuỗi không được liên kết với nhau mạnh, các phân tử sẽ tách rời dưới tác dụng của áp lực hay sự tăng nhiệt độ (làm chocác chuỗi polymer chuyển động nhiệt), gel sẽ yếu và không ổn định
Cấu trúc các phân tử:
Những phân tử có nhánh không liên kết với nhau chặt chẽ, vì vậy không tạo nhữngvùng liên kết có kích thước và sức mạnh đủ lớn để tạo thành gel Chúng chỉ tạo chodung dịch có độ nhớt và độ ổn định
Nhưng phân tử mạch thẳng tạo gel chắc bền hơn
Glucomannan là polysaccharide trong cây nha đam hiếm khi được tìm thấytrong các loại cây trồng khác và có đặc tính có nhựa gần giống như chất dịch ở cơthể người [41]
Acetyl mannan là polysaccharide chính trong phần thịt lá, được nghiên cứurộng rãi nhất và đã có sản phẩm thương mại như Carrisyn TM [21] Acetyl
Trang 27mannan có nhiều tính chất trị liệu bao gồm kích thích hệ miễn dịch, làm lành vếtthương và kháng viêm
Hình 1.3 Cấu trúc acetyl mannan của nha đam
Một số loại polysaccharide được phân lập từ nha đam được thể hiện ở bảng 1.3dưới đây:
Trang 29Mannan không ổn định và có thể suy thoái một cách nhanh chóng [42,43] Suythoái có thể được gây ra bởi nhiệt độ cao, thay đổi pH, vi khuẩn gây ô nhiễm hoặccác enzyme như mannanase có thể có trong phần thịt lá hoặc trong vi khuẩn.Trong một số sản phẩm nha đam thương mại, việc chuẩn bị phần thịt lá được
xử lý với cellulase Cellulase có nguồn gốc và độ tinh khiết khác nhau có thểnhiễm mannanase và cũng có thể là nguyên nhân làm suy thoái mannan pH cao
có thể khử acetyl, làm cho mannan không thể hòa tan Gowda và cộng sự (1979),thấy rằng kiềm hóa làm cho các mannan trở nên không thể hòa tan và mất đi khảnăng tạo thành dung dịch nhớt Một khi mannan xuống cấp dịch gel sẽ trở nên ítdính hơn
Acid pectic hoặc pectin với hàm lượng acid galacturonic cao (85%) đã được trích
ly từ phần thịt lá nha đam với nước sôi, có hoặc không có amoni oxalate [19].Tuy nhiên, sự hiện diện của pectic trong nha đam thay đổi tùy theo loài, mùa, vị trí
Số lượng arabinogalactan được tìm thấy trong phần thịt lá nha đam thấp hơn so với mannan hoặc glucomannan Điều đó giúp khẳng định rằng bản chất nhầy của phần thịt lá không phải là do các arabinan hoặc arabinogalactan mà là do mannan [13] Carbohydrate khác như cellulose, xylose, L – rhamnose, galactose, aldopentose cũng có mặt trong cây nha đam [44]
Trang 301.1.3.3 Protein
Roboz và Haagen – Smit (1948) cho rằng hàm lượng protein chiếm 7 % (theotrọng lượng khô) trong thịt lá nha đam Điện di trên gel polyacrylamide thì có ítnhất 23 polypeptide từ lá trưởng thành, trong đó có 13 polypeptide có trong gelnha đam [38]
Có khoảng 20 trong số 22 amino acid và 7 trong số 8 amino acid cần thiết cho cơthể có mặt trong gel nha đam [2] Các loại amino acid được thể hiện qua bảng 1.4dưới đây:
Bảng 1.4 Các loại amino acid trong gel nha
Ngoài ra, có một chất chiết bằng ethanol từ nha đam đã được mô tả có các đặctính giống như lectin, có khả năng vón cục mạnh mẽ, làm ảnh hưởng đến hồng cầucuả con người [37]
1.1.3.4 Lipid
Theo Femenia và cộng sự (1999) hàm lượng lipid trong gel nha đam đông khô là
4 % Sterol thực vật phổ biến, β – sitosterol được tìm thấy trong lá nha đam, đi kèmvới số lượng ít của cholesterol, campestrol và lupeol [35].Một nghiên cứu sau đó
Trang 3118cũng cho thấy β – sitosterol và một loạt các n – alkane trong gel nha đam với n –octadecane chiếm ưu thế, cũng như các acid béo và este methyl của chúng [39].
Trang 32Lipid và hỗn hợp các hợp chất hữu cơ được thể hiện ở bảng 1.5 dưới đây:
Bảng 1.5 Lipid và hỗn hợp hợp chất hữu cơ
1.1.3.5 Hợp chất phenolic
Theo Angela Matos Acurero và cộng sự (2008) các hợp chất phenolic trong gel nhađam như aloesin, aloin và aloe-emodin (sản phẩm oxy hóa của aloin) Aloin là thànhphần chính của Anthraquinonic Aloe vera Nó là một hỗn hợp của hai đồng phân, aloin
A và aloin B với nhiều chức năng Nó có các ứng dụng về da, nó là một hợp chất mạnhvới thuốc chống sốt rét , kháng nấm , tính chất kháng khuẩn và kháng virus Aloin làmột anthraquinone đã được sử dụng bởi vì tác dụng tẩy và tẩy sạch hiệu quả và thamgia vào cơ chế bảo vệ thực vật chống lại động vật ăn cỏ Aloesin là thành phần thứ haicủa Aloe vera và các dẫn xuất của nó có chất chống oxy hóa và tính kháng viêm Aloe-emodin là sản phẩm oxy hóa của aloin, và các cuộc nghiên cứu cuối cùng đãchứng minh rằng nó là hợp chất chống ung thư mạnh, chống ung thư máu , kháng virus, antiprotozoal và kháng nấm
Hàm lượng của một số hợp chất phenolic được thể hiện ở bảng 1.6 dưới đây:
Trang 33Nguồn: Park và Lee (2006)
Ngoài các thành phần hữu cơ đã được mô tả ở trên trong cây nha đam còn có cácthành phần vô cơ Hàm lượng tro 3,3 % trong vỏ nha đam và 0,2 % (trọng lượngướt) hàm lượng tro trong thịt lá, có chứa calcium oxalate [31]
Hàm lượng các chất khoáng trong gel nha đam được trồng khoảng 112 tuầnđược thể hiện qua bảng 1.7 dưới đây:
Trang 34Bảng 1.7 Hàm lượng chất khoáng từ gel nha đam của những cây trồng trung
60
Các loại vitamin bao gồm cả các vitamin chống oxy hóa như A, C, E, B1, B2,B6, niacin, choline, aicd folic, β – carotene,,… cũng có mặt trong cây nha đam [31]
1.1.4 Thành phần có hoạt tính sinh học
Gel nha đam có chứa một lượng lớn các hợp chất có hoạt tính sinh học bao gồmpolysaccharide, glycoprotein, anthraquinone, hợp chất phenolic, saponin, sterol,vitamin, enzyme, amino acid và acid salicylic [7]
Các enzyme có trong gel nha đam như bradykinase, cellulase, carboxypeptidase,catalase, amylase, lipase…
Theo Yolanta và Rivka (1994), gel nha đam đã ngăn chặn sự nảy mầm và tăng
trưởng của sợi nấm Penicillium digitatum và Alternaria altemata, là các loại nấm gây bệnh ở thực vật Bào tử P digitatum, A alternata và Botrytis cinerea giảm 15 –
20 % ở nồng độ 1 µl/ l, chống lại P expansum chỉ khi nồng độ vượt quá 103 µl/l.
Tác dụng ức chế của gel tăng lên cùng với sự gia tăng nồng độ, mà cao nhất là
Trang 35giảm 95% bào tử ở nồng độ 105 µl/l Ảnh hưởng của gel nha đam lên sự tồn tại của bào tử nấm trong ống nghiệm được thể hiện ở hình 1.4 dưới đây:
Tỷ lệ sống sót (%)
Hàm lượng (log µl/ l)
Hình 1.4 Ảnh hưởng của gel nha đam lên sự tồn tại của bào tử nấm trong ống
nghiệm:
=P digitahun; =P expansum; = B cinerea; = A alternuta
Nguồn: Yolanta và Rivka (1994)
Theo Ivy Bernardes và cộng sự (2012) có sự ảnh hưởng của glycolic thô chiết
xuất từ lá nha đam lên sự tăng trưởng và hình thành ống mầm Candida albicans.
Sự hiện diện của chiết xuất (10%v/ v) có sự ức chế rõ rệt sự tăng trưởng của
C albicans (90–100%) Sự ức chế này xảy ra song song với việc giảm sự hình
thành ống mầm trên huyết thanh dê Dịch huyền phù C albicans được ủ 3 giờ
với việc có hoặc không có sự hiện diện của chiết xuất trên huyết thanh dê được thểhiện ở hình 1.5
Trang 36Tỷ lệhình thành
Đối chứng Nha đam (5 Nha đam (10
%)
Hình 1.5 Dịch huyền phù C albicans được ủ 3 giờ trong việc có hoặc không có
hiện diện chiết xuất trong huyết thanh dê
Nguồn: Ivy Bernardes và cộng sự (2012)Robson và cộng sự (1982) đã khảo nghiệm tính chất kháng khuẩn của chiết xuấtnha đam ở các nồng độ ức chế và nồng độ gây chết khác nhau Mười hai loài visinh vật khác nhau được cấy với các nồng độ khác nhau của chiết xuất Nồng độ 60
% chiết xuất nha đam có khả năng diệt Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella
pneumoniae, Serratia marcescens, loài Citrobacter, Enterobacter cloacae, S pyogenes, Streptococcus agalactiae Nồng độ 70 % của chiết xuất diệt S aureus, 80
% đối với E coli và 90 % với Streptococcus faecalis và Candida albicans.
Bacillus subtilis thì không bị ức chế bởi chiết xuất nha đam Hình 1.6 dưới đây
trình bày ảnh hưởng của chiết xuất nha đam bằng ethanol lên vùng ức chế của các
vi khuẩn gây bệnh:
Trang 37Hoạt động kháng khuẩn của gel nha đam
Vùng ức
chế (mm)
Hình 1.6 Ảnh hưởng của chiết xuất nha đam bằng ethanol lên vùng ức chế các loại
vi khuẩn gây bệnh (p < 0,01) (Nguồn: Pandey và Mishra, 2010)
mỹ phẩm như mặt nạ dưỡng da được thể hiện ở hình 1.7 dưới đây:
Trang 38Đồ án tốt nghi p ệ
Trang 39Đồ án tốt nghi p ệ
1.1.6 Độc tính
Gel nha đam an toàn khi sử dụng bên ngoài, ít khi gặp dị ứng hay tác dụng phụ.Tuy nhiên, nha đam không nên dùng cho phụ nữ mang thai, mẹ cho con bú, trẻ
em, người bị đau bụng, viêm ruột thừa và tắt ruột
Anthroquinone trong lá nha đam có lợi khi sử dụng với lượng nhỏ, tuy nhiêntrong một số trường hợp nó gây cảm giác nóng rát và viêm da, nổi bóng nước, mềđay đặc biệt là làm tổn thương DNA và có thể gây ung thư [16]
1.2 Chitosan
1.2.1 Cấu trúc hoá học, tính chất lý hoá của chitosan
1.2.1.1 Cấu tạo hoá học của chitosan
Trong số các dẫn xuất của chitin thì chitosan là một trong những dẫn xuất quan trọng
vì nó có hoạt tính sinh học cao và có nhiều ứng dụng trong thực tế Việc sản xuấtchitosan tương đối đơn giản, không cần dung môi, hóa chất độc hại đắt tiền.Chitosan thu được bằng phản ứng deacetyl hóa chitin, biến đổi nhóm N-acetyl thànhnhóm amin ở vị trí C2
Hình 1.9 Công thức cấu tạo của chitosan
Do quá trình khử acetyl xảy ra không hoàn toàn nên người ta qui ước nếu độdeacetyl hóa (degree of deacetylation) DD > 50% thì gọi là chitosan, nếu DD < 50%gọi là chitin [1]
Chitosan có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị 2-amino-2-deoxy--D- glucosamineliên kết với nhau bàng liên kết -(l-4) glucozit
Trang 40Đồ án tốt nghi p ệ
Qua cấu trúc của chitin và chitosan ta thấy chitin chỉ có một nhóm chức hoạt động là-OH (H ở nhóm hydroxyl bậc 1 linh động hơn H ở nhóm hydroxyl bậc 2 trong vòng
6 cạnh) còn chitosan có 2 nhóm chức hoạt động là -OH, -NH2, do đó chitosan dễdàng tham gia phản ứng hóa học hơn chitin Trong thực tế các mạch chitin - chitosanđan xen nhau, vì vậy tạo ra nhiều sản phẩm đồng thời, việc tách và phân tích chúngrất phức tạp [1]
1.2.1.2 Tính chất lý hoá của chitosan
Chitosan có màu trắng ngà hoặc màu vàng nhạt, tồn tại dạng bột hoặc dạng vảy,không mùi, không vị, nhiệt độ nóng chảy 309 - 311°C
Chitosan có tính kiềm nhẹ, không tan trong nước, trong kiềm nhưng hoà tan đượctrong dung dịch acid hữu cơ loãng như: acid acetic, acid fomic, acid lactic , tạothành dung dịch keo nhớt trong suốt Chitosan hoà tan trong dung dịch acid acetic 1– 1,5% Độ nhớt của chitosan trong dung dịch acid loãng liên quan đến kích thước
và khối lượng phân tử trung bình của chitosan (đây cũng là tính chất chung của tất
cả các dung dịch polyme) Chitosan kết hợp với aldehyde trong điều kiện thích hợp
để hình thành gel, đây là cơ sở để bẫy tế bào, enzyme Chitosan phản ứng với acidđậm đặc, tạo muối khó tan Chitosan tác dụng với iod trong môi trường H2SO4 chophản ứng lên màu tím [1]
Khả năng chống oxi hóa của
chitosanTheo Ming-Tsung Yen và cộng sự (2008) chitosan có khả năng chống oxy hóa tốt,khả năng lọc các gốc hydroxyl và khả năng tạo phức với ion Fe và có thể sử dụngnhư là một chất chống oxy hóa
Cơ chế kháng khuẩn
Cơ chế chính xác của hoạt động kháng vi sinh vật của chitosan, chitin và các dẫnxuất của chúng vẫn chưa được biết đến đầy đủ Tuy nhiên hiện nay có 2 cơ chế đượcquan tâm:[23]