Khảo sát ảnh hưởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch

41 3.1.2 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ alginate lên sự thay đổi hàm lượng chất rắn hòa tan % của nhãn trong thời gian bảo quản .... Kết quả hao hụt khối lượng tự nhiên của qu

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được hướng dẫn bởi ThS Trần Thị Ngọc Mai Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này

là kết quả thực sự của nghiên cứu Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ nguồn trong phần tài liệu tham khảo

Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả và cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc rõ ràng

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình Trường đại học Công nghệ Tp.HCM không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu

có)

TP Hồ Chí Minh, ngày 5 tháng 6 năm 2014

TRẦN NGỌC MINH TÂM

LỜI CẢM ƠN

Trong khoảng thời gian làm đồ án tại phòng thí nghiệm Thực phẩm của trường Đại học Công nghệ tôi đã nhận được sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy cô và các bạn ở khoa Công nghệ Thực phẩm

Tôi xin chân thành cảm ơn sự diều dắt, động viên và hướng dẫn tận tình của Th.S Trần Thị Ngọc Mai - giảng viên khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trường Đại Học

Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh Nhờ sự hỗ trợ nhiệt tình của cô đã giúp tôi vượt qua nhiều khó khăn gặp phải trong khi làm đồ án và có thể hoàn thành được đồ án của mình

Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô bộ môn Công nghệ Sinh học của trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt những năm học qua

Cũng xin cảm ơn thầy Chu Văn Thái quản lý phòng thí nghiệm Công nghệ Thực phẩm đã có giúp đỡ hỗ trợ tận tình để tôi có thể hoàn thành được đồ án này

Xin cảm ơn tất cả các bạn sinh viên làm cùng ở phòng thí nghiệm đã cho tôi những khoảng thời gian làm việc vui vẻ và hiệu quả

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

DANH MỤC CÁC HÌNH xi

CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Nội dung nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1.1 Alginate 4

1.1.1 Giới thiệu alginate và lịch sử hình thành 4

1.1.2 Cấu trúc hóa học 5

1.1.3 Phân loại alginate 6

1.1.4 Tính chất của alginate 10

1.1.4.1 Độ tan 10

1.1.4.2 Độ nhớt 10

1.1.4.3 Độ ổn định 11

1.1.4.4 Tính tạo gel 11

1.1.5 Tình hình sản xuất alginate trên thế giới 12

1.1.6 Tình hình sản xuất alginate ở Việt Nam 13

1.1.7 Ứng dụng của alginate 13

1.2 Màng bao thực phẩm: 15

1.2.1 Lịch sử của màng bao thực phẩm 15

1.2.2 Yêu cầu về màng bao thực phẩm 16

1.2.3 Ảnh hưởng của màng bao thực phẩm 16

1.2.4 Các thành phần màng thường được dùng trong thực phẩm 16

1.2.5 Các phương pháp tạo màng alginate 17

1.2.5.1 Tạo gel trực tiếp bằng cách nhúng hoặc phun 17

1.2.5.2 Sử dụng acid 18

1.2.5.3 Phương pháp làm lạnh 18

1.2.5.4 Kết hợp alginate với pectin 18

1.2.6 Tính chất của màng alginate 18

1.2.7 Các chất tạo độ đàn hồi có thể thêm vào màng alginate 19

1.2.7.1 Glycerol 20

1.2.7.2 Sorbitol 20

1.2.7.3 Ethylen glycol, polyethylene glycol 20

1.3 Tổng quan về nguyên liệu nhãn 21

1.3.1 Phân loại khoa học và phân bố: 21

1.3.2 Các giống nhãn ở Việt Nam 21

1.3.2.1 Nhãn xuồng cơm vàng 22

1.3.2.2 Nhãn lồng Hưng Yên 22

1.3.2.3 Nhãn tiêu da bò 23

1.3.3 Đặc điểm sinh học của nhãn 23

1.3.4 Thành phần hóa học của nhãn 24

1.3.5 Các biến đổi hóa lý của nhãn sau thu hoạch 25

1.3.5.1 Hô hấp 25

1.3.5.2 Sự sinh khí ethylen 25

1.3.5.3 Hoạt động của enzyme oxy hóa 25

1.3.5.4 Sự thay đổi các thành phần trong nhãn 25

1.3.5.5 Sự hóa nâu vỏ quả 26

1.3.5.6 Tổn thương lạnh 28

1.3.5.7 Bệnh do vi sinh vật 28

1.3.5.8 Bệnh do côn trùng 30

1.3.6 Tình hình sản xuất nhãn trên thế giới 30

1.3.7 Tình hình sản xuất nhãn ở Việt Nam 31

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.1 Vật liệu nghiên cứu 33

2.1.1 Nguyên liệu 33

2.1.2 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 33

2.1.2.1 Hoá chất 33

2.1.2.2 Dụng cụ và thiết bị 33

2.2 Phương pháp nghiên cứu 34

2.2.1 Phương pháp tạo màng 34

2.2.2 Phương pháp xác định tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên của quả 34

2.2.3 Phương pháp xác định tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan 34

2.2.4 Phương pháp xác định tỷ lệ hư hỏng 34

2.2.5 Phương pháp xử lý số liệu 35

2.3 Bố trí thí nghiệm 35

2.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát nồng độ alginate thích hợp để bảo quản nhãn 36

2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát số lần nhúng tạo màng alginate tối ưu 37

2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát tỷ lệ glycerol bổ sung tạo màng alginate thích hợp để bảo quản nhãn 38

2.3.4 Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian bảo quản tối đa của nhãn bọc màng alginate 39 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 3.1 Kết quả khảo sát nồng độ alginate thích hợp cho bảo quản nhãn: 41 3.1.1 Hao hụt khối lượng tự nhiên của quả nhãn (%) bảo quản bằng alginate ở các nồng độ khác nhau 41 3.1.2 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ alginate lên sự thay đổi hàm lượng chất rắn hòa tan (%) của nhãn trong thời gian bảo quản 43 3.1.3 Kết quả khảo sát tỷ lệ hư hỏng của nhãn (%) sau thời gian bảo quản ảnh hưởng bởi nồng độ alginate 45 3.1.4 Chất lượng cảm quan của nhãn bảo quản bằng các nồng độ alginate khác nhau 48 3.2 Kết quả khảo sát số lần nhúng tối ưu bảo quản nhãn 49 3.2.1 Kết quả hao hụt khối lượng tự nhiên của quả nhãn bảo quản bằng alginate

ở nồng độ 0,4% với các lần nhúng khác nhau 49 3.2.2 Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng số lần nhúng lên sự thay đổi hàm lượng chất rắn hòa tan (%) của nhãn trong thời gian bảo quản 50 3.2.3 Kết quả khảo sát tỷ lệ hư hỏng của nhãn (%) sau thời gian bảo quản ảnh hưởng bởi các lần nhúng 52 3.2.4 Chất lượng cảm quan của nhãn bảo quản bằng alginate qua các lần nhúng 54 3.3 Kết quả khảo sát tỷ lệ glycerol bổ sung tạo màng alginate thích hợp để bảo quản nhãn 54 3.3.1 Hao hụt khối lượng tự nhiên của quả nhãn ảnh hưởng bởi nồng độ

glycerol 54

3.3.2 Kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan (%) của nhãn trong thời

gian bảo quản ảnh hưởng bởi nồng độ glycerol 56

3.3.3 Kết quả khảo sát tỷ lệ hư hỏng của nhãn (%) trong thời gian bảo quản ảnh hưởng bởi nồng độ glycerol 58

3.3.4 Chất lượng cảm quan của nhãn bảo quản bằng alginate ảnh hưởng bởi nồng độ glycerol 60

3.4 Kết quả khảo sát thời gian bảo quản của nhãn bọc màng alginate 60

3.4.1 Hao hụt khối lượng tự nhiên của quả nhãn bảo quản 61

3.4.2 Kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan (%) của nhãn trong thời gian bảo quản 62

3.4.3 Kết quả khảo sát tỷ lệ hư hỏng của quả (%) trong thời gian bảo quản 64

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 66

4.1 Kết luận 66

4.2 Kiến nghị 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

EG: Ethylen glycol

FDA: Food and Drug Administration – Cục Quản lý Thực phẩm và Dƣợc phẩm G: α-L-guluronicacid

M: β-D-mannuronic acid

PEG: Polyethylen glycol

PGA: propyleneglycol alginate

POD: Peroxidase

PPO: Polyphenol oxidase

SSC: chất rắn hòa tan

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Sản lượng alginate trên thế giới năm 2001 13

Bảng 1.2 Ứng dụng của alginate 14

Bảng 1.3 Các giống nhãn Việt Nam 22

Bảng 1.4 Giá trị dinh dưỡng trong 100g nhãn 24

Bảng 1.5 Nhiệt độ tối ưu và thời gian bảo quản đối với các giống nhãn 28

Bảng 1.6 Các tác nhân gây bệnh chủ yếu cho nhãn sau thu hoạch 29

Bảng 1.7 Diện tích gieo trồng, sản lượng, xuất khẩu nhãn tại một số nước sản xuất chính 30

Bảng 1.8 Sản lượng nhãn cả nước 31

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của Sodium alginate 33

Bảng 3.1 Kết quả khảo sát độ hao hụt khối lượng tự nhiên của nhãn ảnh hưởng bởi nồng độ alginate 41

Bảng 3.2 Kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan của quả nhãn ảnh hưởng bởi màng alginate 43

Bảng 3.3 Kết quả tỷ lệ hư hỏng của nhãn sau khi bảo quản bằng alginate 46

Bảng 3.4 Chất lượng cảm quan của nhãn bảo quản bằng các nồng độ alginate 48

Bảng 3.5 Kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên của nhãn ảnh hưởng bởi các lần nhúng tạo màng khác nhau 49

Bảng 3.6 Kết quả tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan 51

Bảng 3.7 Tỷ lệ hư hỏng của nhãn ảnh hưởng bởi các lần nhúng 52

Bảng 3.8 Chất lượng cảm quan của nhãn bảo quản bằng alginate qua các lần nhúng 54

Bảng 3.9 Kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên ảnh hưởng bởi nồng độ glycerol 55

Bảng 3.10 Kết quả sự tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan của nhãn ảnh hưởng bởi nồng độ glycerol 56

Bảng 3.11 Tỷ lệ hư hỏng của nhãn ảnh hưởng bởi nồng độ glycerol 58

Bảng 3.12 Chất lượng cảm quan của nhãn bảo quản ảnh hưởng bởi nồng độ

glycerol 60

Bảng 3.13 Kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên 61

Bảng 3.14 Kết quả tỷ lệ hao hụt nồng độ chất rắn hòa tan 62

Bảng 3.15 Tỷ lệ hư hỏng của nhãn bảo quản 64

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của alginate 6

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của Natri alginate (Phillip William, 1990) 7

Hình 1.3 Công thức cấu tạo của Kali alginate (Phillip William, 1990) 7

Hình 1.4 Công thức cấu tạo của amon alginate (Phillip William, 1990) 8

Hình 1.5 Công thức cấu tạo của calcium alginate (Phillip William, 1990) 9

Hình 1.6 Một số alginate thương mại 9

Hình 1.7 Phân tử alginate liên kết với canxi 12

Hình 2.1 Quy trình công nghệ 35

Hình 2.2 Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 1 37

Hình 2.3 Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 2 38

Hình 2.4 Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 3 39

Hình 2.5 Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 4 40

Biểu đồ 3.1 Kết quả khảo sát sự hao hụt khối lượng tự nhiên của nhãn (%) ảnh hưởng bởi nồng độ alginate 41

Biểu đồ 3.2 Biểu đồ kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan (%) của nhãn sau bảo quản ảnh hưởng bởi nồng độ alginate 44

Biểu đồ 3.3 Biểu đồ tỷ lệ hư hỏng (%) của nhãn sau khi bảo quản bởi các nồng độ alginate khác nhau 46

Biểu đồ 3.4 Kết quả hao hụt khối lượng tự nhiên của nhãn (%) sau khi bảo quản bằng màng alginate với các lần nhúng khác nhau 49

Biểu đồ 3.5 Biểu đồ kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan (%) 51

Biểu đồ 3.6 Biểu đồ tỷ lệ hư hỏng (%) ảnh hưởng bởi các lần nhúng 53

Biểu đồ 3.7 Hao hụt khối lượng tự nhiên của nhãn (%) sau khi bảo quản ảnh hưởng bởi nồng độ glycerol 55

Biểu đồ 3.8 Biểu đồ kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan (%) 57

Biểu đồ 3.9 Kết quả khảo sát tỷ lệ hư hỏng (%) của nhãn ảnh hưởng bởi nồng độ glycerol 59

Biểu đồ 3.10 Hao hụt khối lượng tự nhiên của nhãn (%) sau khi bảo quản 61

Biểu đồ 3.11 Biểu đồ kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan (%) 63

CHƯƠNG MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm quanh năm cùng với địa hình đa dạng đã tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều loại cây trồng sinh trưởng và phát triển Khí hậu Việt Nam phù hợp cho nhiều loại cây nhiệt đới và á nhiệt đới phát triển làm cho hệ thống cây ăn quả cả nước trở nên ngày càng đa dạng và phong phú Trong những năm gần đây, cùng với việc thương mại hóa, sản phẩm trái cây Việt Nam càng ngày càng được nhiều nước bạn biết đến như những đặc sản miệt vườn với tính chất đặc trưng vùng miền

Trái nhãn là một trong những đặc sản của Việt Nam được nhiều người ưa thích Nước ta là một trong những nước xuất khẩu nhãn chính trên thế giới nhưng gặp khó khăn vì khó cạnh tranh được với thị trường Thái Lan và Trung Quốc

Nhãn là cây ăn quả có giá trị kinh tế cao nhưng lại có tuổi thọ sau thu hoạch rất ngắn, sau 3 - 4 ngày là bắt đầu xuất hiện dấu hiệu hư hỏng khi ở điều kiện nhiệt

độ thường Những nguyên nhân làm hư hỏng là do bị mất nước, vỏ quả hóa nâu, hư hỏng do vi sinh vật…đây là một trong những nguyên nhân chính gây khó khăn cho việc thương mại hóa sản phẩm nhãn tươi ra thị trường trong nước cũng như quốc tế (Siriphanich và cộng sự, 1999; Lin và cộng sự, 2001) Do đó, việc kéo dài thời gian bảo quản cũng như duy trì chất lượng của quả có ý nghĩa về mặt kinh tế rất lớn cho vấn đề mở rộng thị trường tiêu thụ loại trái cây này

Những năm gần đây, có nhiều nghiên cứu ứng dụng bảo quản rau quả tươi cả trong nước và quốc tế, nhưng chưa được áp dụng rộng rãi trong sản xuất ở Việt Nam, nên vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ trong nước và xuất khẩu ngày càng tăng, nhất là những công nghệ đảm bảo tính an toàn cho người tiêu dùng

Có nhiều phương pháp nghiên cứu bảo quản nhãn tươi được áp dụng ở Thái Lan, Trung Quốc và cũng được sử dụng ở Việt Nam Phương pháp xông SO2 có tác dụng rất hiệu quả để bảo quản nhãn tươi Phương pháp này có thể ngăn ngừa sự hóa nâu của vỏ nhãn và giảm các hoạt động của nấm bệnh (Tongdee, 1994) Mặc dù có hiệu quả bảo quản nhãn rất tốt nhưng dư lượng SO2 cần kiểm soát trong mức cho

phép sử dụng vì có thể gây ảnh hưởng xấu cho người tiêu dùng, vì vậy thị trường Hoa Kỳ không cho phép sử dụng chất này trong bảo quản trái cây tươi

Nghiên cứu của Bundit và cộng sự (2011) cũng đã sử dụng sodium clorit (NaCl) như một chất chống lại sự hóa nâu của vỏ nhãn Việc sử dụng NaCl có thể

ức chế hoạt động của PPO, POD và trì hoãn sự suy giảm của hàm lượng phenolic có trong rau quả tươi Nghiên cứu này kết luận rằng NaCl 0,01% có hiệu quả rất tốt trong việc chống lại sự hóa nâu vỏ nhãn và duy trì được chất lượng nhãn sau thu hoạch nhưng chỉ có hiệu quả trong 48 giờ bảo quản ở nhiệt độ thường

Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu sử dụng màng polymer sinh học để tăng thời gian bảo quản rau quả tươi Nghiên cứu của Jiang và Li (2001) đã sử dụng màng chitosan để bảo quản nhãn cho kết quả rất khả quan Kết quả bảo quản nhãn tươi bằng màng chitosan của Trần Thị Thu Huyền (2011) có thể duy trì chất lượng dinh dưỡng và cảm quan của nhãn trong 20 ngày ở điều kiện 100C Nhưng phương pháp này vẫn làm cho vỏ quả bị sẫm màu nhanh chóng, làm giảm giá trị kinh tế khi tiêu thụ trên thị trường Vì vậy việc nghiên cứu dùng các loại màng bao khác bảo quản nhãn tươi rất cần thiết

Alginate là polymer sinh học có tính chất tạo màng rất hiệu quả Những năm gần đây, các nghiên cứu sử dụng màng alginate bảo quản hoa quả đang được quan tâm ngày càng nhiều Nghiên cứu của Rojas và cộng sự (2007) đã ứng dụng màng alginate hiệu quả trong bảo quản táo cắt tươi Và Rosa (2008) cũng ứng dụng thành công alginate trong bảo quản dưa hấu cắt tươi Nhưng vẫn chưa có nghiên cứu nào ứng dụng alginate bảo quản nhãn tươi Vì vậy, đề tài nghiên cứu này tìm hiểu vấn đề: “Ảnh hưởng của màng alginate lên trái nhãn sau thu hoạch”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định các thông số kỹ thuật của quá trình tạo màng alginate bằng phương pháp nhúng có ảnh hưởng đến thời gian bảo quản và chất lượng của nhãn, từ đó tìm

ra nồng độ alginate thích hợp cho bảo quản nhãn nhằm phục vụ cho tiêu dùng trong nước cũng như xuất khẩu ra thị trường thế giới

3 Nội dung nghiên cứu

Khảo sát nồng độ alginate thích hợp để tạo màng bảo quản nhãn Khảo sát số lần nhúng phù hợp để tạo màng với dung dịch alginate Khảo sát nồng độ glycerol phù hợp để bổ sung tạo màng alginate Khảo sát thời gian bảo quản nhãn với các thông số đã chọn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Alginate

1.1.1 Giới thiệu alginate và lịch sử hình thành

Tháng 1 năm 1881, nhà hóa học người Anh E.C.C Stanford lần đầu tiên phát hiện ra alginate khi ông đang nghiên cứu tìm ra các sản phẩm hữu ích trong tảo bẹ (Stanford, 1881) Alginate tồn tại dồi dào trong tự nhiên, nó là một phần cấu trúc cấu tạo nên tảo nâu, chiếm đến 40% hàm lượng chất khô tương tự như lớp polysaccharide ngoại bào của vi khuẩn (Kurt, 2005)

Năm 1923, F.C Thernley đã tiến hành chiết rút alginate thô ở Orkney và từ

đó công nghệ sản xuất alginate ra đời Năm 1929, sản phẩm thương mại alginate thô được sản xuất bởi Kelco Company tại California Năm 1943, alginate trở thành một phụ gia quan trọng dùng trong thực phẩm (Ví dụ: chất ổn định kem) Năm 1944, propyleneglycol alginate (PGA) được phát triển và sản xuất thương mại Sau dó, nhiều nước đã thành lập những khu vực trồng tảo để sản xuất alginate như Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản…(Nussinovitch, 1997)

Alginate là polysaccharide tự nhiên được sản xuất bởi tảo nâu (Painter, 1983)

và vi khuẩn (Gorin và Spencer, 1966; Govan et al 1981) Stanford đã chiết xuất

được alginate lần đầu tiên ở tảo nâu (Phaeophyceae) dưới dạng muối canxi, magie,

natri của alginic acid (Haug và Smidsrod, 1967) Sự hiện diện của alginate cung cấp

độ bền cơ học và tính linh hoạt của rong biển trong môi trường nước, giúp nó thích nghi với các tác động của dòng chảy (Donati và Paoletti, 2009)

Cho đến nay, alginate thương mại được trích ly từ nhiều loại tảo nâu khác

nhau Các loại tảo phổ biến dùng để sản xuất alginate là Ascophyllum nodosum, Laminaria digitata, Laminariahyperborea, Laminaria saccharina, Laminaria japonica, Durivillaea potatorum, Durvillaea antarctic, Macrocystis pyrifera, Ecklonia maxima, Lessonia nigrescens …

Một số vi khuẩn Azotobacter và Pseudomonas cũng có thể sản xuất alginate

(Gorin và Spencer, 1966; Linker và Jones, 1966; Govan et al, 1981) Trên thực tế,

alginate là một phần thiết yếu của bào nang bảo vệ của Azotobacter và là thành

phần chính của màng sinh học của cả 2 loài Azotobacter và Pseudomonas (Campos

et al, 1996) Ở Pseudomonas aeruginosa, khi bị tấn công bởi tác nhân gây bệnh xơ

nang, nó có thể tiết ra chất nhờn chứa một lƣợng đáng kể alginate (Pedersen et al,

1990) Còn ở Pseudomonas syringae có báo cáo chứng minh rằng alginate đƣợc tiết

ra khi có sự nhiễm trùng và xâm hại (Yu et al, 1999; Keith et al, 2003)

1.1.2 Cấu trúc hóa học

Alginate là một polymer đƣợc tạo thành từ β-D-mannuronic acid (M) và guluronic acid (G) theo liên kết 1,4- glucoside Hai công thức chỉ khác nhau ở nhóm carboxyl (-COOH), ở β-D-mannuronic acid (M) nhóm carboxyl nằm trên mặt phẳng vòng pyranose và ở guluronicacid (G) thì ngƣợc lại Hai gốc acid này có cấu tạo dạng ghế nhƣng cấu hình khác nhau Acid mannuric có cấu hình 4C1, còn ở acid guluronic có cấu hình 1C4

α-L-Ở Alginate ta có thể thấy đƣợc các loại liên kết của M và G nhƣ: khối M (MMM), khối G (GGG), khối M xen kẽ G (MGM) Độ bền vững của các khối gia tăng theo trật tự MG < MM < GG Tùy theo nguồn gốc của alginate mà độ dài trung bình của mạch phân tử, độ dài của mỗi khối, tỷ lệ và trình tự kết hợp của chúng với nhau khác nhau Điều này làm cho tính chất của alginate biến đổi trong một dải rộng

Hình 1.1 Công thức cấu tạo của alginate

Tỷ lệ các acid này trong mạch phụ thuộc vào loại, mùa, vị trí thu hái và từng

bộ phận trong tảo Tỷ lệ M/G của các loài tảo nâu này là : 1:0,5 đến 1:3, chính tỷ lệ này làm cho khối cấu trúc trong từng loại tảo khác nhau đáng kể

1.1.3 Phân loại alginate

Có thể phân loại alginate theo nhiều cách nhƣ:

Phân loại theo nguồn khai thác

- Alginate đƣợc sản xuất từ rong biển: Phaeophyceae, Laminaria…

- Alginate đƣợc tổng hợp bởi vi sinh vật: Pseudomonas aeruginosa, Azotobacter vinelandii…

Phân loại theo tính năng mỗi loại alginate

- Natri alginate:(C6H7O6Na)n

Hình 1.2 Công thức cấu tạo của Natri alginate (Phillip William, 1990)

Natri alginate là chất bột dạng hạt màu trắng hoặc vàng nhạt, không vị Khi hòa tan trong nước nó tạo thành gel, được sử dụng cho các ngành công nghiệp thực phẩm như chất tăng độ nhớt và chất chuyển thể sữa Thông thường, Natri alginate được chiết xuất từ thành tế bào của tảo bẹ được trồng ở các vùng nước lạnh của Ireland, Scotland, Bắc và Nam Mỹ, New Zealand, Australia, và Nam Phi…

Natri alginate hoạt động như một tác nhân tạo gel mà không cần nhiệt Bên trong gel có sự hiện diện của các hợp chất canxi Thường được sử dụng cùng với canxi clorua để bọc trứng cá muối,tăng cảm quan cho thức uống…Trong y học, nó

có tác dụng hạ lipid máu, huyết áp

- Kali alginate: (C6H7O6K)n

Hình 1.3 Công thức cấu tạo của Kali alginate (Phillip William, 1990)

Giống như Natri alginate, Kali alginate cũng có dạng chất bột màu trắng, không mùi, không vị, hòa tan vào nước tạo thành dung dịch sệt dính, không hòa tan trong rượu và dung môi hữu cơ khác

Kali alginate chủ yếu được dùng trong công nghiệp dược phẩm và thực phẩm Nó là loại carbohydrate polysaccharide tự nhiên có tác dụng hạ mỡ trong máu, hạ đường huyết, giảm lượng cholesterol…Ngoài ra, nó còn là vật liệu quan trọng trong nha khoa do có thể làm khuôn răng tốt hay tạo thành mặt nạ trong công nghiệp mỹ phẫm Alginate kali có trọng lượng phân tử thấp có thể được cơ thể hấp thu và trao đổi tốt với ion natri trong ruột và dễ dàng thải bỏ khỏi cơ thể mà không gây tác hại gì, nên ngày nay nó đang là nguyên liệu làm màng bọc thuốc đang được nghiên cứu và ứng dụng

- Amon alginate:(C6H11O6N)n

Hình 1.4 Công thức cấu tạo của amon alginate (Phillip William, 1990)

Amon alginate là muối amoni của acid alginic, có dạng hạt hay bột màu trắng Hòa tan chậm trong nước tạo thành một dung dịch sệt dính, không tan trong ethanol, ether và kết tủa với Canxi clorua, ammonium sulfat Được dùng trong thực phẩm như chất ổn định, chất làm đặc, chất tạo keo, chất chuyển thể sữa

- Calcium alginate: [(C6H7O2)2Ca]n

Hình 1.5 Công thức cấu tạo của calcium alginate (Phillip William, 1990)

Là chất bộ màu trắng, không mùi, không vị, không tan trong nước

Thường được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, hàn, sơn, và keo dẻo ướt Calcium alginate được chiết xuất từ polysaccharide tự nhiên trong rong biển, có thể ứng dụng tốt làm chất phụ gia cho công nghiệp thực phẩm chức năng

- Propylen glycol alginate (PGA):(C9H14O7)n

Propylene glycol alginate là một este của acid alginic, trong đó một số nhóm carboxyl được este hóa với propylene glycol, một số trung hòa với dung dịch kiềm thích hợp và một số vẫn còn tự do Khi hòa tan trong nước PGA tạo dung dịch sệt

và có thể hòa tan đến 60% trong ethanol tùy vào mức độ este hóa Có thể kết tủa với acid sulfuric và chì acetate

Hình 1.6 Một số alginate thương mại

1.1.4 Tính chất của alginate

1.1.4.1 Độ tan

Acid alginic là một acid yếu, không tan trong dung môi hữu cơ và nước, tuy vậy lại có khả năng hấp thụ nước từ 10 - 20 lần trọng lượng của nó và trương nở mạnh Acid alginic có khả năng hòa tan trong kiềm hóa trị I (Na+, K+…) tạo dung dịch muối kiềm alginate có độ nhớt cao Muối amoni, muối của các amin phân tử lượng thấp và muối của các hợp chất amin bậc bốn của acid alginic tan được trong nước Các muối của kim loại hóa trị II (Ca2+

, Ba2+,…) thì không tan được trong nước (trừ muối của Mg2+) mà tạo dạng gel với màu sắc khác nhau tùy từng kim loại

Khi cho acid mạnh tác dụng với muối kiềm alginate thì acid alginic được tách ra và kết tủa nổi trên bề mặt dung dịch Tính chất này rất quan trọng, được ứng dụng vào quy trình chiết xuất alginate

1.1.4.2 Độ nhớt

Khi nằm trong vách tế bào, alginate có độ nhớt rất cao nhưng khi tách chiết thì alginate bị giảm độ nhớt Alginate trong tự nhiên tồn tại ở dạng muối tan trong nước, độ nhớt của dung dịch thu được phụ thuộc vào trọng lượng phân tử và lượng ion trong muối Khác với agar, dung dịch alginate không đông lại ngay cả khi làm lạnh đông Việc lạnh đông và làm tan dung dịch Natri alginate khi có mặt ion Ca2+

có thể làm tăng độ nhớt của dung dịch Alginate có khối lượng phân tử trung bình lớn thì độ nhớt dung dịch của nó càng lớn Tỷ lệ M/G cũng ảnh hưởng tới độ nhớt của sản phẩm Tuy nhiên, tỷ lệ M/G và trọng lượng phân tử lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố: loài rong, độ trưởng thành, khu vực sinh trưởng, kỹ thuật chiết xuất, thời gian bảo quản… Độ nhớt của dung dịch alginate biến thiên trong một dải rộng từ 10 – 1000 mPa.s (dung dịch 1%)

Độ nhớt của dung dịch còn phụ thuộc vào nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng, alginate dễ bị cắt mạch, dẫn đến giảm độ nhớt Khi làm nguội, độ nhớt quay về giá trị thấp hơn ban đầu một ít Nếu hạ nhiệt độ tới nhiệt độ lạnh đông và sau đó rã băng thì alginate không bị giảm độ nhớt

1.1.4.3 Độ ổn định

Giống như các polysaccharide tự nhiên khác, alginate không bền với nhiệt và ion kim loại Độ ổn định của alginate sắp xếp theo thứ tự: natri alginate > amoni alginate > acid alginic Alginate có độ nhớt cao kém ổn định hơn alginate có độ nhớt trung bình hoặc thấp

Bột alginate rất dễ bị giảm độ nhớt nếu không được bảo quản ở nhiệt độ thấp Khi lưu trữ, alginate có độ nhớt khoảng 50 mPa.s ở 10 – 200C trong thời gian 3 năm, độ nhớt thay đổi rất ít so với ban đầu Còn với alginate có độ nhớt cao (khoảng

400 mPa.s), khi bảo quản ở 250C, sau 1 năm, độ nhớt đã bị giảm 10% và ở 300C thì

bị giảm 45%

Dung dịch alginate công nghiệp dễ bị rã bởi các vi sinh vật có trong không khí Dung dịch alginate ổn định ở pH từ 5,5 đến 10 ở nhiệt độ phòng, trong một thời gian dài nhưng sẽ chuyển dạng gel ở pH nhỏ hơn 5,5 Một lượng nhỏ ion canxi có thể làm tăng độ ổn định của dung dịch alginate

1.1.4.4 Tính tạo gel

Alginate có khả năng tạo gel rất hiệu quả Đây là một đặc tính quan trọng có khả năng ứng dụng rất cao Gel alginate là loại gel không thuận nghịch, có thể giữ được nguyên tính chất ban đầu của sản phẩm Gel được tạo thành ở bất kỳ nhiệt độ nào (dưới 1000

C) và không bị chảy ra khi đun nóng Sự tạo gel alginate rất phức tạp, phụ thuộc nhiều vào các yếu tố khác như: dạng alginate, sự kết hợp với ion canxi và cách chuẩn bị màng (Meo et al, 1995) Sự tạo gel phụ thuộc vào sự liên kết giữa alginate và ion trung tâm, và ngược lại (Walewijk et al, 2008)

Khi thêm acid hay ion Ca2+, dung dịch Natri alginate có thể tạo thành gel, màng hay sợi nhờ các tương tác tĩnh điện qua cầu canxium (khi ở nhiệt độ phòng và

pH 4 - 10) Tùy vào nồng độ canxium, gel tạo ra có thể thuận nghịch (khi nồng độ

Ca2+ thấp) hay không thuận nghịch và ít đàn hồi (khi nồng độ Ca2+ cao) Khi tham gia tạo gel trong trường hợp có mặt Ca2+, các tương tác tĩnh điện (qua cầu canxi) có vai trò quan trọng

Hình 1.7 Phân tử alginate liên kết với canxi

Các loại màng alginate rất đàn hồi, rất bền, chịu dầu và không dính bết Có thể tạo màng alginate bằng các phương pháp sau :

- Cho bốc hơi một lớp dung dịch alginate hòa tan trên một bề mặt phẳng

- Dùng chất kết tủa thích hợp để xử lý màng từ alginate hòa tan

- Tách ammoniac ra khỏi màng của dung dịch kẽm alginate, nhôm alginate, đồng alginate hoặc bạc alginate hòa tan trong ammoniac dư

1.1.5 Tình hình sản xuất alginate trên thế giới

Hiện nay có hơn 17 nhà máy sản xuất alginate trên 9 nước như Nauy, Pháp, Nhật, Canada, Tây Ban Nha, Chilê, Liên Xô và Ấn độ Trong đó 2 công ty Kelco Company (Mỹ) và một công ty của Anh chiếm 70% sản lượng thế giới Trung Quốc cũng đang phát triển mạnh mẽ về rong biển

Theo ước tính, tổng sản lượng alginate trên toàn thế giới hàng năm lên đến hơn 30.000 tấn, mà trong đó alginate chiếm 10% các sản phẩm từ tảo (Bernd và Alexander, 2008) Những con số này cho thấy tảo là nguồn tài nguyên không giới hạn và có thể tái tạo được cho một ngành công nghiệp tăng trưởng ổn định (Draget

et al, 2005) Ngoài ra, sản xuất alginate bằng cách lên men vi sinh vật cũng là một

kỹ thuật có thể thực hiện, mặc dù nó không đáp ứng yêu cầu về tính khả thi kinh tế

Bảng 1.1 Sản lượng alginate (tấn) trên thế giới năm 2001

Nguồn: H Porse, CP Kelco ApS, 2002, pers Comm

1.1.6 Tình hình sản xuất alginate ở Việt Nam

Việt Nam có tổng chiều dài bờ biển hơn 3.600 km, rất thuận lợi cho nhiều loài rong phát triển Trong các loại rong biển đa dạng ấy, các loài rong nâu thuộc loài Sargassum là nguồn lợi rong biển tự nhiên lớn nhất nước ta Cho đến nay,ta đã phát hiện hơn 60 loài rong phân bố rộng khắp các vùng ven biển và các đảo.Tuy nhiên, ta vẫn chưa có số liệu chính xác về tình hình khai thác và sử dụng rong mơ trong nước do chúng chưa được sử dụng một cách hợp lí và hiệu quả Hầu hết rong được thu hoạch để làm thức ăn gia súc, làm phân bón cây trồng…

Trong khoảng thời gian 1980 - 1985, rong mơ được khai thác đáng kể để sản xuất alginate dùng trong công nghiệp dệt (hồ vải, in trên vải) Nhưng sau đó, sản phẩm trong nước đã không cạnh tranh được với alginate ngoại nhập về giá cả cũng như chất lượng Do đó, việc tìm ra các hướng sản xuất hợp lí để khai thác alginate

từ nguồn rong trong nước có vai trò rất quan trọng

1.1.7 Ứng dụng của alginate

Từ những năm 1980, sodium alginate ngày càng được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, nó không chỉ là một phụ gia thực phẩm an toàn mà còn có thể được sử dụng như một loại thực phẩm hoặc chất bao bọc bề mặt thực phẩm hiệu quả Alginate có thể làm cơ thể con người giảm hấp thu chất béo, đường và muối mật, làm giảm triglyceride máu và lượng đường trong máu, có thể ngăn ngừa bệnh cao

huyết áp, tiểu đường, béo phì và các bệnh hiện đại khác Khi có sự hiện diện của alginate trong ruột có thể ức chế các kim loại độc hại như stronti, cadmium, chì đã được tích lũy trong cơ thể.Chính bởi những tác dụng thực tế này mà alginate ngày càng được chú ý trong và ngoài nước Ở Nhật Bản những thực phẩm giàu natri alginate được xem như "thực phẩm trường thọ" Người Mỹ gọi sodium alginate là

“phụ gia thực phẩm tuyệt vời”

Nguồn: H Porse, CP Kelco ApS, 2002, pers comm

Khi alginate được sử dụng như là chất ổn định kem, nó có thể làm cho sản phẩm tốt hơn, mịn, ngon và nâng cao được khả năng chống tan Khi sử dụng làm phụ gia bánh mì, alginate làm tăng khối lượng và làm cho sản phẩm xốp hơn, không dễ dàng bị khô Còn khi sản xuất mì khô, nó sẽ tăng cường độ dai của mì và tăng khối lượng của sản phẩm.Trong sản xuất chocolate và các chất có độ ngọt cao, alginate được thêm vào một lượng thích hợp có thể làm tăng nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm, nâng cao độ bền của nó và làm cho nó không dính Alginate như chất bột phép thuật trong công nghiệp thực phẩm

Sử dụng alginate trong những thức uống hòa tan, hương vị đồ uống sẽ được cải thiện rõ ràng nhờ hệ thống treo Nó sẽ không kết tủa mặc dù được lưu trữ trong một thời gian dài

Nếu phủ màng alginate trước khi làm lạnh trái cây, cá, thịt và các thực phẩm khác, có thể ngăn cản vi khuẩn xâm nhập và hàm lượng nước trong sản phẩm có thể được lưu giữ trong khoảng thời gian lâu hơn

Natri alginate cũng được dùng làm chất bảo vệ kem đá với những ứng dụng sau: ngăn ngừa tạo ra tinh thể đá khô, ức chế hoàn toàn sự tạo tinh thể của lactose,

nhũ hoá các cầu béo, làm bền bọt, tạo độ nhớt cao, tạo gel có khả năng giữ nước tốt, làm cho kem không bị tan chảy

Với những thực phẩm có độ acid cao không thể dùng Natri alginate được thì

ta dùng propylenglycolalginate làm chất thay thế vì nó bền được trong môi trường pH

0 - 3

Một hợp chất của acid alginic có tên là lamizell là một alginate kép của natri

và canxi với một tỷ lệ nhất định,có thể làm tăng khả năng ăn ngon miệng do đó rất được quan tâm trong công nghiệp sản xuất thực phẩm

Alginate cũng được dùng trong một số sản phẩm chống tăng trọng vì 1g alginate chỉ cung cấp khoảng 1,4 Kcal

Không chỉ Trung Quốc, Châu Âu cũng đã thử nghiệm quá trình “Larding”- quá trình này sử dụng sáp ong hay mỡ để lưu trữ trái cây Nhờ đó, trái cây được bảo

vệ và ngăn chặn sự thất thoát nước, tạo lớp trao đổi khí tự nhiên, nhưng nó lại làm giảm chất lượng của hoa quả

Sau thế kỷ XV, Nhật Bản đã sử dụng màng từ da của sữa đậu nành luộc để duy trì và nâng cao chất lượng thực phẩm

Đến thế kỷ XIX, Mỹ đã sáng chế ra việc bảo quản thịt bằng gelatin Phương pháp bảo quản ban đầu bao gồm: hun khói hoặc đặt các sản phẩm trong phòng lạnh hoặc tầng hầm

Ngày nay, đã có nhiều phương pháp bảo quản thực phẩm hiện đại hơn như làm lạnh, lưu trữ không khí kiểm soát, tiệt trùng UV…nhưng việc sử dụng màng bao bảo quản thực phẩm vẫn có vai trò hiệu quả đối với nhiều loại thực phẩm

1.2.2 Yêu cầu về màng bao thực phẩm

- Bất kì loại vật liệu nào được sử dụng cho enrobing (tráng hoặc bao bì) đều phải làm gia tăng thời hạn sử dụng của sản phẩm

- Vật liệu cấu tạo màng phải có sự chấp thuận của cục Quản lý dược và thực phẩm

- Màng phù hợp với thực tiễn sản xuất

- Thời gian an toàn sử dụng sản phẩm mà không làm mất hương vị tự nhiên của sản phẩm (thời hạn sử dụng của màng)

1.2.3 Ảnh hưởng của màng bao thực phẩm

Ngày nay, phương pháp bảo quản lạnh ở nhiệt độ thấp (4 – 80C) được sử dụng rộng rãi Việc hạ thấp nhiệt độ thường làm giảm hoạt động của enzyme không mong muốn, nhưng thực ra nó lại dẫn đến việc gia tăng hô hấp, tăng tỷ lệ sản xuất ethylen Ở nhiệt độ dưới 00C, có thể ức chế tốc độ tăng trưởng của nấm mốc, nhưng không thể loại bỏ được các hóa chất không mong muốn cũng như tác động hóa lí Đối với trái cây và rau quả nhiệt đới, nếu bảo quản ở nhiệt độ thấp (10 – 120

C), có thể làm tổn thương màng tế bào, gây hư hỏng, dập, úng Ngoài ra, một số vi sinh vật chịu lạnh có thể phát triển và gây bệnh ngay cả dưới nhiệt độ lạnh

Để bảo quản rau quả, người ta hay sử dụng màng để ngăn chặn các phản ứng sinh lý, phản ứng hóa nâu bởi enzyme polyphenol oxidase, chống lại sự mất nước hay tỷ lệ hao hụt các thành phần dinh dưỡng…

1.2.4 Các thành phần màng thường được dùng trong thực phẩm

Các thành phần chính của màng là protein, carbohydrate và lipid Như một quy luật chung: chất béo có thể làm giảm sự thất thoát nước, polysaccharide có thể kiểm soát oxy và truyền dẫn các khí khác, trong khi đó, protein được dùng để ổn định cấu trúc

Màng protein

Màng được tạo ra từ các nguồn protein khác nhau như ngô, sữa, đậu nành, lúa mì Màng này bị tiêu hủy ở nhiệt độ trong khoang miệng Khi lựa chọn protein làm màng không chỉ chọn protein chức năng và tình trạng an toàn của nó, cũng nên xem xét vấn đề một số người bị dị ứng với protein

Ví dụ: collagen có thể thay thế cho vật liệu truyền thống (ruột động vật) bao bọc nguyên liệu và ép thành hình dạng xúc xích mong muốn Nhìn chung, protein như các rào cản độ ẩm thấp chỉ có tác dụng làm ổn định cấu trúc mà không ảnh hưởng đến việc kiểm soát vận chuyển O2 hay CO2

1.2.5 Các phương pháp tạo màng alginate

1.2.5.1 Tạo gel trực tiếp bằng cách nhúng hoặc phun

Alginate được tạo gel bằng cách phun hoặc nhúng vào dung dịch có chứa ion

Ca2+ Các ion Ca2+ sẽ phản ứng với alginate tạo dạng “Box egg”, bọc thành màng bên ngoài cho các sản phẩm Dùng trong phương pháp này là các alginate phản ứng với ion Ca2+ hoặc các alginate có chứa nhiều acid α-L-Guluronic (G)

1.2.5.4 Kết hợp alginate với pectin

Khi sử dụng riêng pectin chỉ tạo gel được trong môi trường có nồng độ đường cao và pH thấp Nếu thêm alginate vào gel pectin sẽ được hỗn hợp gel có nồng độ chất khô thấp hơn và khoảng pH rộng hơn Mạng gel sẽ cứng hơn nếu natri alginate có chứa nhiều acid α-L-Guluronic (G), gel mềm hơn khi thêm alginate có chứa nhiều acid β-D-Manuronic (M) Sự trợ lực pectin-alginate là một trong những phản ứng quan trọng của alginate với chất keo khác và là một trong những chỉ số kinh tế quan trọng trong sử dụng chất keo

1.2.6 Tính chất của màng alginate

Màng alginate được biết đến với nhiều ưu điểm: có thể ăn được, ngăn cản sự xâm nhập của vi sinh vật vào thực phẩm, bảo vệ mùi vị của thực phẩm, làm giảm sự thấm hơi nước và chất khí và làm giảm sự oxy hóa chất béo trong suốt quá trình tồn trữ, kéo dài thời gian tồn trữ của thực phẩm (Zeng và Xu, 2006) Tác dụng của màng phụ thuộc vào bản chất của nó và phụ thuộc vào môi trường xung quanh Khi

độ ẩm không khí tăng thì cấu trúc lớp màng như một rào cản làm giảm khả năng thẩm thấu đối với hơi nước và chất khí (Gontard et al, 1996; Hagenmaier và Shaw,

1990, 1991; McHugh và Krochta, 1994) Do màng có khả năng ngăn cản sự thấm khí nên nó có thể chống lại sự oxy hóa các thành phần thực phẩm

Tính thấm hơi nước của màng còn phụ thuộc vảo thời gian nhúng trong dung dịch CaCl2, tính thấm giảm khi thời gian nhúng tăng nhưng ở một giới hạn cho phép Theo Olivas GI và Barbosa-Canovas G.V (2008) thì đối với loại alginate có

tỷ lệ acid Mannuronic/acid Guluronic (M/G) là 3/2 thì thời gian nhúng tối ưu là 3 phút, kết quả tượng tự đối với màng có M/G 0,45 nhưng không tìm thấy sự khác biệt giữa 2 lần nhúng (1 phút và 3 phút)

Việc nghiên cứu màng bao ăn được nhằm kéo dài thời gian bảo quản của thực phẩm đang được ngày càng nhiều người quan tâm đến Màng bao có thể hạn chế được sự thấm khí, hơi nước do tạo được sự điều hòa không khí trong thực phẩm Ngoài ra, các loại màng cũng được dùng như một loại phụ gia nhằm cải thiện tính chất của thực phẩm như: là chất kháng khuẩn, chất chống vi sinh, làm thay đổi màu sắc, chất tạo hương vị, tăng cường giá trị dinh dưỡng…

Tác dụng của màng phụ thuộc vào bản thân màng, các chất phụ gia bổ sung

và độ ẩm môi trường xung quanh Vì vậy, hiện nay alginate đang là vấn đề được quan tâm ngày càng nhiều

1.2.7 Các chất tạo độ đàn hồi có thể thêm vào màng alginate

Các chất dẻo thấm vào màng sẽ ảnh hưởng đến tính chất của màng, trong một số trường hợp nó làm giảm tính chất của màng Sự mềm mại và sự chống thấm nước của màng sẽ được cải thiện do bổ sung các chất tạo dẻo Các chất dẻo là thành phẩn chính của màng, nó chính là sự kết hợp của các chuỗi polymer, do hoạt động của các polymer này mà làm cho màng trở nên mềm mại hơn (Guibert và Biquet,1996)

Các chất tạo dẻo thường gặp: fructose, glycerol, sorbitol, polyetylen glycol (PEG) …Các chất dẻo thêm vào màng làm tăng giá trị của màng như: màng khó rách, mềm hơn do làm giảm sức căng bề mặt của màng và làm tăng độ kéo dãn Theo Guibert và Biquet (1996) thì việc thêm các chất dẻo có phân tử lượng thấp trong thành phần màng sẽ làm tăng khả năng hút nước của màng Nhưng theo G I.Olivas và G.V Barbosa Canovas (2008) thì ngược lại So với các chất tạo dẻo khác thì PEG cho kết quả có độ thấm cao nhất

1.2.7.1 Glycerol

Glycerol là hợp phần hữu có công thức hóa học OHCH2(OH)CH2OH Glycerol là rượu đa chức, có vị ngọt, không màu, không mùi, dung dịch nhớt cao, ít độc Glycerol có 3 nhóm –OH, có thể tan trong nước và hút ẩm tự nhiên Trong công nghệ thực phẩm, glycerol được dùng như là chất hòa tan, chất trợ ngọt, cũng

1.2.7.2 Sorbitol

Sorbitol có công thức hóa học: C6H14O6

Sorbitol là một loại đường rượu 6 carbon, có nhiều trong rau quả, sorbitol có thể được tạo ra bởi sự hydro hóa glucose ở nhóm aldehyde Trong thương mại, sorbitol được tổng hợp từ glucose và dextrose

Sorbitol chỉ ngọt bẳng phân nữa độ ngọt của sucrose Sorbitol là chất ngọt nhân tạo dùng trong thực phẩm ăn kiêng bởi vì khả năng cung cấp năng lượng tương đối thấp (2,6 cal/g) so với dường và bột cung cấp đến 4 cal/g Sorbitol cũng được sử dụng như một chât giữ ẩm, chất ổn định và có thể sử dụng làm chất thay thế glycerol Khi được thêm vào màng với tính chất giữ ấm sorbitol sẽ giúp cho màng được dẻo hơn

1.2.7.3 Ethylen glycol, polyethylene glycol

Ethylene glycol (EG): Có công thức hóa học (HOH2C-CH2OH), được tạo thành từ quá trình hydrat hóa ethylen oxide dưới tác dụng của nhiệt độ (200 –

3000C) Ethylen glycol không màu, không mùi, ở dạng dung dịch, có vị ngọt, không độc, được sử dụng làm hóa chất dẻo, có thể hòa tan trong các dung môi hữu cơ

Polyethylen glycol (PEG): không màu, không mùi và có vị ngọt, được tạo ra trong quá trình trùng ngưng ethylen glycol (HOH2C-CH2OH)n Đây là một trong

những chất tạo nhũ tốt, có khả năng giữ ấm và duy trì độ nhớt, chính những tính chất này nên khi cho vào màng sẽ làm màng dẻo dai và có độ đàn hồi cao hơn

1.3 Tổng quan về nguyên liệu nhãn

1.3.1 Phân loại khoa học và phân bố:

Đƣợc thiên nhiên ƣu ái, Đông Nam Á đã trở thành trung tâm cây ăn quả hàng đầu do sự đa dạng về chủng loại cũng nhƣ số lƣợng Trong số hơn 12.000 loài thực vật thì có nhiều loài cho quả ăn đƣợc (Phạm Hoàng Hộ, 1993) Theo ƣớc lƣợng của Roberto E Coronel (1994) thì có trên 400 loài cây ăn quả đang đƣợc trồng tại Đông Nam Á, trong đó 90% là cây thân gỗ, 10% là cây thân thảo Cây ăn quả thân gỗ bản địa khoảng trên 227 loài, còn lại là đƣợc di thực từ nơi khác đến và trồng thành công nhƣ đu đủ, dứa, ổi, sapôchê, mãng cầu,

1.3.2 Các giống nhãn ở Việt Nam

Các giống nhãn Việt Nam rất đa dạng Có nhiều giống nhãn khác đã đƣợc du nhập và trồng thử nghiệm

Bảng 1.3 Các giống nhãn Việt Nam (Fao)

Nhãn lồng Trái lớn (11,4 g) Miền Bắc

Nhãn cùi Trái trung bình (8,6 g) Miền Bắc

Nhãn đường phèn Trái trung bình (8,7 g) Miền Bắc

1.3.2.2 Nhãn lồng Hưng Yên

Cây "nhãn tổ" với hàng trăm năm tuổi hiện vẫn còn ở chùa Thiên Ứng (Hưng Yên), tục gọi là chùa Hiến, Phố Hiến Hạ, nay thuộc phường Hồng Châu, thị xã Hưng Yên.Giống nhãn xuất phát từ Hưng Yên từ lâu đã có tiếng là ngon ngọt nên từng được tiến cung dâng vua Cũng vì vậy mà còn được gọi là "nhãn tiến" Lê Quý Đôn đã ghi nhận hương vị xuất sắc của nhãn xứ Hưng Yên

Tên "nhãn lồng" bắt nguồn từ việc khi nhãn chín phải dùng lồng bằng tre, nứa giữ cho chim, dơi khỏi ăn Nhãn Hưng Yên có quả to, vỏ gai và dày, vàng sậm Cùi nhãn dày và khô, mọng nước, hạt nhỏ Vị thơm ngọt như đường phèn Đáy quả

có hai dẻ cùi lồng xếp rất khít

1.3.2.3 Nhãn tiêu da bò

Có tên khác là "nhãn quế", có nguồn gốc từ Huế Quả nhỏ, vỏ mỏng, nhẵn và

có màu nâu sáng vàng

1.3.3 Đặc điểm sinh học của nhãn

Nhãn (Dimocarpus longan) là cây nhiệt đới lâu năm, thuộc họ (Sapindaceae) Nhãn là một loại cây thường xanh lâu năm, nở vào mùa xuân và cho

năng suất trái cây vào mùa hè Trái cây có hình cầu với vỏ có màu vàng sáng hoặc nâu Thịt quả có màu trắng và trong suốt, với nhiều nước bên trong thịt quả và cho hương vị ngọt ngào Nhãn khô cộng với vỏ của nó là một loại thuốc làm dịu và có tác dụng bổ dưỡng

Cây nhãn cao 5 - 10 m Vỏ cây xù xì, có màu xám Thân nhiều cành, lá um tùm xanh tươi quanh năm Lá kép, hình lông chim, mọc so le, gồm 5 đến 9 lá chét hẹp, dài 7 - 20 cm, rộng 2,5 - 5 cm Mùa xuân vào các tháng 2, 3, 4 ra hoa màu vàng nhạt, mọc thành chùm ở đầu cành hay kẽ lá, đài hoa có 5 - 6 răng, có 5 - 6 tràng, 6 -

10 nhị, 2 - 3 ô bầu Nhãn có quả tròn, vỏ ngoài màu vàng xám, hầu như nhẵn nhụi Hạt nhãn đen nhánh, có áo hạt màu trắng bao bọc Mùa cho quả vào khoảng tháng 7

- 8 Cây nhãn tương đối chịu rét hơn so với cây cùng họ, đồng thời cũng ít kén đất hơn

Nhãn sau khi thu hoạch sẽ không hô hấp đột biến và không tiếp tục chín (Paull và Chen, 1987; Chattopadhyay và Gosh, 1991; Huang, 1995) Do đó, phải thu hoạch nhãn khi da có màu vàng nâu nhạt và có thịt quả đạt chất lượng tối ưu (Wara Aswapati et al, 1994; Pan và Zhang, 1999) Tùy vào giống nhãn khác nhau

mà có dấu hiệu nhận biết nhãn có thể thu hoạch được khác nhau, chủ yếu dựa vào các yếu tố như trọng lượng trái, màu quả, nồng độ đường của thịt quả, nồng độ acid thịt quả, hương vị hay số ngày tính từ ngày cây ra hoa

Theo Wara Aswapati và cộng sự (1994) đề nghị thì lượng chất rắn hòa tan (SSC) của quả đạt 15,5 – 16 0Brix thì đạt tiêu chuẩn trưởng thành tối thiểu Đối với các giống nhãn ở Trung Quốc thì họ xem độ acid và chất rắn hòa tan như một chỉ tiêu để xét nhãn cho hương vị tốt Tuy nhiên, chất rắn hòa tan (SSC) lại không được

Lu và cộng sự (1992) coi là một chỉ số xét độ trưởng thành tin cậy của trái nhãn Li

và Li (1999) đã nghiên cứu các tiêu chuẩn để xét độ trưởng thành của giống nhãn Shixia của Trung Quốc cho thấy rằng lượng chất rắn hòa tan trong quả đạt tiêu chuẩn kỹ thuật là sau 78 ngày tính từ lúc hoa nở, nên thu hoạch tốt nhất là 75 - 78 ngày Nhưng trên thực tế, người ta thường thu hoạch dựa trên cơ sở màu sắc trái và hương vị

1.3.4 Thành phần hóa học của nhãn

Theo G Weidman Groff, người Trung Quốc ít xem trọng nhãn trong vai trò

là trái cây mà nó được dùng nhiều hơn trong các phương thuốc y học phương Đông

Bảng 1.4 Giá trị dinh dưỡng trong 100g nhãn

1.3.5 Các biến đổi hóa lý của nhãn sau thu hoạch

1.3.5.3 Hoạt động của enzyme oxy hóa

Hoạt động của enzyme superoxide dismutase trong nhãn gia tăng khi nồng

độ malodialdehyde (sản phẩm của lipid màng) được tích lũy ngày càng tăng ở nhiệt

độ môi trường xung quanh Những thay đổi này cho thấy khả năng suy giảm của trái cây sau thu hoạch để loại bỏ hoạt động của oxy gắn với sự gia tăng oxy hóa của lipid màng (Peng và Cheng, 1999; Zhang et al, 1999), cuối cùng nhãn bị già đi và

hư hỏng Xông hơi khử trùng với lưu huỳnh làm giảm mức độ oxy hóa của lipid màng và làm tăng thời gian bảo quản (Zhang et al, 1999)

1.3.5.4 Sự thay đổi các thành phần trong nhãn

Chất rắn hòa tan (SSC), acid và đường tổng tăng trong quá trình chín và giảm dần sau khi thu hoạch (Lu et al, 1992) Trong nhãn có chứa các loại đường như sucrose, fructose và glucose (Paul và Chen, 1987; Li, 1999) Tỷ lệ các loại đường khác nhau dựa trên hoạt động của enzyme invertase, giai đoạn trưởng thành

và giống cây trồng (Huang, 1995; Li, 1999) Khi bảo quản ở nhiệt độ lạnh, lượng acid và chất rắn hòa tan trong thịt quả giảm nhẹ (Jiang, 1999)

Sự nứt vỏ có thể xảy ra với các giống da mỏng Mưa lớn hay việc hấp thu đột ngột nước trong giai đoạn cuối cùng của sự phát triển trái cây làm cho thịt quả phát triển nhanh chóng, dẫn đến lớp da bị vỡ (Huang, 1995; Li, 1999) Khi bị úng nước, lớp áo hạt bị vỡ hay bị mềm đi ngay cả khi vỏ quả không có triệu chứng hư hỏng nào (Pan và Zhang, 1999) Các sự cố này làm cho hương vị nhãn bị nhạt nhẽo đi Mức độ nghiêm trọng của sự rối loạn phụ thuộc vào từng giống nhãn khác nhau

Đã có một vài nghiên cứu được thực hiện để tìm hiểu về sự thay đổi kết cấu xảy ra trong thịt quả Lu và cộng sự (1992) cho rằng pectin methylesterase và polygalacturonase hoạt động cùng với sự tăng trưởng của trái Sau khi bổ quả sau khi bảo quản 8 ngày ở 280C và 25 ngày ở 30C đều thấy xuất hiện sự chảy nước (Shi, 1996) Nhãn duy trì hương vị và kết cấu tốt ngay cả khi bảo quản ở 00

C (Zhou et al, 1997)

Lớp biểu bì của vỏ nhãn rất mỏng Mô cơ bản là tế bào nhu mô với không gian bào lớn (Pan, 1994) Khả năng lưu trữ của từng giống nhãn rất khác nhau, theo nghiên cứu, khả năng lưu trữ của giống Shixia, Chuliang và Tuzhong có sự tương quan với cấu trúc vỏ quả của từng giống Khả năng lưu trữ được tăng cường có liên quan đến lớp bần dày liên tục, nhóm các tế bào này xếp gần nhau, mô mạch phát triển tốt và lớp biểu bì dày (Qu et al, 2001) Ở nhiệt độ môi trường xung quanh, khi

có sự cố của các cấu trúc tế bào dẫn đến không sản sinh các enzyme như PPO hay chất nền (Qu et al, 2001) Sự thay đổi của các vi cấu trúc cũng có thể ảnh hưởng đến

tỷ lệ mắc bệnh do suy giảm sức đề kháng chống lại tác nhân gây bệnh

1.3.5.5 Sự hóa nâu vỏ quả

Một trong những vấn đề quan trọng ảnh hưởng giá thành nhãn là vỏ quả dễ dàng hóa nâu sau một vài ngày thu hoạch (Prapaipong và Rakariyatham, 1990; Xu

et al, 1998; Wu et al, 1999) Mặc dù màu xấu đi làm giảm giá trị thẩm mỹ, không ảnh hưởng đến hương vị nhưng sẽ làm giảm giá thành sản phẩm, thậm chí có thể làm ế ẩm vì không thu hút thị giác người tiêu dùng Sự hóa nâu xuất hiện do bị khô,

sock nhiệt, lão hóa, tổn thương lạnh hoặc bị dịch hại tấn công gây bệnh Pan (1994)

đã có những nghiên cứu rằng các tế bào thịt quả hóa nâu trước tiên, sau đó là tế bào hạt, sự hóa nâu này lây lan trên toàn bộ vỏ quả, chủ yếu trong các tế bào vỏ quả và lớp bên ngoài của thịt quả (Qu et al, 2001)

Sự hóa nâu được thực hiện bởi polyphenol oxidase (PPO) (Giang, 1999; Liu, 1999; Tian et al, 2002) PPO được kích hoạt khi trái cây bị thất thoát độ ẩm để chống lại sự khô hạn đối với nhãn Shixia ở pH 6,5 và nhiệt độ 350C, theo đó làm cho vỏ bị sậm hơn (Lu et al, 1992; Su và Yang, 1996) PPO hoạt động tương đối thấp khi thu hoạch, giảm hoạt động khi bảo quản lạnh ở nhiệt độ thấp trong 7 ngày đầu, dần tăng trở lại và đạt mức cao nhất khi lưu trữ sau 30 ngày, cuối cùng lại giảm lần nữa (Wu et al, 1999) SO2 có thể ức chế hiệu quả sản sinh PPO và cải thiện sự hóa nâu (Tongdee, 1994; Ji et al, 1999; Zhang et al, 1999) Quả khử trùng với SO2trong 20 phút có thể được lưu trữ trong 45 ngày ở 40C mà không làm vỏ quả bị sậm

đi (Han et al, 1999; Li, 1999) Tuy nhiên, việc dùng SO2 có thể gây độc nên cần thực hiện theo quy định Và vai trò của PPO làm hóa nâu vỏ quả cần được nghiên cứu thêm

Sự hóa nâu do enzyme là một quá trình phức tạp có thể chia nhỏ thành 2 phần Phần thứ nhất được thực hiện gián tiếp (trung gian) bởi PPO và kết quả là

hình thành o-quinone (màu nhạt), chất này lại thông qua phản ứng không enzyme để hình thành nên sắc tố nâu O-quinone hoạt động rất mạnh và trải qua quá trình oxy hóa và polymer hóa.O-quinone phản ứng với các phân tử quinone và với các hợp

chất phenolic khác, với nhóm amine của protein, với peptid, acid amine, với các amine thơm, hợp chất thiol, acid ascorbic…(Whitaker và Lee, 1995; Nicolas và cộng sự, 1993) Thông thường, sắc tố nâu được hình thành, nhưng thêm vào đó, sự biến màu thành màu nâu hơi đỏ, màu xám xanh thậm chí màu đen có thể được tìm thấy ở các mô thực vật bị thâm Sự thay đổi màu trong sản phẩm bởi các phản ứng oxy hóa gây ra bởi enzyme có liên hệ đến các hợp chất phenolic trong các phản ứng (Amiot và cộng sự, 1997), cả cường độ màu sắc và màu của sắc tố tạo thành biến đổi rất đa dạng (Nicolas và cộng sự, 1993) Hậu quả của sự hóa nâu không chỉ giới

hạn trong sự biến màu mà còn có thể tạo ra các vị không mong muốn và mất đi chất lượng của các thành phần dinh dưỡng (Vámos-Vigyázó, 1981) PPO chính là enzyme gây phá hủy nhiều nhất đến chất lượng của trái cây tươi (Whitaker và Lee, 1995) Sự ngăn chặn phản ứng hóa nâu bởi enzyme luôn được xem là một thử thách đối với khoa học thực phẩm (Ponting, 1960)

1.3.5.6 Tổn thương lạnh

Trái cây nhiệt đới và cận nhiệt thường bị tổn thương lạnh khi bị tiếp xúc với nhiệt độ thấp Tuy nhiên nhãn có thể chịu được nhiệt độ thấp hơn so với nhiều loại trái cây nhiệt đới khác Nhãn có thể bảo quản ở 1- 50C trong vòng 30 ngày mà không xuất hiện các triệu chứng bệnh nào tùy thuộc vào từng giống

Bảng 1.5 Nhiệt độ tối ưu (0

C) và thời gian bảo quản (ngày) đối với các giống nhãn (Yueming Jianga, 2002)

Giống nhãn Nhiệt độ bảo quản

1.3.5.7 Bệnh do vi sinh vật

Nhãn sau khi thu hoạch rất dễ hư hỏng do ảnh hưởng của vi khuẩn, nấm, bao gồm cả nấm men

Bảng 1.6 Các tác nhân gây bệnh chủ yếu cho nhãn sau thu hoạch

Enterobacter srtohrnrd, Acinetobacte sp Lu et al (1992)

Penicillium sp., Rhizopus sp., Alternaria sp Lu et al (1992)

Aspergillus sp., Fusarium spp., Lasiodiplodia theobromae Sardsud et al (1994b) Pestalotiosis sp., Cladosporium spp Sardsud et al (1994b)

Botryodiplodia sp và Geotrichum candium là tác nhân gây bệnh chủ yếu

(Sardsud et al, 1994; Giang, 1997; Tsai và Hsieh, 1998; Li, 1999) Có khoảng 106 loài vi sinh vật được phân lập từ quả nhãn, gồm 36 loại vi khuẩn, 63 loài nấm mốc

và 7 loài nấm men (Lu et al, 1992) G candium Link ex Pers gây bệnh chua thối (Su

và Yang, 1996; Giang, 1997) Botryodiplodia sp gây bệnh thối đen

Trong quá trình tồn trữ và vận chuyển, bệnh thối trái nhãn là bệnh rất thường gặp Bệnh không chỉ gây hại giai đoạn sau thu hoạch mà còn phá hại rất nghiêm

trọng trên nhãn giai đoạn mang trái Bệnh thối trái do nấm Phytophthora sp Bệnh

gây hại ở những chùm nhãn bên dưới gần mặt đất, hoặc trong tán cây Bệnh tấn công từ bên dưới đít trái, sau đó lan dần lên và trái rụng khi vết bệnh chiếm khoảng 1/3 trái Vết bệnh đầu tiên có màu hơi sậm như nhũn nước, sau đó có màu đen xám,

ấn nhẹ vào vùng bệnh vỏ trái mềm nhũn và bể, nước chảy ra có mùi thối chua Vào buổi sáng có thể thấy những tơ nấm trắng phát triển trên vết bệnh ở vỏ trái

Bệnh gây hại ở những chùm có nhiều trái và gây hại từ những trái bên trong chùm lan dần ra Bệnh gây hại nặng trên các vườn trồng quá dày, rậm rạp Bệnh phát triển mạnh trong mùa mưa nhất là những ngày mưa dầm, ẩm độ cao, sương mù nhiều, thiếu nắng Trong quá trình tồn trữ bệnh lây lan rất nhanh, nhất là trong điều kiện nóng ẩm Bệnh gây hại trên nhãn long, nhãn tiêu da bò, đặc biệt gây hại rất nặng trên các giống nhãn xuồng Bệnh lây lan bằng bào tử