Tối Ưu Hoá Việc Tạo Màng Bao Chitosan – Polyvinyl Alcohol Và Calcium Gluconate, Ứng Dụng Trong Bảo Quản Quả Vỏ Mỏng.pdf

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG Tên đề tài: Tối ưu hoá việc tạo màng bao chitosan – polyvinyl alcohol calcium gluconate, ứng dụng bảo quản vỏ mỏng Mã số đề tài: 20/1.5 SHTP01 Chủ nhiệm đề tài: TS Nguyễn Đức Vượng Đơn vị thực hiện: Viện Công Nghệ Sinh Học Thực Phẩm Tp Hồ Chí Minh, … LỜI CÁM ƠN Chúng xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Cơng nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh hỗ trợ chúng tơi chi phí nghiên cứu, sở trang thiết bị sử dụng nghiên cứu, việc tạo điều kiện thuận lợi khác, để chúng tơi hồn thành nghiên cứu Chúng chân thành cảm ơn Viện Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Trường Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh trực tiếp hỗ trợ tạo điều kiện sở vật chất thủ tục hành để chúng tơi có điều kiện thuận lợi thực nghiên cứu Mặc dù đề tài giao thực thời gian dịch covid thành phố, với cố gắng nhóm nghiên cứu, đặc biệt hỗ trợ tạo điều kiện đơn vị, hoàn thành nhiệm vụ nghiên cứu Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn Nhà trường Viện MỤC LỤC PHẦN I THÔNG TIN CHUNG I Thông tin tổng quát II Kết nghiên cứu Đặt vấn đề Mục tiêu 13 Phương pháp nghiên cứu 14 3.1 Phân lập định danh nấm mốc gây bệnh hư hỏng 14 3.2 Thử nghiệm tính kháng nấm loại nấm mốc CTS, CTS+PVA, CTS+CaGlu 14 3.3 Thí nghiệm tạo màng CTS, CTS-PVA, CTS-PVA-CaGlu 15 3.4 Thí nghiệm xác định tính chất kỹ thuật màng CTS; CTS + PVA, CaGlu 15 3.5 Thí nghiệm khảo sát thay đổi chất lượng trái dâu tây trình bảo quản màng sinh học 16 3.6 Các phương pháp đo, phân tích hàm mục tiêu 16 3.7 Phương pháp xử lý số liệu 18 Tổng kết kết nghiên cứu 18 4.1 Nấm mốc gây hư hỏng trái dâu tây 18 4.2 Hiệu kháng nấm mốc vật liệu 23 4.3 Tính chất lý màng CTS, CTS-PVA, CTS-PVA-CalGlu 28 4.4 Khả bảo quản trái vỏ mỏng màng 28 Đánh giá kết đạt kết luận 36 Tóm tắt kết 37 III Sản phẩm đề tài, công bố kết đào tạo 42 3.1 Kết nghiên cứu (sản phẩm dạng 1,2,3) 42 3.2 Kết đào tạo 42 IV Tình hình sử dụng kinh phí 42 V Kiến nghị 43 VI Phụ lục sản phẩm 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 DANH MỤC HÌNH Hình Thiết bị đo cấu trúc 18 Hình Trái “dâu công nghệ cao” sau thu hoạch (A), hư hỏng nấm mốc (B) 19 Hình Trái “dâu đất” sau thu hoạch (A), hư hỏng nấm mốc (B) 19 Hình Hiệu suất kháng nấm mốc dung dịch CTS, CTS+CaGlu, CTS+PVA 26 Hình 5A Sự ảnh hưởng màng CTS, CTS-PVA, CTS-PVA-CaGlu đến tỷ lệ hao hụt khối lượng trái dâu tây theo thời gian bảo quản 29 Hình 5B Sự ảnh hưởng mẫu đối chứng, màng CTS, CTS-PVA, CTS-PVA-CaGlu đến tỷ lệ hao hụt khối lượng trái xoài theo thời gian bảo quản 31 Hình Sự ảnh hưởng các màng (CTS, CTS-PVA, CTS-PVA-CaGlu) đến độ cứng trái dâu tây theo thời gian bảo quản 32 Hình 7A Sự ảnh hưởng màng CTS, CTS-PVA, CTS-PVA-CaGlu đến hàm lượng chất khơ hịa tan trái dâu tây theo thời gian bảo quản 34 Hình 7B Sự ảnh hưởng màng CTS, CTS-PVA, CTS-PVA-CaGlu đến hàm lượng chất khơ hịa tan trái xoài theo thời gian bảo quản 34 Hình 8A Sự ảnh hưởng màng CTS, CTS-PVA, CTS-PVA-CaGlu đến hàm lượng vitamin C trái xoài theo thời gian bảo quản 36 Hình 8B Sự ảnh hưởng màng CTS, CTS-PVA, CTS-PVA-CaGlu đến hàm lượng vitamin C trái dâu tây theo thời gian bảo quản 36 DANH MỤC BẢNG Bảng Nấm mốc gây hư hỏng dâu tây trình bảo quản 19 Bảng Hình thái nấm mốc gây hư hỏng trái dâu tây thuỷ canh 22 Bảng Hình thái nấm mốc gây hư hỏng trái dâu tây đất 23 Bảng Hiệu kháng nấm Aspergillus fumigatus 24 Bảng Hiệu kháng nấm Aspergillus niger 24 Bảng Hiệu kháng nấm Botrytis cinerea 24 Bảng Hiệu kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides 25 Bảng Hiệu kháng nấm Penicillium chermesinum 25 Bảng Hiệu kháng nấm Rhizopus stolonifer 25 Bảng 10 Kết phân tích độ bền kéo màng CTS, CTS-PVA, CTS-PVA-CalGlu 28 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT STT Tên viết tắt Tên đầy đủ Tên tiếng việt MAP Modified atmosphere CTS Chitosan CaGlu Calcium gluconate PVA Polyvinyl alcohol RH Relative humidity PDA Potato Detrose Agar ĐK Đường kính (mm) H Hiệu kháng nấm (%) Bao bì có điều chỉnh khí Độ ẩm tương đối PHẦN I THƠNG TIN CHUNG I Thông tin tổng quát 1.1 Tên đề tài: Tối ưu hoá việc tạo màng bao chitosan – polyvinyl alcohol calcium gluconate, ứng dụng bảo quản vỏ mỏng 1.2 Mã số: 20/1.5 SHTP01 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài TT Họ tên (học hàm, học vị) Vai trò thực đề tài Đơn vị công tác Giảng viên, Viện Công nghệ Sinh học Thực Nguyễn Đức Vượng phẩm, Trường Đại học Công Nghiệp TP Hồ (TS.) Chí Minh Chủ nhiệm đề tài Giảng viên, Viện Cơng nghệ Sinh học Thực Nguyễn Huỳnh Đình phẩm, Trường Đại học Cơng Nghiệp TP Hồ Thuấn (ThS.) Chí Minh Tham gia Học viên cao học CHTP9A, Viện Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Trường Đại học Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh Nguyễn Minh Châu Sinh viên ĐHTP14A, Viện Công nghệ Sinh học Thực phẩm, Trường Đại học Công Nghiệp Trần Công Danh TP Hồ Chí Minh Nguyễn Thị Thu Hà Tham gia Bùi Thị Ngọc Trâm Tham gia Dương Quốc Đạt (KS.) Tham gia Tham gia Tham gia 1.4 Đơn vị chủ trì: Viện Cơng Nghệ Sinh Học Thực Phẩm, Trường Đại học Cơng Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng năm 2020 đến tháng năm 2021 1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng … năm… 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng năm 2020 đến tháng năm 2023 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): (Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết nghiên cứu tổ chức thực hiện; Nguyên nhân; Ý kiến Cơ quan quản lý) 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: 24,97 triệu đồng II Kết nghiên cứu Đặt vấn đề Trái vỏ mỏng, vỏ giả có thời hạn bảo quản sau thu hoạch ngắn trái thông thường Bên cạnh hư hỏng tác nhân vật lý va đập học, trái vỏ mỏng có nước nhanh hơn, dễ nhiễm nấm và/hoặc chín nhanh loại vỏ cứng, vỏ thật Một trái vỏ mỏng điển hình trái dâu tây (Fragaria vesca L.), trái có giá trị dinh dưỡng cảm quan cao mang lại nhiều giá trị cho sức khoẻ người tiêu dùng Dâu tây trình bảo quản xuất hư hỏng bị mốc, bị nước, bị cấu trúc, chí bị chảy nước gây thiệt hại đáng kể Các loại nấm mốc gây bệnh trái dâu tây phổ biến toàn giới xuất tất phận bao gồm hoa, quả, lá, thân, rễ Năng suất chất lượng trái thường giảm có nấm mốc gây bệnh xuất [1] Bệnh thối mốc xám gây nấm mốc Botrytis cinerea làm thối trái dâu tây trồng Nấm phát triển có màu xám bề mặt quả, điều kiện độ ẩm cao, nấm phát triển bề mặt có hình dạng bơng màu trắng, có khơng có bào tử sản xuất Bệnh thán thư bệnh phổ biến dâu tây, có nhiều nguyên nhân bệnh thán thư dâu tây số loài nấm mốc Colletotrichum spp coi tác nhân gây bệnh Trong nghiên cứu Y.C Han cộng (2016) cho loài Colletotrichum liên quan đến bệnh thán thư trái dâu tây Trung Quốc phân lập xác định thuộc chủng Colletotrichum gloeosporioides, với Colletotrichum murrayae, Colletotrichum fructicola Colletotrichum aenigma [2] Các triệu chứng bệnh thán thư ban đầu xuất dạng tổn thương hoại tử hình trịn, trũng; điều kiện ẩm ướt, khối bào tử màu hồng quan sát thấy vết thương [3] Ngoài Botrytis cinerea, Colletotrichum spp cịn có nấm mốc Penicillium digitatum, Rhizopus stolonifer loài nấm mốc gây hư hỏng trái dâu tây [4] Để bảo quản trái vỏ mỏng, vỏ giả, biện pháp áp dụng nhằm giảm tốc độ chín, tốc độ ẩm (ngun nhân tượng hao hụt khối lượng trái), giảm tác động vật lý Các công bố kỹ thuật bảo quản trái phổ biến với ưu điểm hạn chế định Kỹ thuật thu hoạch, nhiệt độ bảo quản thấp giúp kéo dài thời gian bảo quản trái Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu kết luận rằng, kỹ thuật sử dụng nhiệt độ thấp cho hiệu cao dùng kết hợp với kỹ thuật khác Kỹ thuật sử dụng bao bì có điều chỉnh khí (MAP) giúp can thiệp q trình hơ hấp trái Tuy nhiên sử dụng phương pháp MAP có số hạn chế làm vitamin C sau thu hoạch, gây cho trái có mùi khó chịu [5] Sử dụng thuốc diệt nấm giúp ngăn ngừa trái bị hư hỏng mốc, có tác dụng nhiều loại trái Tuy nhiên, sử dụng thuốc diệt nấm hóa học tạo nên lo ngại cộng đồng mặt an tồn thực phẩm mơi trường Đồng thời, vi khuẩn có lợi bị tiêu diệt theo [6] Phương pháp bao màng đem lại hiệu hấp dẫn bảo trái cây, đặc biệt trái vỏ mỏng, vỏ giả Vật liệu sinh học sử dụng phổ biến màng chitosan (CTS) Màng CTS có tính chất học tương đối tốt, màng có tính dai, khó xé rách, độ bền tương đương với số chất dẻo dùng làm loại bao bì truyền thống giúp bảo vệ trái sau thu hoạch, giúp trái bảo quản tốt [7] đặc tính tự nhiên nó, hoạt động kháng khuẩn, kháng nấm cao kích thích phản ứng tự vệ tế bào mô trồng [8, 9] Các nghiên cứu chitosan có khả trì hỗn bệnh thán thư sau thu hoạch [10] Lớp màng có tính kháng khuẩn, ức chế hoạt động số loại vi khuẩn E coli, Samonella, Bacillus cereus, làm chậm trình oxy hóa rau giúp lưu giữ màu sắc: ức chế hoạt tính oxy hóa polyphenol, anthocyanin, flavonoid tổng lượng hợp chất phenol, đóng vai trị điều chỉnh độ ẩm, độ thống khơng khí cho thực phẩm, làm chậm q trình hơ hấp cho loại rau Mặt khác lớp màng chitosan an tồn, khơng làm thay đổi mùi vị sản phẩm [11] Tuy nhiên, tính chất học màng CTS phụ thuộc vào đặc tính CTS khơng bền Do đó, việc kết hợp CTS với vật liệu khác cần thiết, thu hút quan tâm nhà nghiên cứu Calcium gluconate (CaGlu) có cơng thức hóa học C12H22CaO14 sản phẩm quan trọng số dẫn xuất axid gluconic, có sẵn thị trường dạng viên nén, bột chất lỏng để bổ sung chế độ ăn uống CaGlu sử dụng ngành dược phẩm nguồn canxi để điều trị thiếu canxi đường uống tiêm tĩnh mạch Nó tìm thấy nguồn dinh dưỡng động vật [12] Han cộng (2004) kết hợp chitosan 2% với CaGlu 5% giảm đáng kể tỷ lệ hư hỏng giảm tỷ lệ hao hụt khối lượng, trì hỗn thay đổi màu sắc, độ pH dâu tây mâm xôi đỏ kho lạnh giúp kéo dài thời hạn sử dụng tăng giá trị dinh dưỡng dâu tây mâm xôi đỏ sau rã đông [13] Pannipa Youryon cộng (2018) báo cáo Dứa Hoàng Hậu (Ananas comosus) xử lý CaGlu giảm bớt cường độ q trình hóa nâu bên dứa, tăng tổng hàm lượng phenol trình bảo quản dứa nhiệt độ thấp [14] Polyvinyl alcohol (PVA) polymer nhân tạo điều chế từ polyvinyl acetate thơng qua q trình thủy phân, có cơng thức hóa học (C2H4O)x với cấu trúc tinh thể, có khả hòa tan nước [15] PVA xem phương pháp tạo màng bao, đóng gói bảo quản sản phẩm thuốc, thực phẩm bổ sung dinh dưỡng, thực phẩm, bánh kẹo, hạt giống nông nghiệp [16] Tính an tồn PVA: (1) độc tính cấp tính PVA thấp, với LD50 khoảng 15 - 20 g/kg; (2) PVA ăn hấp thu qua đường tiêu hóa; (3) PVA khơng tích lũy thể ăn; (4) PVA khơng gây đột biến clastogen [17] Theo báo cáo Chunyang Han cộng (2014) việc sử dụng màng bao bì gồm polypropylen/polyvinyl alcohol với chiết xuất tinh dầu đại hoàng tinh dầu quế ức chế loại vi khuẩn, trì chất lượng thịt bị tươi trình bảo quản [18] Tình hình nghiên cứu quốc tế Chitosan chất hydrocacloid cation tự nhiên, an tồn với người dùng, đặc biệt có khả phân huỷ sinh học với hoạt tính kháng khuẩn khả tạo màng [19] Việc áp dụng màng chitosan (một kết hợp với chất khác hợp chất vitamin) hiệu việc kiểm soát phân hủy trái vỏ mỏng, dâu tây, bảo quản lạnh [20, 21] Lớp phủ CTS áp dụng cho dâu tây, bảo quản nhiệt độ phòng, dẫn đến cải thiện độ cứng trái cây, giảm lão hóa nấm thay đổi màu sắc bên [22] Ribeiro cộng (2007) cho thấy giảm tỷ lệ tăng trưởng vi sinh vật dâu tây bảo quản lạnh phủ dung dịch chitosan dạng phun [23] Mohamed E.I Badawy Entsar I Rabea (2009) nghiên cứu tiềm CTS với trọng lượng phân tử khác nhằm kiểm soát nấm mốc cà chua sau thu hoạch đưa đến kết luận CTS với khối lượng phân tử khác trực tiếp ức chế phát triển nấm Botrytis cinerea thử nghiệm in vitro in vivo Tác dụng kháng nấm phụ thuộc vào nồng độ khối lượng phân tử chitosan Hơn nữa, CTS gây tác động phản ứng phòng vệ cà chua trọng lượng phân tử 5,7 × 104 g/mol khối lượng phân tử tốt liên quan đến hoạt tính sinh học để ứng dụng in vivo Nghiên cứu cho thấy chitosan cải thiện sức đề kháng cà chua chống lại mốc xám gây Botrytis cinerea hứa hẹn hợp chất tự nhiên để thay phần cho việc sử dụng chất diệt nấm tổng hợp trái rau củ Họ tuyên bố CTS có trọng lượng phân tử thấp