GIỚI THIỆU
L Ý DO CHỌN ĐỀ TÀI
Việt nam là một quốc gia có đường bờ biển dài vì vậy nguồn thuỷ sản của nước ta rất phong phú giàu tiềm năng phát triển Hằng năm nghành khai thác đánh bắt thuỷ sản đã góp phần không nhỏ và trong những nghành kinh tế trọng tâm của nước ta.
Ngành khai thác thủy sản đem lại sản lượng lớn, đồng thời cũng tạo ra một lượng lớn phế phẩm Nguồn phế phẩm này được dùng chủ yếu làm thức ăn chăn nuôi, nhưng một phần lớn lại bị thải bỏ ra môi trường Đây là sự lãng phí tài nguyên và gây ô nhiễm Do đó, việc tận dụng nguồn phế phẩm thủy sản trở thành vấn đề cấp thiết, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế bền vững.
Phế phẩm từ thủy sản như tôm, cua, mực là một nguồn dồi dào để sản xuất chitin và chitosan, hiện nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu để sản xuất chitin và chitosan và đã đưa vào sản xuất Đó là một giải pháp hiệu quả trong việc tận dụng nguồn phế liệu này, vừa đem lại lợi ích về kinh tế, vừa không gây ô nhiễm môi trường Hơn nữa Chitosan đang được nghiên cứu, sản xuất và ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như nông nghiệp, y tế, thực phẩm, chế biến Chitosan có nhiều hoạt tính tốt như có khả năng ức chế nhiều chủng vi sinh vật, có tính kháng khuẩn,kháng nấm tốt, an toàn khi sử dụng và đem lại nhiều lợi ích.
M ỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
Chitosan được chiết rút từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau nhau: phế liệu thủy sản, vi nấm, vi khuẩn Tuy nhiên nguồn nguyên liệu chính để sản xuấtChitosan là từ phế liệu thủy sản, đặc biệt là từ phế liệu tôm, cua, mực Trong đó phế liệu mực (nang mực ống) có hàm lượng chitin cao nhất, nhưng việc sử dụng nguồn phế liệu từ mực để sản xuất Chitosan còn rất hạn chế Đã có nhiều nghiên cứu về phương pháp thu nhận Chitosan từ nang mực ở những điều kiện khác nhau vàChitosan thu được có chất lượng không giống nhau đối với mỗi quy trình sản xuất đó Để tìm hiểu và nghiên cứu rõ hơn về quy trình sản xuất Chitosan từ nang mực trên thực tế tôi đã chọn đề tài: Tìm hiểu quy trình sản xuất Chitosan từ nang mực ứng dụng bảo quản xoài cát chu, nhằm xác định các chế độ thích hợp để sản xuấtChitosan từ nang mực.
LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
G IỚI THIỆU CHUNG VỀ PHẾ PHẨM NANG MỰC
Trong những năm qua, nghành xuất khẩu thuỷ sản tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc góp phần vào nền kinh tế của Việt Nam mang lại nguồn ngoại tệ quan trọng cho đất nước mà còn tạo ra công ăn việc làm cho hàng triệu lao động, của Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thuỷ sản Việt Nam (Vasep) trong năm 2023.
Nang mực ống chiếm tỷ lệ khoảng 1% trọng lượng của mực ống nguyên liệu và được thải ra sau quá trình gia công, chế biến tại các công ty chế biến xuất khẩu thủy sản Theo số liệu thống kê của của Sở Nông nghiệp và phát triển nông thôn tỉnh Kiên Giang, lượng nang mực ống thải ra từ các nhà máy trung bình từ 5 đến 6 tấn/tháng, cho thấy đây là nguồn nguyên liệu tiềm năng cần được nghiên cứu và sử dụng Hiện nay nguồn nguyên liệu này chưa có biện pháp sử dụng hiệu quả Để sản xuất phân bón hữu cơ, thức ăn chăn nuôi và các dược phẩm (Nguồn: Theo số liệu thống kê của Hiệp hội chế biến và xuất khẩu thủy sản Việt Nam (Vasep) trong năm2012)
T ỔNG QUAN VỀ CHITIN VÀ C HITOSAN
Chitin được phát hiện đầu tiên bởi một giáo sư người pháp H Braconnot năm 1811 khi ông nghiên cứu về bản chất của các loài nấm Ông đã mô tả một loài vật liệu không hoà tan trong kiềm từ các loài nấm bậc cao, ông đặt tên là “fungine”
Năm 1823, Odier đã tách chiết được một đoạn tương tự từ vỏ côn trùng và cũng phân lập được chitin khi loại khoáng của vỏ cua , theo gốc từ Hy Lạp là
“chitin” có nghĩa là vỏ bọc Năm 1859, C Rouget nghiên cứu cho thấy khi saponin hóa chitin sẽ thu được Chitosan Năm 1878, G Ledderhose tìm thấy khi thủy phân chitin sẽ thu được glucosamin acid acetic Năm 1929 Karrer đun sôi Chitin 24h trong dung dịch KOH 5% và đun tiếp 50 phút ở 160ºC với kiềm bão hòa, ông thu đựơc sản phẩm có phản ứng màu đặc trưng với thuốc thử, chất đó chính là Chitosan.
C ẤU TẠO VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ CHITIN VÀ C HITOSAN TỪ NANG MỰC
Theo Entsar S (2008) trong xương mực β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin chiếm khoảng 49%, Ge’raldine (2004) đã công bố thành phần β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin chiếm 32,5%, protein chiếm 42,5% và hàm lượng khoáng 2,4% trong xương mực, Brine và Austin (1981) sau khi phân tích hóa sinh cho thấy hàm lượng β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin trong xương mực chiếm từ 35-chitin, β chitin, γ-chitin 50% trọng lượng khô Tuy nhiên các thông tin chi tiết về nguồn nguyên liệu này còn hạn chế, đây là một rào cản khi tiếp cận với nguồn nguyên liệu xương mực.
Nghiên cứu của Muzzarelli và Jeuniaux (1976) cho thấy chitin thu nhận từ vỏ của các loài giáp xác có sự khác nhau về cấu trúc và các tính chất hóa lý với chitin thu nhận từ xương của động vật thân mềm Nghiên cứu của Kurita (1993) đã sử dụng xương mực Ommastrephes bartramias làm nguyên liệu nghiên cứu và kết luận rằng β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin có khả năng hòa tan cao trong một số dung môi khác nhau và phản ứng deacetyl làm thay đổi về cấu trúc hóa học lớn hơn α-chitin, β chitin, γ-chitinchitin.
2.3.1.1 Cấu trúc hoá học của chitin
Chitin là polisaccarit mạch thẳng, có thể xem như là dẫn xuất của xenlulozơ, trong đó nhóm (-chitin, β chitin, γ-chitinOH) ở nguyên từ C(2) được thay thế bằng nhóm acetyl amino (-chitin, β chitin, γ-chitin NHCOCH3) (cấu trúc I) Như vậy chitin là poli (N-chitin, β chitin, γ-chitinaxety-chitin, β chitin, γ-chitin2-chitin, β chitin, γ-chitin amino-chitin, β chitin, γ-chitin2-chitin, β chitin, γ-chitindeoxy-chitin, β chitin, γ-chitinβ-chitin, β chitin, γ-chitinD-chitin, β chitin, γ-chitin glucopyranozơ) liên kết với nhau bởi các liên kết β-chitin, β chitin, γ-chitin(C-chitin, β chitin, γ-chitin 1-chitin, β chitin, γ-chitin4) glicozit Trong đó các mắt xích của chitin cũng được đánh số như của glucozơ:
Cấu trúc hoá học của chitin:
Hình 2.: Cấu trúc hoá học của chitin
Công thức cấu tạo của chitin:
-chitin, β chitin, γ-chitin Chitin có tên khoa học là poly-chitin, β chitin, γ-chitinβ-chitin, β chitin, γ-chitin(1, 4)-chitin, β chitin, γ-chitin2-chitin, β chitin, γ-chitinaxetamido-chitin, β chitin, γ-chitin2-chitin, β chitin, γ-chitindeoxy-chitin, β chitin, γ-chitinD-chitin, β chitin, γ-chitinglucose.
-chitin, β chitin, γ-chitin Công thức phân tử: (C8H13O5N)n
-chitin, β chitin, γ-chitin Phân tử lượng: MChitin = (203.19)n
Dựa vào cấu trúc, chitin được chia thành ba dạng α-chitin, β chitin, γ-chitinchitin, β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin và γ-chitin, β chitin, γ-chitinchitin.
Cấu trúc của chitin ở các dạng trên xuất phát từ nguồn thu nhận, -chitin, β chitin, γ-chitinchitin từ vỏ tôm cua, β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin từ xương mực và γ-chitin, β chitin, γ-chitinchitin thu nhận được từ vi nấm, vi khuẩn (Jooyeoun et al., 2011) Ba dạng chitin nêu trên có sự khác nhau về tính hydrat hóa, kích thước của mỗi đơn vị cấu trúc và số mạch chitin trong mỗi đơn vị cấu trúc (hình 2.2)
Hình 2.1: sự sắp xếp của chuỗi polyme của α-chitin, β chitin, γ-chitinchitin, β chitin, γ-chitin, β chitin, γ-chitinchitin
-chitin, β chitin, γ-chitin α-chitin, β chitin, γ-chitinchitin có độ rắn phân tử cao nhất và ở dạng rắn chắc, các mạch chitin sắp xếp song song nhưng ngược chiều nhau.
-chitin, β chitin, γ-chitin β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin bao gồm các mạch chitin song song cùng chiều nhau, có độ rắn thấp, tính hydrat hóa cao.
-chitin, β chitin, γ-chitin γ-chitin, β chitin, γ-chitinchitin sắp xếp cứ 2 mạch song song cùng chiều thì có một mạch ngược chiều.
Trong tự nhiên, α-chitin, β chitin, γ-chitinchitin có mặt nhiều nhất và thường rất cứng Trong khi β-chitin, β chitin, γ-chitin chitin, γ-chitin, β chitin, γ-chitinchitin thì tạo nên tính dai, dẻo
2.3.1.2 Đặc điểm, tính chất vật lý của chitin
Chitin là một polymer sinh học rất phổ biến trong tự nhiên và đứng hàng thứ hai chỉ sau cellulose Chitin tham gia vào thành phần cấu tạo và vách tế bào nấm, cấu tạo nên bộ khung xương của tôm, cua, côn trùng, các động vật giáp xác Trong
4 các nguyên liệu này, chitin liên kết chặt chẽ với protein, lipid và các muối vô cơ (CaCO3) và các sắc tố màu ( astarene, astaxanthin, canthaxanthin, lutin )
Chitin là 1 polysaccharide chứa nito, trắng, cứng, không đàn hồi, không tan trong nước, trong môi trường kiểm, acid loãng và các dung môi hữu cơ như ete, rượu Chitin hòa tan được trong dung dịch đậm đặc, nóng của muối thyoxyanat liti (LiSCN) và muối thyoxyanat canxi (Ca(SCN)2) tạo thành dung dịch keo Chitin ở thể rắn có độ kết tỉnh cao do gốc – NHCOCH3 ở vị trí cacbon thứ hai, làm tăng liên kết hydro giữa các mạch và trong mạch với nhau.
Chitin ổn định với các chất oxy hóa khử như KMnO4, H2O2, NaClO hay Ca(ClO)₂ có thể lợi dụng tỉnh chất này để khử màu chitin Khi đun nóng trong môi trường kiểm đậm đặc chitin bị khử gốc acetyl tạo thành Chitosan Chitin không hòa tan trong hầu hết các dung môi thông thường nên khả năng ứng dụng bị hạn chế Do đó người ta thực hiện quá trình deacetyl hóa Chitosan để tạo ra sản phẩm Chitosan nhằm cải thiện độ hòa tan, tăng khả năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
Chitosan là một dẫn xuất của chitin được hình thành khi deacetyl hoá chitin, tách nhóm acetyl khỏi chitin nên Chitosan chứa rất nhiều nhóm amino Chitosan được phát hiện lần đầu bởi Rouget vào năm 1859 Chitosan thường ở dạng vẩy hoạt dạng bột có màu trắng ngà Về cơ bản công thức cấu tạo của Chitosan gần giống như chitin và cellulose, chỉ khác là Chitosan chứa nhóm amin ở cacbon thứ 2
Chitosan từ nang mực là sản phẩm của quá trình deacetyl β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin, nó là một polysaccharide đa năng, tốc độ phản ứng cao hơn so với chitosan từ các động vật giáp xác có nguồn gốc α-chitin, β chitin, γ-chitinchitin β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin bao gồm các mạch chitin song song cùng chiều nhau, có độ rắn thấp, tính hydrat hóa cao và tạo nên tính dai, dẻo, so với α-chitin, β chitin, γ-chitin chitosan thì việc nghiên cứu β-chitin, β chitin, γ-chitinchitosan còn hạn chế và chủ yếu từ loài mực Loligo, trọng tâm của quá trình nghiên cứu chủ yếu là việc tối ưu hóa quá trình deacetyl.
Chitin và chitosan có cấu trúc rắn chắc và độ rắn cao so với các polyme sinh học khác, độ rắn biến đổi tùy theo từng loại chitin được chiết rút từ các nguồn nguyên liệu khác nhau.
2.3.2.1 Cấu trúc hoá học của Chitosan
Chitosan là dẫn xuất acetyl hoá của chitin, trong đó nhóm (-chitin, β chitin, γ-chitinNH2) thay thế nhóm (-chitin, β chitin, γ-chitinCOCH3) ở vị trí C(2).
Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-chitin, β chitin, γ-chitinglucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết β-chitin, β chitin, γ-chitin(1-chitin, β chitin, γ-chitin4)-chitin, β chitin, γ-chitinglicozit, do vậy Chitosan có thể gọi là poly β-chitin, β chitin, γ-chitin(1-chitin, β chitin, γ-chitin4)-chitin, β chitin, γ-chitin 2-chitin, β chitin, γ-chitinamino-chitin, β chitin, γ-chitin2-chitin, β chitin, γ-chitin deoxy-chitin, β chitin, γ-chitinD-chitin, β chitin, γ-chitinglucozơ hoặc là poly β-chitin, β chitin, γ-chitin(1-chitin, β chitin, γ-chitin4)-chitin, β chitin, γ-chitinD-chitin, β chitin, γ-chitin glucozamin (cấu trúc III).
Công thức cấu tạo của Chitosan:
Hình 2.2: Cấu trúc hoá học của Chitosan
-chitin, β chitin, γ-chitin Công thức cấu tạo của Chitosan
Chitin (scientifically known as poly-N-acetyl-D-glucosamine) is a structural biopolymer composed of linear chains of N-acetylglucosamine units Different chitin types exist, including α-chitin, β-chitin, and γ-chitin, each characterized by specific arrangements of the repeating glucose units These types further include various forms such as amino-chitin, deoxy-chitin, and β-chitin.
-chitin, β chitin, γ-chitin Công thức phân tử: (C6H11O4)n -chitin, β chitin, γ-chitin Phân tử lượng: MChitosan = (161,07)n
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, -chitin, β chitin, γ-chitinNH2, do đó Chitosan dễ dàng tham gia phản ứng hóa học hơn chitin Trong thực tế các mạch chitin – Chitosan đan xen nhau, vì vậy tạo ra nhiều sản phẩm đồng thời, việc tách và phân tích chúng rất phức tạp.
2.3.2.2 Đặc điểm, tính chất vật lý của Chitosan
Chitosan là dẫn xuất của chitin, nó được tạo thành bởi phản ứng deacetyl chitin Khi chitin được xử lý với các chất kiềm đặc ở nhiệt độ cao 120°C trong dung dịch, nó sẽ bị loại nhóm acetyl và bị phân hủy khác nhau để cho ra sản phẩm là
P HƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ CHITIN VÀ C HITOSAN
Chitin là thành phần chủ yếu trong vỏ của động vật thuỷ hải sản, vì vậy nó được xem là nguồn nguyên liệu chính để điều chế chitin và Chitosan.
Dung dịch NaOH 3%, nhiệt độ 93-chitin, β chitin, γ-chitin95oC trong 3-chitin, β chitin, γ-chitin4 giờ
Khử khoáng Rửa, khử màu
Rửa và sấy Chitin Deacetyl hoá
HCl trong 30 phút ở nhiệt độ phòng
NaOH 50% trong 4 giờ nhiệt độ 110-chitin, β chitin, γ-chitin120oC
Hình 2.: Sơ đồ điều chế chitin và Chitosan bằng phương hoá học
Quá trình khử protein từ nang mực và từ phế liệu thủy sản khác có thể thực hiện với nhiều hóa chất như: NaOH, Na2CO3, NaHCO3, KOH, K2CO3, Ca(OH)2. Trong đó NaOH là được sử dụng nhiều nhất, nồng độ từ 1 đến 10%, ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ cao, có khi lên đến 100 o C, thời gian xử lý từ vài giờ đến vài ngày, tùy thuộc vào từng loại nguyên liệu cụ thể mà ta chọn chế độ khử protein phù hợp Trong quá trình khử protein, nhiệt độ đóng vai trò quan trọng, ở nhiệt độ thường, quá trình tách protein diễn ra chậm, thời gian thủy phân từ 1 ngày đến vài ngày Khi nâng nhiệt độ xử lý thì thời gian cần thiết để tách protein giảm đáng kể. Để rút ngắn thời gian tách protein chỉ còn vài giờ thì nhiệt độ cần đạt khoảng 90 -chitin, β chitin, γ-chitin 100 o C Ngoài ra, tỷ lệ giữa phế liệu với dung dịch hóa chất cũng đóng vai trò quan trọng quyết định hiệu quả của quá trình tách protein Để tăng hiệu quả tách protein, trong nhiều nghiên cứu quá trình tách protein được lập lại nhiều lần.
Quá trình thủy phân kiềm để tách protein ra khỏi chitin rất quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm Nồng độ kiềm và thời gian xử lý ảnh hưởng đến quá trình này Nồng độ kiềm cao có thể cắt mạch chitin và chitosan, trong khi thời gian xử lý dài cũng có thể gây ra tình trạng này Thông thường, nồng độ kiềm thích hợp là 4% Tỷ lệ dung dịch kiềm và phế liệu cũng đóng vai trò quan trọng, với tỷ lệ 5/1 cho nguyên liệu tươi và 15/1 cho nguyên liệu khô Khuấy đảo trong quá trình xử lý giúp tăng hiệu quả loại bỏ protein Ngoài ra, kích thước của nguyên liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình này, thường được nghiền nhỏ xuống 2-5 mm Hàm lượng protein còn lại trong sản phẩm chitin phải dưới 1% để đáp ứng yêu cầu chất lượng chitosan công nghiệp.
Trong phế liệu thủy sản (tôm, cua,) thường chứa một lượng khoáng khá cao(chủ yếu là muối canxi cacbonat và một ít canxi photphat) Vì vậy, một trong những công đoạn quan trọng trong qui trình sản xuất chitin là khử khoáng Quá trình khử khoáng có thể thực hiện bằng cách xử lý với các hóa chất sau: HCl, HNO3,H2SO4.Tuy nhiên, thông thường quá trình khử khoáng được thực hiện trong dung dịch HCl loãng ở nhiệt độ phòng Theo các công trình nghiên cứu đã công bố, chế độ khử khoáng cũng rất đa dạng, nồng độ HCl từ 0,5 N đến 2 N, nhiệt độ từ nhiệt độ rất thấp đến nhiệt độ phòng Thời gian từ 0,5 h đến 48 h.
Tốc độ phản ứng của quá trình khử khoáng diễn ra rất nhanh ở thời gian đầu (trong vòng 30 phút) với hàm lượng khoáng giảm đến 90%, sau đó quá trình diễn ra rất chậm Theo kết quả nghiên cứu của Percot, sau 30 giây, 98% lượng acid HCl cho vào đã phản ứng thể hiện quá trình khử khoáng diễn ra rất nhanh ở giai đoạn đầu Bên cạnh đó, khi thực hiện công đoạn khử khoáng tỷ lệ giữa nguyên liệu và acid quyết định đến hiệu quả khử khoáng Tỷ lệ nguyên liệu trên dung dịch acid tương ứng 1:15 là tốt nhất khi nồng độ acid sử dụng là 4% Trong quá trình ngâm acid thường thực hiện ở nhiệt độ thường, kết hợp với khuấy đảo, quá trình khử khoáng chưa đạt nếu vỏ còn cứng và không thấy bọt khí nổi lên, cần bổ sung thêm acid.
Tùy thuộc vào từng loại nguyên liệu và yêu cầu chất lượng chitin mà chế độ khử khoáng được áp dụng khác nhau Đối với phế liệu tôm, nồng độ HCl sử dụng thường thấp hơn, chỉ khoảng 4-5%, so với phế liệu cua có thể lên đến 10% hoặc khử khoáng nhiều lần Điều này đảm bảo hiệu quả khử khoáng và chất lượng chitin thu được tối ưu.
Chitin thô có màu hồng nhạt do có sắc tố astaxanthin Do Chitin ổn định với các chất oxy hóa như thuốc tím, nước Ja-chitin, β chitin, γ-chitinven, oxy già, nên ta lợi dụng tính chất này để khử màu chitin.
Quá trình khử màu được thực hiện bằng cách: sau khi rửa Chitin được chiết bằng acetone và tẩy trắng bằng NaClO 0,315% trong 5 phút ở nhiệt độ phòng.
Quá trình deacetyl theo phản ứng sau:
Hiệu quả của quá trình deacetyl phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
Nhiệt độ của quá trình deacetyl: Nhiệt độ càng cao thì quá trình deacetyl diễn ra càng nhanh Sản phẩm chitosan thu được có độ deacetyl cao Tuy nhiên, nhiệt độ cao cũng ảnh hưởng lớn đến phân tử lượng của chitosan.
Thời gian và nồng độ kiềm: Quá trình deacetyl diễn ra nhanh ở giai đoạn đầu.
Theo Wu và Bough (1978), quá trình deacetyl đạt được 68% trong thời gian 1giờ khi thực hiện deacetyl với nồng độ 50% NaOH ở nhiệt độ 100 o C Tuy nhiên, quá trình deacetyl diễn ra chậm lại, sau 5 giờ chitosan chỉ đạt được 78% độ deacetyl.
Kết quả cho thấy, sau 2 giờ xử lý độ deacetyl không thay đổi nhiều so với 1 giờ mà chỉ có phân tử lượng của chitosan xử lý sau 2 giờ giảm đáng kể, từ sau 1 giờ đến hết 2 giờ, chủ yếu diễn ra quá trình cắt mạch chitosan Ngoài ra, nồng độ kiềm cũng ảnh hưởng đến chất lượng chitosan Nếu nồng độ kiềm quá cao thì sẽ ảnh hưởng đến độ nhớt và phân tử lượng của chitosan Nếu nồng độ kiềm xử lý nh dẫn đến sản phẩm chitosan sẽ không tan hoặc tan không hoàn toàn.
Tỷ lệ giữa chitin và dung dịch kiềm: Tỷ lệ chitin: dung dịch NaOH thường dùng là 1:10. Ảnh hưởng của chất lượng chitin ban đầu: nếu chitin ban đầu không được chiết rút trong điều kiện phù hợp (ví dụ: quá trình khử khoáng ở nồng độ acid HCl quá cao, thời gian dài) thì chitin bị cắt mạch dẫn đến chitosan thu được có phân tử lượng và độ nhớt thấp Kích thước của chitin ban đầu, kích thước hạt càng nhỏ thì quá trình deacetyl hóa diễn ra nhanh và sản phẩm chitosan thu được có chất lượng cao hơn (độ nhớt, phân tử lượng, độ tan tốt hơn) Điều kiện môi trường xử lý: Để hạn chế sự cắt mạch chitin trong quá trình deacetyl hóa, người ta thực hiện deacetyl trong môi trường khí nitơ để hạn chế sự tiếp xúc với oxy không khí Kết quả nghiên cứu của Bough và cộng sự (1978) khẳng định deacetyl hóa trong môi trường khí nitơ sẽ tạo ra sản phẩm chitosan có phân tử lượng và độ nhớt cao hơn sản phẩm chitosan được deacetyl hóa trong môi trường không khí. Để đạt được độ deacetyl cao trên 90% cần phải thực hiện quá trình deacetyl nhiều lần Theo Trung và cộng sự (2006), muốn chitosan thành phẩm đạt được độ deacetyl 96% khi sử dụng chitin từ phế liệu tôm thì cần phải thực hiện công đoạn deacetyl ở nhiệt độ 65 o C và xử lý 2 lần.Thực hiện quá trình deacetyl một lần khó đạt được độ deacetyl cao trên 90% vì ở giai đoạn cuối của quá trình deacetyl tốc độ tách nhóm acetyl diễn ra rất chậm.Tuy nhiên, sau khi rửa sạch mẫu và tiếp tục deacetyl thì quá trình deacetyl diễn ra nhanh hơn và đạt được độ deacetyl cao.
Bên cạnh các phương pháp hóa học, một số quốc gia đã ứng dụng phương pháp sinh học để điều chế chitin bằng cách sử dụng vi sinh vật và enzyme Việc sử dụng các phương pháp sinh học có thể giúp cải thiện hiệu suất và giảm tác động môi trường trong quá trình sản xuất chitin.
Việc sử dụng enzyme để sản xuất chitin và chitosan cũng bao gồm các giai đoạn tương tự như phương pháp hoá học bao gồm các giai đoạn khử protein, khử khoáng, khử màu, deacetyl hoá ở giai đoạn khử protentin, ta sử dụng enzyme protease với nồng độ 13% trong 4 giờ ở nhiệt độ 70 -chitin, β chitin, γ-chitin 80 o C để loại bỏ protein ra khỏi chitin Ngoài ra, ta có thể tác động enzyme vào giai đoạn deacetyl.
Phương pháp Hoá học Sinh học Ưu điểm
+ Quy trình sản xuất đơn giản.
+ Chi phí đầu tư thiết bị thấp.
+ Chất lượng sản phẩm cao hơn do có thể thực hiện phản ứng ở nhiệt độ cao hơn.
+ Hiệu suất thu hồi sản phẩm khá cao.
+ protein loại bỏ có thể tận dụng để làm nguyên liệu trong chăn nuôi.
+ Sản phẩm chitin, Chitosan có chất lượng cao không ảnh hưởng nhiều bởi hoá chất.
+ Gây ô nhiễm môi trường liên quan tới vấn đề xử lý nước thải và thu hồi hóa chất.
+ Điều kiện làm việc với hóa chất NaOH ở nhiệt độ cao dễ gây ăn mòn thiết bị.
+ Chưa có biện pháp tận thu protein sau khi loại ra khỏi vỏ giáp xác.
+ Hiệu xuất không cao Enzyme được sử dụng thành công cho năng suất cao khi và chỉ khi enzyme được phá tinh thể trước khi cho vào phản ứng deacetyl hoá.
+ Đòi hỏi phải cung cấp enzyme thường xuyên, ổn định hay môi trường nuôi cấy thích hợp.
14Hình 2.: Sơ đồ điều chế chitin và Chitosan bằng enzyme protese.
Bảng 2.4: So sánh ưu và nhược điểm của phương pháp hoá học và sinh học
Cả hai phương pháp đều được sử dụng trong sản xuất Chitin và Chitosan nhưng phương pháp hóa học vẫn chiếm ưu thế hơn vì vậy những nhược điểm của phương pháp sản xuất cần được lưu tâm và có biện pháp khắc phục để đảm bảo vệ sinh môi.
Ứ NG DỤNG CỦA C HITOSAN
Chitosan được ứng dụng rãi trong nhiều nghành khác nhau như: thực phẩm,nông nghiệp, thuỷ sản, xử lí môt trường, y học và công nghệ được trình bày ở bảng(2.5)
Bảng 2.5: Một số ứng dụng của chitin, Chitosan và dẫn xuất trong thực phẩm
(Nguồn: https://123docz.net/document/8377008-chitin, β chitin, γ-chitinnghien-chitin, β chitin, γ-chitincuu-chitin, β chitin, γ-chitinthu-chitin, β chitin, γ-chitinnhan-chitin, β chitin, γ-chitinchitosan-chitin, β chitin, γ-chitintu-chitin, β chitin, γ-chitinnang-chitin, β chitin, γ-chitinmuc-chitin, β chitin, γ-chitinbang-chitin, β chitin, γ-chitin phuong-chitin, β chitin, γ-chitinphap-chitin, β chitin, γ-chitinhoa-chitin, β chitin, γ-chitinhoc.htm )
2.5.1 Ứng dụng trong nông nghiệp
Chitosan được ứng dụng trong lĩnh vực nông nghiệp, đóng vai trò bao bọc hạt giống, bảo vệ trước sự tấn công của nấm và vi khuẩn trong đất Bên cạnh đó, chitosan còn có khả năng cố định phân bón, thuốc trừ sâu, qua đó tăng cường sức mạnh của hạt giống.
Viện khoa học Nông Nghiệp miền Nam và Trung tâm Công Nghệ Sinh Học Thuỷ Sản cùng nghiên cứu tác dụng của Chitosan đối với một số hạt dễ mất khả năng nảy mầm và góp phần thúc đẩy sinh trưởng, phát triển cây trồng ngoài đồng.
Kết quả là có khả năng kéo dài thời gian sống và duy trì khả năng nảy mầm tốt của hạt giống cà chua và đậu cô ve sau thời gian bảo quản 9 – 12 tháng trong điều kiện bình thường
Chitosan được ứng dụng trong lĩnh vực y tế rất nhiều như: chữa bỏng, chăm sóc vết thương, dùng chỉ khâu da, làm da nhân tạo và còn nhiều hướng đang nghiên cứu như: chống ung thư, tác động kích thích miễn dịch Nhờ vào tính ưu việt của Chitosan, cộng với đặc tính không độc, hợp với cơ thể, tự tiêu hủy được, nên Chitosan đã được ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả trong kỹ nghệ bào chế dược phẩm, làm thuốc chữa bỏng, giảm đau, thuốc hạ cholesterol, thuốc chữa bệnh dạ dày, chống đông tụ máu, tăng sức đề kháng, chữa xương khớp và chống được cả bệnh ung thư Theo một số nhà khoa học thì Chitosan có khả năng khống chế sự gia tăng của tế bào ung thư.
2.5.3 Ứng dụng trong công nghiệp giấy
Chitosan làm tăng độ bền cho giấy, chỉ cần thêm trọng lượng bằng 1% trọng lượng của giấy sẽ làm tăng lên gấp đôi độ bền của giấy khi ẩm ướt, tăng độ nét khi in.
2.5.4 Ứng dụng trong công nghiệp dệt
Nhờ vào tính không tan trong nước của Chitosan đã làm cho nó có khả năng hồ lên vải làm vải chống ẩm, ngoài tính không thấm nước, vải sợi sau khi xử lý còn có khả năng bắt lửa, cách nhiệt, chịu nắng tốt, chống mục Chitosan có thể dùng để sản xuất bao bì chống ẩm, dụng cụ bảo hộ lao động trong sản xuất và nghiên cứu.
Chitosan có tác dụng cố định hình in hoa, ưu điểm là nó có thể thay thế được hồ tinh bột để làm cho vải hoa, tơ, sợi bền hơn, chịu được sự cọ xát, bề mặt bóng đẹp, chịu được acid và kiềm nhẹ.
2.5.5 Ứng dụng trong hóa mỹ phẩm
Chitosan như một chất phụ gia để làm kem thoa mặt, thuốc làm mềm da, làm tăng khả năng hòa hợp sinh học giữa da và kem thuốc, chế tạo ra kem lột da mặt vì bản chất chiosan là cố định dễ dàng trên biểu bì da bởi những nhóm NH4+, thường được các nhà khoa học gắn với những chất lọc tia cực tím hay những chất giữ nước.
Vì vậy, Chitosan trở thành gạch nối giữa hoạt chất của kem và da.
2.5.6 Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Chitosan là những hợp chất polyme tự nhiên an toàn với những tính chất đặc trưng như khả năng tạo màng, chống hoá, chống mất nước, hạn chế hao hụt trong lượng, kháng nấm, bảo quản trái cây, kháng khuẩn, kháng nấm, chống oxy hoá trong bảo quản và chế biến thịt, cá, đậu phụ, bánh mì nên Chitosan được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm.
2.5.7 Ứng dụng trong công nghiệp xử lý nước
Nhờ vào khả năng làm đông tụ các thể rắn lơ lửng giàu protein và nhờ khả năng kết dính tốt với các ion kim loại như: Pb, Hg Do đó, Chitosan được sử dụng để tẩy lọc nguồn nước thải công nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm.
G IỚI THIỆU CHUNG VỀ CÂY XOÀI
Xoài (Mangifera indica L.) có nguồn gốc ở Đông Bắc Ấn Độ, Bắc Myanmar, ở vùng đồi núi chân dãy Hymalaya, sau đó lan sang Nam Trung Quốc và các nước Đông Nam Á Xoài là một loại trái có giá trị cao trong các loại trái cây nhiệt đới, có màu sắc hấp dẫn, mùi thơm ngon và có giá trị dinh dưỡng cao Các nước sản xuất xoài lớn trên thế giới ( trên 1 triệu tấn/năm) là Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Mexico, Pakistan, Indonesia Các nước trồng xoài chỉ xuất vài giống thương mại, thí dụ giống Thái Lan có giống „Nam Dok Mai‟à „Okrang‟, hay ở Florida có hai giống rất nổi tiếp đến là „Tommy Atkins‟ và „Keitt‟, ở Úc có giống„Kensington Pride‟
Việt Nam thuộc nhóm 20 nước sản xuất xoài có tiềm năng của thế giới, sản lượng xoài của Việt Nam 2002 đạt hơn 17 ngàn tấn Xoài hiện nay được trồng ở hầu hết các tỉnh phía Nam nhưng tập trung nhiều vào các tỉnh Tiền Giang, Vĩnh Long, Đồng Tháp, Cần Thơ, Bến Tre, Hậu Giang, Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước, Tây Ninh, Khánh Hòa (Đỗ Minh Hiền và ctv, 2006)
(Nguồn:https://vtv.vn/thi-chitin, β chitin, γ-chitintruong/xoai-chitin, β chitin, γ-chitincat-chitin, β chitin, γ-chitinchu-chitin, β chitin, γ-chitinviet-chitin, β chitin, γ-chitinnam-chitin, β chitin, γ-chitinvao-chitin, β chitin, γ-chitinthi-chitin, β chitin, γ-chitintruong-chitin, β chitin, γ-chitinnhat-chitin, β chitin, γ-chitinban-chitin, β chitin, γ-chitintu-chitin, β chitin, γ-chitin17-chitin, β chitin, γ-chitin9-chitin, β chitin, γ-chitin 20150915102426274.htm)
Theo Tôn Nữ Minh Nguyệt và ctv (2008), Xoài chứa 76-chitin, β chitin, γ-chitin80% nước, 11-chitin, β chitin, γ-chitin20% đường, 0,2-chitin, β chitin, γ-chitin0,54 % acid (khi xanh có thể đạt 3,1%), 3,1mg % carotene, 0,04 % vitamin B1, 0,3% vitamin PP, 0,05 % vitamin B2 Glucid chủ yếu là các loại đường saccharose, fructose, glucose, xylose, arabinose, heptulose, maltose Acid hữu cơ chủ yếu là acid citric, ngoài ra còn có acid tartaric, malic, oxalic, gallic Có nhiều loại acid amin trong thành phần xoài, với đầy đủ các loại acid amin không thay thế
Thành phần Hàm lượng Thành phẩm Hàm lượng
Bảng 2.6: Thành phần hoá học của xoài chín
(Nguồn: Tôn Nữ Minh Nguyệt và ctv,2008)
-chitin, β chitin, γ-chitin Glucid chủ yếu là các loại đường sacharose, frutose, glucose, xylose, manltose.
Xoài chứa hàm lượng lớn chitin, bao gồm α-chitin, β-chitin, γ-chitin Thành phần axit hữu cơ chủ yếu là axit citric, ngoài ra còn có axit tartric, malic, oxalic và gallic Xoài cũng giàu axit amin, bao gồm đầy đủ các axit amin thiết yếu.
-chitin, β chitin, γ-chitin Chất màu chủ yếu caroteboid Xoài chín một phần có 14 loại caroteboid, xoài chín hoàn toàn có 17 loại caroteboid.
Mùi hương đặc trưng của xoài là do sự tổng hợp của 76 hợp chất dễ bay hơi, được phân thành ba nhóm chính: anken, este và terpen Nhóm anken bao gồm những hợp chất như α-chitin, β-chitin, γ-chitin Nhóm este bao gồm những hợp chất như capoene và ethyldodecanoate Nhóm terpen bao gồm những hợp chất như car-chitin, β-chitin, γ-chitin.
-chitin, β chitin, γ-chitin Vitamin C có nhiều trong trái xanh, và vitamin A lại tập chung ở trái chín.
Thành phần Hàm lượng % Thành phần Hàm lượng %
Bảng 2.7: Thành phần acid amin của phần thịt xoài
(Nguồn: Tôn Nữ Minh Nguyệt và ctv,2008)
2.6.3 Phân loại các giống xoài ở Việt Nam Ở Việt Nam hiện có khoảng hơn 70 giống xoài, tuy nhiên vẫn chưa có công trình nào nghiên cứu thật đầy đủ về những giống xoài ở các vùng trong nước Trong số các giống xoài đó người ta đã chọn được 21 giống có những đặc tính quí về năng suất và phẩm chất Các giống xoài chưa được phân loại rõ ràng nhưng có thể xem như chúng gồm các giống xoài có năng suất cao được trồng nhiều (xoài Cát Hòa Lộc, xoài Cát Chu, xoài thơm, xoài bưởi), các giống xoài có được trồng ít trong các vườn gia đình (xoài tượng, xoài voi, xoài gòn, xoài Thanh Ca, xoài trứng) và các giống xoài mới được nghiên cứu, tuyển chọn (giống GL1, GL2, GL6 p) Sau đây là một vài loại xoài có năng suất và chất lượng cao được trồng nhiều ở đồng bằng sông Cửu Long:
Là một trong những giống xoài nổi tiếng nhất đồng bằng sông Cửu Long.
Chất lượng xoài được thị trường trong và ngoài nước đánh giá rất cao Xoài Cát Hòa Lộc được trồng đầu tiên tại xã Hòa Lộc, quận Giáo Đức, tỉnh Định Tường nay là ấp Hòa Lộc, xã Hòa Hưng, huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang, nên được mang tên là xoài Cát Hòa Lộc Đây là vùng đất phù sa ven sông nên giàu dinh dưỡng, rất thích hợp cho xoài Cát Hòa Lộc sinh trưởng và phát triển.
Xoài Cát Hòa Lộc là loại xoài quý cho năng suất cao, tuy nhiên hơi khó trồng phải thâm canh, ra hoa không đều, không trồng bằng hạt phải ghép Quả có hình dạng thuôn dài, khi già có phấn bao phủ bao phủ bên ngoài và đốm màu nâu nhỏ tập trung nhiều ở phần giữa và cuốn trái Vỏ mỏng, màu vàng tươi, cuống trái hơi mảnh, đáy trái có hình nhọn Kích thước lớn, trọng lượng trung bình 350 – 500g/quả, có dạng hình thuẩn dài, bầu tròn ở cuống Khi chín vỏ quả có màu vàng chanh, thịt có màu vàng tươi dày, ăn ngọt, thơm ngon Tuy nhiên, do có vỏ mỏng nên trái dễ bị dập, khó bảo quản, khó vận chuyển và xuất khẩu Vụ thu hoạch từ tháng 3–5 Về chất lượng xoài Cát Hoà Lộc được xếp hàng đầu về chất lượng, quả ngon, rất ngọt (độ Brix >20%), thịt mịn, chắt, ít xơ, hạt dẹp ( 80%) Hàm lượng chất khô là 19-chitin, β chitin, γ-chitin21%, rất ít xơ, hàm lượng acid citric nhỏ hơn 1,5%.
Trọng lượng quả trung bình 250 – 300g, vỏ xanh thẫm (thơm đen) hay xanh nhạt (thơm trắng) So với xoài Cát, xoài thơm cho năng suất khá cao và ổn định qua các năm, trung bình 200kg quả/cây Quả chín ăn rất ngọt (độ Brix >19%), thịt mịn, ít xơ, tỷ lệ ăn được >70%
Quả giống xoài Cát nhưng bé hơn, trung bình 250 – 300g/quả, cây cho quả rất sớm, khoảng 2,5 – 3 năm tuổi từ khi gieo Vỏ quả dày nên có thể vận chuyển đi xa dễ dàng Phẩm chất quả kém xoài Cát, thịt quả nhão, ngọt vừa phải (độ Brix %) và có mùi nhựa thông
Xoài Cát Chu là giống xoài có tên khoa học là Mangifera indica, được trồng chủ yếu ở thị xã Cao Lãnh, tỉnh Đồng Tháp Tên gọi "Cát Chu" xuất phát từ đặc điểm hình dáng của trái xoài, với phần đầu trái nơi có cuống nhọn ra, tạo thành hình dáng "chu".
Cũng có người gọi xoài Cát Chu vì màu thịt và vỏ trái khi chín có màu vàng ửng đỏ như chu sa Thịt xoài Cát Chu ít xơ, mềm mà hơi dai, lại rất ngọt và thơm Tuy không phải họ cây đậu mà số lượng acid amin cần thiết có rất nhiều Cây cho trái tự nhiên vào khoảng tháng 12 dương lịch
Cây xoài Cát Chu có năng suất rất cao, dễ trồng, dễ ra hoa kết trái, dễ thích hợp với nhiều loại đất: đất phù sa ven sông Cửu Long, đất phèn ở miền Tây Nam Bộ hay đất cát gò ở miền Đông cây vẫn cho trái tốt Cây có tán dù, đâm cành ngang, tán lá dày, quả có trọng lượng trung bình 300 – 400g Khi chín có vị ngọt (độ Brix
>18%), thịt ít xơ, mịn, dẻo, tỷ lệ ăn được > 70%, hạt không to, tỷ lệ hạt >10%, có hương vị thơm, năng suất cao Cây 20 tuổi trung bình đạt 400– 600kg/năm.
C ÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP KHI BẢO QUẢN XOÀI
Xoài có thể bị thối do vi khuẩn hoặc nấm, đặc biệt là nếu không được bảo quản đúng cách hoặc đã bị tổn thương trong quá trình thu hoạch.
Xoài cát chu có thể chín không đồng đều, khiến một phần quả chín mềm trong khi phần khác còn xanh Điều này có thể do quá trình thu hoạch và bảo quản không đúng kỹ thuật.
Vết bầm tím, vết cắt và vết xước trên vỏ xoài thường phát sinh trong quá trình thu hoạch, vận chuyển và xử lý Những tổn thương này không chỉ làm mất đi vẻ đẹp tự nhiên của xoài mà còn rút ngắn thời gian bảo quản.
Một số quả xoài có thể chảy nhựa từ cuống hoặc từ các vết thương trên vỏ, làm mất thẩm mỹ và tạo điều kiện cho vi khuẩn và nấm xâm nhập, dẫn đến hư hỏng nhanh hơn
Xoài bị mất nước trong quá trình bảo quản hoặc vận chuyển dẫn đến tình trạng héo, vỏ quả nhăn nheo và chất lượng giảm sút Điều này thường do độ ẩm không đủ hoặc thời gian bảo quản quá dài.
Trên trái, bệnh thường tiềm ẩn khi trái xanh và phát bệnh khi trái bắt đầu chín.
Triệu chứng bệnh trên trái là các vết đen lõm vào, đối với những trái bị nhiễm nặng thì vết bệnh trên bề mặt trái thường lớn hơn 2 cm, các vết bệnh có thể lan ra liên kết với nhau, phần thịt trái bên dưới vết bệnh thường bị chai đi.
Bệnh do nấm lasiodiplodia theobromae ( Griff và Maubl.) Bệnh thối trái cũng là bệnh gây thiệt hại lớn trên xoài sau bệnh thán thư Triệu chứng thường xuất hiện khi trái chín Vết nâu, thịt trái bị thối mềm thường xuất hiện quanh cuống và phát triển mạnh thì vết bệnh lan rộng khắp bề mặt trái ( Greg Johnson, Ian Muirhead, Peter Mayers, Tony Cooke, 1989)
Ngoài ra, các bệnh hại sau thu hoạch khác cũng ảnh hưởng đến chất lượng và sản lượng của xoài như: bệnh thối trái do mốc đen, bệnh ruồi đục trái.
Các đốm đen trên vỏ xoài do nấm gây ra có thể xuất hiện sau khi thu hoạch,ảnh hưởng đến ngoại hình và chất lượng của quả.
C ÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN XOÀI CÁT CHU HIỆN NAY
Phương pháp này chủ yếu bảo quản được rau quả trong thời gian ngắn Người ta thường dùng kho có hệ thống thông gió Ở các vùng nông thôn Việt Nam không có điều kiện xây dựng các kho chứa hiện đại mà chỉ bảo quản rau quả ở những nơi thoáng mát (có không khí lưu thông) trong nhà hay kho chứa xây dựng thô sơ
Tùy theo đặc tính của từng loại trái cây ở vùng nhiệt đới hay ôn đới mà có mức nhiệt độ thích hợp, có thể có hoặc không có hiện tượng kiểm soát khí quyển.
Nhiệt độ trong quá trình bảo quản lạnh được hạ xuống nhằm giảm sự mất dinh dưỡng, hạn chế vi sinh vật phát triển Tùy loại rau quả mà sử dụng chế độ bảo quản thường hay lạnh đông Tuy nhiên, quá trình lạnh đông có thể làm thay đổi cấu trúc mô của tế bào rau quả khi rã đông.
Tồn trữ lạnh là phương pháp tồn trữ vừa cổ nhất, vừa phổ biến nhất Nhiêt độ thấp làm đình trệ các hoạt động trao đổi chất của rau quả (quá trình hô hấp, sự tác động và sản sinh khí ethylene), ức chế sự phát triển của vi sinh vật, côn trùng gây
24 hư hỏng và giảm sự mất nước tự nhiên của rau quả Sự kéo dài thời gian bảo quản dưới nhiệt độ mát làm giảm tốc độ hô hấp và có thể làm giảm sự sản sinh ethylene.
2.8.4 Bảo quản CA (Controled Atmosphere):
Phương pháp này đòi hỏi một phòng lạnh với một van mở để theo dõi nồng độ CO2 và O2, một bộ phận lọc khí CO2 và O2 Có thể tạo được điều kiện CA bằng cánh lọc khí N2 từ nitơ lỏng hoặc từ thiết bị tách nitơ, dùng không khí đã được rút bớt khí O2, có thể làm tăng nồng độ CO2 bằng cách bổ sung CO2, thêm nước đá khô.
Phương pháp này chất lượng rau quả cao và cần thiết bị đắt tiền
2.8.5 Bảo quản MA (Modified Atmosphere):
Hệ thống MA rẻ, đơn giản hơn CA, thích hợp đối với lượng sản phẩm nhỏ và có thể áp dụng trong quá trình tồn trữ, vận chuyển và trưng bày ở siêu thị Trong phương pháp này rau quả được giữ bên trong những loại màng mỏng nhưng rất phổ biến là đóng gói bằng kỹ thuật MPA (Modified Atmosphere Packaging) Hiệu quả của phương pháp MA phụ thuộc vào rau quả, giống, độ chín sinh lý, thành phần khí, nhiệt độ tồn trữ và thời gian muốn tồn trữ
2.8.6 Bảo quản bằng phương pháp hoá học
Hệ thống MA rẻ, đơn giản hơn CA, thích hợp đối với lượng sản phẩm nhỏ và có thể áp dụng trong quá trình tồn trữ, vận chuyển và trưng bày ở siêu thị Trong phương pháp này rau quả được giữ bên trong những loại màng mỏng nhưng rất phổ biến là đóng gói bằng kỹ thuật MPA (Modified Atmosphere Packaging) Hiệu quả của phương pháp MA phụ thuộc vào rau quả, giống, độ chín sinh lý, thành phần khí, nhiệt độ tồn trữ và thời gian muốn tồn trữ
2.8.7 Bảo quản bằng phương pháp vật lý
Phương pháp này không để lại dư lượng thuốc trong rau quả và tác động lên vi sinh vật theo chiều hướng mong muốn.
2.8.8 Bảo quản bằng phương pháp sinh học
Các phương pháp phòng trừ sinh học bao gồm việc sử dụng các vi sinh vật đối kháng (antagonist) hoặc các vi sinh vật khác có khả năng chống lại các vi sinh vật gây bệnh Phương thức hoạt động của các sản phẩm sinh học này bao gồm sự cạnh tranh với vi sinh vật gây bệnh, cạnh tranh dưỡng chất và các vị trí bị thương tích, sự phát sinh quá trình kháng vi sinh vật chủ và mối tương tác trực tiếp giữa các vi sinh vật đối kháng và tác nhân gây bệnh
2.8.9 Kỹ thuật xử lý nhiệt
Kỹ thuật xử lý nhiệt đang được ứng dụng phổ biến nhờ khả năng ức chế nấm bệnh hiệu quả Các tác nhân nhiệt thường được sử dụng là nước nóng, không khí nóng hoặc hơi nước nóng So với phương pháp xử lý hóa học truyền thống, xử lý nhiệt ưu việt hơn nhờ khả năng kiểm soát nấm bệnh tốt hơn Do đó, phương pháp này được áp dụng rộng rãi trong xử lý trái cây sau thu hoạch, với nhiều nghiên cứu chứng minh hiệu quả của nó (Kim et al., 1991; Nishijima và Gomes, 1995; Coates et al., 1997; Lay Yee et al., 1998, Porat et al., 2000; Olesen et al., 2004; Schirra et al., 2004).
Phương pháp xử lý nhiệt sẽ ít nhiều có ảnh hưởng đến sinh lý trái xoài sau khi xử lý Thông thường nó sẽ làm cường độ hô hấp của trái tăng cao, hao hụt về trọng lượng cũng sẽ cao hơn, tăng hàm lượng tổng chất rắn hòa tan, giảm độ chắc và hàm lượng acid tổng số so với trái không xử lý (Đỗ Minh Hiền và ctv, 2000) Tuy nhiên, nếu nhiệt độ và thời gian xử lý không thích hợp có thể gây ra hiện tượng phỏng vỏ trái và ảnh hưởng đến chất lượng bên trong của trái, trái chín không bình thường hoặc không chín (Jacobi và Wong, 1992; Đỗ Minh Hiền và ctv, 2000) Xoài Carabao được bao trái trước thu hoạch kết hợp với ngâm nước nóng ở 53 0 C trong 10 phút sau thu hoạch có thể hạn chế được nấm bệnh, nhất là bệnh thán thư và thối cuống (R.D.Buganic Jr và ctv) Việc xử lý xoài Cát Hòa Lộc ở nhiệt độ 47 o C trong thời gian 20 phút không ảnh hưởng đến tiến trình chín, thành phần sinh hóa và chất lượng cảm quan, không gây phỏng trái và có thể hạn chế sự phát triển của nấm bệnh sau thu hoạch trên xoài ( Thái Thị Hòa và ctv, 2005).
2.8.10 Kỹ thuật chiếu tia bức xạ
Dưới tác dụng của tác dụng tia bức xạ một số thành phần hóa học, giá trị cảm quan của rau quả bị biến đổi Những biến đổi đó phụ thuộc vào liều lượng bức xạ.
Rau quả có thể bị mềm khi chiếu xạ, liều lượng càng cao thì độ mềm càng tăng.
Hiệu quả tác dụng của tia bức xạ tùy thuộc vào loại tia, loại vi sinh vật, số lượng ban đầu của vi sinh vật, thành phần hóa học của sản phẩm, yếu tố môi trường (nhiệt
26 độ, hàm lượng O2) Các loại tia bức xạ thường dùng trong bảo quản rau quả là tia UV và tia γ
2.8.11 Tồn trữ trong chân không
Khi giảm áp suất không khí xung quanh sản phẩm, người ta cũng giảm được nồng độ các chất khí một cách cân đối Một số kết quả nghiên cứu trên trái xoài và bơ dưới áp suất thấp mặc dù kéo dài thời gian bảo quản nhưng cũng xảy ra những hiện tượng không có lợi như màu sắc trái phát triển không bình thường (trên xoài), trái bị khô (trên bơ) khi giữ ở áp suất 50 mmHg Trong thực tế phương pháp này còn hạn chế trong sử dụng do rất tốn kém và khó khăn về kỹ thuật
2.8.12 Bảo quản bằng bao bì và màng bao
-chitin, β chitin, γ-chitin Bao bì tổng hợp: Hiện nay có một số bao bì được dùng để bảo quản rau quả tươi Tính thấm và bề dày của các loại bao bì thay đổi theo từng loại Tùy theo thể tích của nguyên liệu so với thể tích túi, độ chín quả, nhiệt độ bảo quản, tính thấm của túi và độ dày của màng bao mà chất lượng của nguyên liệu sẽ khác nhau Một số bao bì thường được sử dụng trong chế rau quả: Polyethylene, polystyrene, polypropylene.
C ÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU LIÊN ĐẾN C HITOSAN
1 Nhan Thi Thanh Dang, Trang The Lieu Chau, Hau Van Duong, Hoa Thi Le,Thi Thi Van Tran,Thang Quoc Le, Tuyen Phi Vu, Cuong Duc Nguyen, Long Viet
Nguyen, Thanh-chitin, β chitin, γ-chitinDinh Nguyen (2017), Water-chitin, β chitin, γ-chitinSoluble Chitosanderived Sustainable Materials: Towards Filaments, Aerogels, Microspheres, and Plastics, Soft Matter, 13, pp 7292-chitin, β chitin, γ-chitin7299 (IF = 3.330, Q1, H Index: 155).
2 Nhan Thi Thanh Dang, Thanh-chitin, β chitin, γ-chitinDinh Nguyen, Erlantz Lizundia, Thang Quoc Le, Mark J MacLachlan (2020), Biomimetic Mesoporous Cobalt Ferrite/Carbon Nanoflake Helices for Freestanding Lithium-chitin, β chitin, γ-chitinIon Battery Anodes, ChemistrySelect, 5, pp 8207 – 8217 (IF = 1.811, Q2, H Index: 25)
3 Dang Thi Thanh Nhan, Tran Thi Van Thi, Le Quoc Thang, Nguyen Thanh Dinh (2017), Structural transformation of crystalline nanofibrils into amorphous sheets of water-chitin, β chitin, γ-chitinsoluble Chitosan, Tạp chí Hoá học, 55(5E34), pp 526-chitin, β chitin, γ-chitin530
4 Đặng Thị Thanh Nhàn, Lê Lâm Sơn, Lê Quốc Thắng (2018), Nghiên cứu tổng hợp, đặc trưng và ứng dụng màng Chitosan -chitin, β chitin, γ-chitin ferrit từ tính có cấu trúc quang học, Tạp chí Hoá học, 56(3), pp 384-chitin, β chitin, γ-chitin388.
5 Huỳnh Thị Linh Phương, Đặng Thị Thanh Nhàn, Trần Thanh Tâm Toàn, Nguyễn Hải Phong (2018), Nghiên cứu biến tính điện cực glassy carbon bằng Chitosan polithiophen để xác định uric acid, xanthine, hypoxanthine, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế, 13(2), pp 39-chitin, β chitin, γ-chitin50
6 Đặng Thị Thanh Nhàn, Lê Thị Thu Hương, Nguyễn Thị Tú Trinh, Phan Mỹ Linh, Lê Quốc Thắng (2019), Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế Chitosan-chitin, β chitin, γ-chitinpolythiophene, Tạp chí Hóa học và Ứng dụng, 2(46), pp 8-chitin, β chitin, γ-chitin10
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐIỀU CHẾ CHITOSAN VÀ ỨNG DỤNG BẢO QUẢN XOÀI CÁT
N GUYÊN VẬT LIỆU
Nang mực sau khi thu mua tại một số cơ sở chế biến thuộc tỉnh Kiên Giang
(Nguồn: http://vnchitosan.com/index.php?route=product/product&path`&product_idR
Sử dụng hoá chất như:
-chitin, β chitin, γ-chitin NaOH 3% -chitin, β chitin, γ-chitin Kmno4 0.1%
-chitin, β chitin, γ-chitin HCl 10% -chitin, β chitin, γ-chitin Nước cất -chitin, β chitin, γ-chitin CH3COOH -chitin, β chitin, γ-chitin Glycerin
Hình 3.2 Bình định mức Hình 3.3 Bình tam giác
Hình 3.4 Máy đo độ ẩm thực phẩm Ohau s MB27 Hình 3.5 Pipette các loại
Hình 3.6 Bếp điện Hình 3.7 Nhiệt kế
Hình 3.8 Tủ Sấy Memmert (Đức) Hình 3.9 Lò Nung Nabertherm ( Đức)
Hình 3.10 Máy đo độ nhớt Viscograph Hình 3.11 Máy đo quang phổHình 3.12 Cân phân tích Hình 3.13 máy ly tâm
K HẢO SÁT THÍ NGHIỆM ĐIỀU CHẾ CHITIN
3.2.1 Sơ đồ điều chế chitin
Nguyên liệu: Nang mực sau khi thu mua tại một số cơ sở chế biến thuộc tỉnh Kiên Giang được vận chuyển về phòng thí nghiệm và bảo quản ở -chitin, β chitin, γ-chitin20 o C đến khi tiến hành thí nghiệm.
Mục đích: nhằm loại bỏ các tạp chất và bụi bẩn trên bề nặt còn sót trên nang mực Sấy nhằm mục đích làm mất nước có trong nang mực để bảo quản nang mực được thời gian dài để chuẩn bị cho thí nghiệm.
Rửa: đầu tiên bằng nước sạch sau đó rửa bằng nước muối.
Rửa và sấy Rửa và sấy Nang mực Nang mực
Chitin Chitin Khử protein ( NaOH 4%/ 80oC/ 12h, tỉ lệ
Khử protein ( NaOH 4%/ 80oC/ 12h, tỉ lệ NaOH/nang mực là 5:1(v/w))
Khử khoáng (HCl 0,5% ở nhiệt độ phòng/ 2h, tỉ lệHCl/nang mực là 5:1)
Khử khoáng (HCl 0,5% ở nhiệt độ phòng/ 2h, tỉ lệHCl/nang mực là 5:1) Rửa trung tính
Rửa trung tính Rửa tẩy màu
Hình 3.14: Sơ đồ điều chế Chitin
Mục đích: nhằm loại bỏ protein và chất béo trong sản phẩm.
Khử protein: ta tiến hành loại bỏ hoàn toàn protein bằng dung dịch NaOH 4%, protein bị kiềm thuỷ phân thành các amin tự do tan và được loại ra theo quy trình rửa trôi Lượng NaOH 4% cho vào đến khi ngập toàn bộ nang mực và kiểm tra pH11-chitin, β chitin, γ-chitin12 là được để đảm bảo việc loại bỏ protein hoàn toàn Đun ở nhiệt độ 80 – 85 o C trong 2,5 giờ ( trong quá trình nấu lưu ý vấn đề trào dung môi do tạo bột nhiều và mùi bay ra rất khó chịu) Sản phẩm sau khi đun được rửa sạch bằng nước thường hoặc nước cất đến pH = 7.
Tiếp là công đoạn rửa trung tính nhằm rửa trôi hết muối natri, các amin tự do và NaOH dư Sấy khô ở 60 o C thu được chitin thô.
Mục đích: nhằm loại bỏ Canxi và khoáng trong sản phẩm.
Khử khoáng: trong nang mực thành phần chủ yếu là CaCO3, MgCO3 và rất ít Ca3(po4)2, nên người ta thường dùng các loại acid như HCl, H2SO4…để khử khoáng, khi khử khoáng, nếu dùng, nếu dùng H2SO4 sẽ tạo muối khó tan nên ít sử dụng, người ta dùng HCl để khử khoáng theo các phản ứng như sau:
Ca3(PO4)2 + 6 HCl = 3CaCl2 + 2H3PO4
Trong quá trình rửa, nồng độ acid HCl ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng Chitosan thành phẩm thông qua việc loại bỏ các tạp chất như muối CI-chitin, β chitin, γ-chitin Acid HCl có vai trò quan trọng trong quá trình khử khoáng, với nồng độ cao sẽ rút ngắn thời gian khử khoáng nhưng có thể dẫn đến hiện tượng cắt mạch các liên kết -chitin, β chitin, γ-chitin Ngược lại, nồng độ HCl quá thấp sẽ không loại bỏ triệt để tạp chất, kéo dài thời gian xử lý và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Sau khi khử khoáng, cần tiến hành rửa trung tính để loại bỏ hoàn toàn các muối và axit dư thừa trong dung dịch Quá trình rửa liên tục cho đến khi giá trị pH của dịch rửa đạt 7, đảm bảo môi trường trung tính.
Mục đích: loại bỏ màu trong chitin thô.
Tẩy màu chitin thô thường có màu hồng nhạt do chứa sắc tố astaxanthin Do chitin có khả năng chống lại các chất oxy hóa như thuốc tím (KMnO4) và H2O2, người ta thường dùng các chất này để loại bỏ màu của chitin.
K ẾT QUẢ QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHITIN
Dựa vào những kết quả nghiên cứu ở trên, β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin được sản xuất theo sơ đồ (Hình 3.15) để đánh giá chất lượng Kết quả phân tích một số chỉ tiêu chất lượng của β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin được thể hiện trong (Bảng 3.1)
Nang mực được xử lý NaOH với nồng độ 4% nhiệt độ 80-chitin, β chitin, γ-chitin85 o C thời gian 12 giờ sau đó được được tiếp tục khử khoáng với HCl 5%, thời gian 2 giờ ở nhiệt độ phòng để sản xuất chitin Kết quả phân tích chất lượng của chitin được thể hiện trong bảng (3.1).
(Nguồn: http://vn.sostherb.com/men-chitin, β chitin, γ-chitins-chitin, β chitin, γ-chitinhealth-chitin, β chitin, γ-chitinseries/chitin-chitin, β chitin, γ-chitinchitosan)
Chỉ tiêu chất lượng Kết quả phân tích
Hàm lượng khoáng (%) 0,22 ± 0,03 Độ deacetyl (%) 20,7 ± 1,56
Bảng 3.1 chỉ tiêu chất lượng của chitin
(Nguồn: https://123docz.net/document/8377008-chitin, β chitin, γ-chitinnghien-chitin, β chitin, γ-chitincuu-chitin, β chitin, γ-chitinthu-chitin, β chitin, γ-chitinnhan-chitin, β chitin, γ-chitinchitosan-chitin, β chitin, γ-chitintu-chitin, β chitin, γ-chitinnang-chitin, β chitin, γ-chitinmuc-chitin, β chitin, γ-chitinbang-chitin, β chitin, γ-chitin phuong-chitin, β chitin, γ-chitinphap-chitin, β chitin, γ-chitinhoa-chitin, β chitin, γ-chitinhoc.htm )
Sau khi áp dụng phương pháp khử protein và khử khoáng tối ưu, quá trình chiết xuất đã thu được chitin với hàm lượng protein đạt 0,4% và hàm lượng khoáng đạt 0,22% Kết quả phân tích này cho thấy quá trình xử lý đã loại bỏ hiệu quả các tạp chất, đáp ứng các tiêu chuẩn về độ tinh khiết của chitin.
3.4 Khảo sát thí nghiệm điều chế Chitosan
3.4.1 Sơ đồ điều chế chitosan
Deacetyl (NaOH 50%/ 90OC/ 12h, tỉ lệ
NaOH/ β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin là 5:1)
Deacetyl (NaOH 50%/ 90OC/ 12h, tỉ lệ
NaOH/ β-chitin, β chitin, γ-chitinchitin là 5:1)
Xay nhỏ Ngâm mẫu với nước Ngâm mẫu với nước
Rửa trung tính Phơi sấy Phơi sấy Chitosan
Cấu trúc hoá học của chitin:
Hình 3.16: Sơ đồ điều chế chitosan 3.4.2 Thuyết minh quy trình
Chitin sau quá trình khử khoáng và khử protein được nghiền nhỏ, rồi ngâm với nước theo tỉ lệ 1/10 trong 30 phút và vắt khô Tiếp theo, tiến hành deacetyl hóa bằng NaOH 50% (tỉ lệ 1/10) ở nhiệt độ 90°C trong 8 giờ Cuối cùng, rửa sạch và phơi khô để thu được chitosan.
Quá trình điều chế chitin thành chitosan thực chất là quá trình deaetyl chitin, chuyển hóa nhóm –NHCOCH3 thành nhóm NH2 và loại bỏ nhóm –CH3CO, chuyển hoá thành muối natri CH3COONa Để quá trình deacetyl thực hiện được hoàn toàn, người ta sử dụng NaOH đậm đặc khoảng 40 -chitin, β chitin, γ-chitin 50% thời gian 12 giờ nhiệt độ ở 90 -chitin, β chitin, γ-chitin 100°C để chuyển đổi chitin thành chitosan.
Sau khi phản ứng hoàn tất chitosan được rửa nhiều lần bằng nước để loại bỏ NaOH và thu được chitosan thô.
Chitosan thô được làm sạch bằng cách rửa trong dung dịch ethanol để loại bỏ các tạp chất còn sót lại.
Sản phẩm cuối cùng được sấy khô ở nhiệt độ thấp khoảng 40-chitin, β chitin, γ-chitin60°C để thu được chitosan khô.
3.4.3 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của chitosan
Chất lượng chitin và chitosan được đánh giá thông qua chất lượng của công ty Protan – Biopolyme là một trong những công ty sản xuất phân phối chitosan lớn nhất thế giới ( theo tạp chí thuỷ sản số 2 – 1992) gồm các chỉ tiêu sau:
-chitin, β chitin, γ-chitin Độ ẩm : 10%
-chitin, β chitin, γ-chitin Hàm lượng tro : 1,5%
-chitin, β chitin, γ-chitin Chất không hoà tan : 20%
-chitin, β chitin, γ-chitin Độ nhớt : 200Cp
-chitin, β chitin, γ-chitin Độ deacetyl : 70%
C ÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH C HITOSAN
3.5.1 Xác định màu sắc, độ ẩm mềm mại
Màu sắc, độ mềm mại được xác định bằng phương pháp cảm quan.Đưa Chitosan lên tờ giấy trắng để phân tích màu sắc Dùng tay xác định độ mềm mại của mẫu.
3.5.2 Xác định hàm độ ẩm
Việc xác định độ ẩm của thực phẩm được tiến hành tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3700 -chitin, β chitin, γ-chitin 81. a Nội dung và phương pháp:
Xác định hàm lượng nước mất đi khi sấy mẫu chitin ở nhiệt độ 100-chitin, β chitin, γ-chitin105°C đến khối lượng không đổi Sai số cho phép giữa hai lần cần lặp lại trên cùng một mẫu thử không quá 0,2% trị số trung bình. b Dụng cụ và thiết bị -chitin, β chitin, γ-chitin Tủ sấy điều chỉnh được nhiệt độ
-chitin, β chitin, γ-chitin Cân phân tích độ chính -chitin, β chitin, γ-chitin Cốc sấy có nắp đậy (bằng sứ hoặc bằng thủy tinh).
-chitin, β chitin, γ-chitin Đũa thủy tinh
-chitin, β chitin, γ-chitin Bình hút ẩm có chứa silicagen. c Cách tiến hành
Sấy khô chén đựng ở nhiệt độ 100°C, để nguội rồi cân trọng lượng chén (m) Cân khoảng 3-5 g mẫu tùy loại mẫu, cho vào chén cân đã sấy khô, cân lại trọng lượng chén và mẫu (m1) rồi sấy mẫu ở nhiệt độ 100-105°C trong 6-8 giờ tùy loại mẫu Để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng, cân lại trọng lượng chén và mẫu (m2) đến khi trọng lượng không đổi Độ ẩm (%) được tính bằng công thức: Độ ẩm (%) = (m1 - m2 / m2)* 100.
3.5.3 Xác định hàm lượng tro
Xác định hàm lượng tro tổng số được tiến hành theo TCVN 4327-chitin, β chitin, γ-chitin1993. a Nội dung phương pháp:
Xác định hàm lượng tro thô của mẫu chitin sau khi khử protein và khử khoảng được thực hiện bằng cách nung mẫu ở nhiệt độ 600 o C. b Dụng cụ, hoá chất
-chitin, β chitin, γ-chitin Chén nung bằng sứ.
-chitin, β chitin, γ-chitin Bếp điện
-chitin, β chitin, γ-chitin Lò nung điều chỉnh được nhiệt độ (550 – 600 o C).
-chitin, β chitin, γ-chitin Cân phân tích.
-chitin, β chitin, γ-chitin Bình hút ẩm, phía dưới để chất hút ẩm b Cách tiến hành:
Cân 3 -chitin, β chitin, γ-chitin 5g mẫu chitin cho vào chén nung, chén đã sấy khô đem cân trọng lượng m , đốt lên bếp đến khi không còn khói đen, đưa chén có mẫu vào lò nung, nung ở nhiệt độ 600°C, trong vòng 3 – 6 giờ Sau khi nung, đưa mẫu ra sấy ở nhiệt độ 100 o C. d Tính hàm lượng tro tổng số: tro tổng số (%) ¿m 2−¿ m 1 m 100¿ Trong đó: m: Trọng lượng mẫu phân tích m2: Trọng lượng chén + mẫu sau khi nung ở nhiệt độ 600 o C m1: Trọng lượng chén đã sấy ở 100 o C
3.5.4 Xác định độ hoà tan theo phương pháp lọc
Phương pháp được thực hiện đưa trên nguyên lý chitosan được hòa tan trong acid acetic loãng còn chitin và các tạp chất khác không hòa tan Cân chỉnh xác m(g) chitosan hoà tan trong acid acetic loãng 1%, khuấy đều trong 30 phút để cho chitosan hòa tan hoàn toàn Sau đó đem đi lọc qua giấy lọc rồi rửa lại bằng nước cất, đem sấy khô đến khi khối lượng không đổi ta xác định độ hoà tan của chitosan.
X: độ hoà tan của chitosan m2:khối lượng giấy lọc + tạp chất m1: khối lượng giấy lọc trước khi sấy m: khối lượng chitosan
Xác định độ deacetyl bằng quang phổ hồng ngoại (IR) Phương IR dựa trên sự hấp thu năng lương bức xạ trong vùng hồng ngoại của phân tử do sự thay đồi trạng thái năng lượng chuyển động quay và chuyển động dao động từ trạng thái năng lượng cơ bản đến năng lượng trạng thái kích thích Vì thế, tần số hấp thụ hồng ngoại là những thông tin hữu ích cho việc nghiên cứu chi tiết phân tử.
3.5.6 Xác định độ nhớt Độ nhớt của chitosan được xác định độ nhớt bằng nhớt kế mao quản.
K ẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA CHITOSAN
Chitosan được deacetyl với NaOH 50% trong thời gian 12 giờ ở 90 o C Kết quả phân tích chất lượng chitosan được thể hiện trong Bảng 3.2
Nguồn: http://vn.sostherb.com/men-chitin, β chitin, γ-chitins-chitin, β chitin, γ-chitinhealth-chitin, β chitin, γ-chitinseries/chitin-chitin, β chitin, γ-chitinchitosan)
Hàm lượng khoáng (%) 0,13 ± 0,01 Độ deacetyl (%) 86,4 ± 1,33
Trọng lượng phân tử trung bình (Kda) 1832 ± 133 Độ tan (%) 99,4 ± 0,63 Độ đục (FTU) 5,2 ± 0,27 Độ nhớt (cps) 1522,4 ± 127
Bảng 3.2: Bảng đánh giá chất lượng chitosan
Chitin là một polymer có thành phần chủ yếu là N-acetylglucosamine Nó có ba dạng chính: α-chitin, β-chitin và γ-chitin α-chitin có cấu trúc thẳng, xoắn ốc, trong khi β-chitin và γ-chitin có cấu trúc xoắn ốc song song và chống song song Chitin được tìm thấy trong lớp vỏ của động vật giáp xác, nấm, côn trùng và động vật thân mềm Chitin có nhiều ứng dụng y học và công nghiệp.
Kết quả (Bảng 3.2) cho thấy, Chitosan có chất lượng đạt tiêu chuẩn thương mại ( Cho và cộng sự, 1998), hàm lượng protein, khoáng lần lượt là 0,37, 0,13%. Độ tan cao (99,45%) độ đục thấp (5,2 FTU) độ deacetyl và trọng lượng phân tử lớn ( 86,4%,1832 FDA) Sự khác nhau về kết quả phân tích có thể do nguồn nguyên liệu nang mực ban đầu sản xuất Chitosan có tính chất và thành phần hóa học khác nhau và chế độ xử lí cũng khác nhau như về nồng độ kiềm, nhiệt độ,thời gian Tuy có sự chênh lệch nhưng Chitosan thu được vẫn đảm bảo về chất lượng thương mại và quy trình sản xuất Chitosan ở (hình 3.17) được đề xuất làm cơ sở cho các khảo sát về sau.
Q UY TRÌNH CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN XOÀI CÁT CHU BẰNG C HITOSAN
Quy trình dự kiến công nghệ bảo quản xoài cát chu bằng Chitosan được trình như dưới đây ( hình 3.18)
K HẢO SÁT VÀO BẢO QUẢN XOÀI CÁT CHU
3.8.1 Thuyết minh quy trình 3.8.1.1 Nguyên liệu
Dung dịch Chitosan Nước sạch Nước sạch
Bảo quản Bảo quản Kiểm tra Kiểm tra Để ráo ĐểHình 2 10:
Sơ đồ điều chế chitin và
Chitosan bằng enzyme protese ráo Xử lý nhiệt
Xử lý nhiệt Để ráo Để ráo Nhúng Chitosan
Biến thiên tỉ lệ bệnh của xoài Cát Chu trong các nghiệm thức sau 12 ngày bảo quản ở nhiệt độ phòngNhúng
Xoài Cát Chu (Mangifera Indica) sử dụng trong nghiên cứu này được thu mua tại vườn Xoài phải đạt độ chín sinh lý, trái nguyên vẹn, không bị sâu bệnh, không bị dập nát, màu sắc và khối lượng phải tương đồng nhau.
Hình 3.19: Xoài cát chu trước khi xử lý
Thành phần Hàm lượng Thành phần Hàm lượng
Bảng 3.3: Thành phần dinh dưỡng
(Nguồn: Tôn Nữ Minh Nguyệt và ctv, 2008)
Sao quá trình điều chế ở trên ta thu được chitosan từ nang mực để ứng dụng vào khảo sát bảo quản xoài cat chu
(Nguồn:https://vi.made-chitin, β chitin, γ-chitinin-chitin, β chitin, γ-chitinchina.com/co_a78c50b9b1d8b4b8/product_Factory-chitin, β chitin, γ-chitinSupply-chitin, β chitin, γ-chitinChitin-chitin, β chitin, γ-chitin Chitosan-chitin, β chitin, γ-chitin99-chitin, β chitin, γ-chitinCAS-chitin, β chitin, γ-chitin1398-chitin, β chitin, γ-chitin61-chitin, β chitin, γ-chitin4-chitin, β chitin, γ-chitin90-chitin, β chitin, γ-chitinPure-chitin, β chitin, γ-chitinChitin-chitin, β chitin, γ-chitinPowder_ysunseniny.html)
Bảng 3.4: Các chỉ tiêu của Chitosan
Màu sắc, trạng thái Trắng, dạng bột
Nguồn gốc Vỏ tôm, vỏ ghẹ Độ ẩm 10%
Hàm lượng Ca2+ 0,01% Độ deacetyl (DD) 85-chitin, β chitin, γ-chitin90% Độ tan (trong axit acetic 1%) >99%
Hàm lượng phân tử 0,8-chitin, β chitin, γ-chitin1,2 triệu Dalton
(nguồn Công Ty TNHH MTV Chitosan VN)
3.8.2 Rửa: a Mục đích: Loại bỏ những dị vật có kích thước lớn như đất, cát, đá, … bám lại trên vỏ của trái có thể gây hư hỏng và ảnh hưởng đến chất lượng quả xoài Loại bỏ một số vi sinh vật còn bám trên bề mặt vỏ nguyên liệu làm sạch nguyên liệu nhằm đảm bảo quy trình sản xuất được thực hiện tốt và sản phẩm thu được có chất lượng đạt yêu cầu. b Phương pháp thực hiện: Xoài sau khi đem từ vườn về được cho vào thao ngâm, sao đó tiến hành rửa dưới vòi nước sạch Quá trình ngâm một số tạp chất bám dính trên bề mặt trái dưới tác dụng của nước sẽ bong ra giúp quá trình rửa dễ dàng hơn Lúc xả nước các tạp chất này sẽ bị nước cuốn trôi ra ngoài Khi rửa cần dùng lực tay vừa phải tránh gây tổn thương lớp sáp bảo vệ bên ngoài vỏ. c Yêu cầu: Xoài sau khi qua quá trình rửa phải sạch và không còn dị vật bám trên bề mặt vỏ xoài.
3.8.3 Kiểm tra: a Mục đích: Loại bỏ những quả bị hư hỏng cơ học như bị mềm, dập, bị tổn thương do vận chuyển, trái bị nấm bệnh, chưa đạt độ chín sinh lý, hay quá chín loại bỏ ra khỏi quy trình. b Yêu cầu: Xoài qua giai đoạn kiểm tra phải đạt độ tương đồng về như màu mắc, độ chín, khối lượng.
3.8.4 Xử lý nhiệt: a Mục đích: Ức chế sự phát triển của nấm bệnh và một số vi sinh vật không chịu nhiệt. b Phương pháp thực hiện: Xoài sao khi rửa sạch được đem ngâm trong nước nóng khoảng 50-chitin, β chitin, γ-chitin55 o C phút để tiệt trùng.
Xoài sau khi xử lý nhiệt phải được đem đi giải nhiệt bằng nước lạnh để hạn chế hiện tượng phỏng nhiệt và tổn thương nhiệt. c Yêu cầu Xoài sao khi qua quá trình xử lý nhiệt không bị dập, tổn thương nhiệt trái săn chắc hơn và có màu tươi hơn.
46 a Mục đích: Tách nước ra khỏi nguyên liệu, làm cho bề mặt của nguyên liệu ráo nước giúp cho quá trình sao dễ thực hiện hơn và đạt được kết quả tốt nhất. b Phương pháp thực hiện: Xoài sao khi xử lý nhiệt được cho vào rổ nhựa bên trong có lót khăn sạch và được để ráo tự nhiên.
Yêu cầu: Trên bề mặt quả xoài phải ráo và không còn dính nước.
3.8.6 Giai đoạn nhúng Chitosan a Mục đích: Tạo lớp màng bao Chitosan bên ngoài lớp vỏ, nhằm hạn chế quá trình hô hấp, trao đổi chất và quá trình thoát hơi nước trên bề mặt của trái Làm chậm quá chín giúp cho quá trình bảo quản và lưu trữ được tốt hơn. b Phương pháp thực hiện: Xoài sao khi rửa để ráo được nhúng vào dung dịch Chitosan đã được chuẩn bị trước Khảo sát ở các nồng độ Chitosan như: 1%, 1,5%, 2%, 2,5%.
Xoài được nhúng ngập trong dung dịch Chitosan ở các nồng độ trên trong thời gian 5 phút. c Yêu cầu: Xoài sao khi được nhúng Chitosan thì được tạo lớp màng bao phủ đều bên ngoài và bao phủ luôn phần cuốn.
3.8.7 Để ráo lần hai: a Mục đích: Để cho lớp màng Chitosan khô lại để vận chuyển dễ dàng hơn, giảm được tổn thương cơ học. b Phương pháp thực hiện: Xoài sau khi nhúng vào Chitosan được xếp vào rổ, bên trong có lót một bao PE sạch để để màng bao không dính vào rổ và để ráo tự nhiên. c Yêu cầu: Màng bao bên ngoài trái phải khô, không còn dính.
3.8.8 Bảo quản: a Mục đích: Theo dõi diễn biến của quá trình chín của Xoài Cát Chu sau công đoạn xử lý. b Phương pháp thực hiện: Xoài sau khi bao màng và để ráo được xếp vào rổ để tiện cho việc theo dõi, bên trong rổ có lót một lớp giấy sạch để hạn chế sự tăng ẩm Sau đó đem đi bao quản nơi thoáng mát. c Yêu cầu: Xoài phải được kí hiệu riêng từng mẫu, giữa các mẫu phải có sự thông thoáng.
B Ố TRÍ THÍ NGHIỆM
3.9.1 Khảo sát quá trình bảo quản xoài Cát Chu bằng màng bao Chitosan
Mục đích: Thí nghiệm giúp ta xát định được nồng độ Chitosan hợp lý trong quá trình bảo quản.
Bố trí thí nghiệm theo bảng 3.5
NT Phương pháp xử lý
T1 ĐC (không xử lý) T2 Nhúng trong dung dịch Chitosan (1 %)/ 2 phút T3 Nhúng trong dung dịch Chitosan (1.5 %)/ 2 phút T4 Nhúng trong dung dịch Chitosan (2 %)/ 2 phút
T5 Nhúng trong dung dịch Chitosan (2.5 %)/ 2 phút
Bảng 3.5: Cách bố trí thí nghiệm
(Nguồn: khảo sát quy trình bảo quản xoài cát chu bằng xử lý nhiệt và bao màng chitosan (123docz.net)
Phương pháp tiến hành: pha dung dịch acid axetic với nồng đồ (1%) sử dụng dụng dịch này để pha Chitosan ở các nồng độ 1%, 1,5%, 2%, 2,5%, rồi tiến hành nhúng mẫu trong vòng 2 phút, để ráo tự nhiên, xếp vào rổ có lót giấy đem đi bảo quản ở nhiệt độ phòng.
PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH
Phần trăm trọng lượng hao hụt so với trọng lượng ban đầu Mỗi nghiệm thức được bố trí 3 trái để theo dõi định kì hao hụt trọng lượng trong quá trình bảo quản.
Tỉ lệ hao hụt trọng lượng được tính theo công thức.
L (%) = (mi -chitin, β chitin, γ-chitinmf) x 100/ mi
Trong đó: L(%): tỉ lệ hao hụt trọng lượng mi: khối lượng trái ban đầu (g) mf: khối lượng trái sau khi bảo quản (g)
3.10.2 Tỉ lệ trái bị phỏng nhiệt (%): Được tính bằng tổng số trái bị phỏng nhiệt trên 3 trái theo dõi ở từng nghiệm thức theo công thức.
P (%) = (P2/P1) x 100 Trong đó: P(%): tỉ lệ trái bị phỏng nhiệt
P1: tổng số trái theo dõi P2: số trái bị phỏng nhiệt
3.10.3 Tỉ lệ trái bệnh (%): Được tính bằng phần trăm tổng số trái bị bệnh trên 3 trái theo dõi ở từng nghiệm thức, tỉ lệ này theo dõi trên hai loại bệnh là bệnh thối trên cuống và bệnh trên bề mặt trái, được tính bằng công thức.
H (%) = (H2/H1) x 100 Trong đó: H(%): tỉ lệ trái bị bệnh
H1: tổng số trái theo dõi H2: tổng số trái bị bệnh
3.10.4 Mức độ chín: Đánh giá qua sự chuyển màu của vỏ quả theo thang điểm từ 0 đến 3, với 0 điểm: 100% diện tích vỏ quả còn xanh, 1 điểm: diện tích nhỏ hơn 25% diện tích vỏ quả chuyển màu vàng, 2 điểm: từ 25 đến 50% diện tích vỏ chuyển màu vàng, 3 điểm: diện tích lớn hơn 50% vỏ quả chuyển màu vàng
Hình 3.21: Quy ước điểm cho mức độ chín của xoài Cát Chu
(Nguồn: khảo sát quy trình bảo quản xoài cát chu bằng xử lý nhiệt và bao màng chitosan(123docz.net)
K ẾT QUẢ BẢO QUẢN XOÀI C ÁT C HU BẰNG MÀNG C HITOSAN
Quá trình nhúng xoài cát chu vào Chitosan ở nhiệt độ phòng không gây tổn thương nhiệt.
(Nguồn: khảo sát quy trình bảo quản xoài cát chu bằng xử lý nhiệt và bao màng chitosan (123docz.net)
Sự phát triển nấm bệnh thối cuống trái của xoài Cát Chu giữa các nghiệm thức và đối chứng có sự khác biết rõ rệt trong cùng một thời gian bảo quản, trong đó nghiệm thức đối chứng có tỉ lệ bệnh cao hơn so với các nghiệm thức còn lại Các nghiệm thức xử lý nhiệt, kết hợp với ion Ca+ và được bao màng Chitosan đều có tác dụng hạn chế nấm bệnh thối cuống trên xoài sau 12 ngày tồn trữ ở nhiệt độ phòng.
Bệ nh Th ối cu ốn g8 0 70 60 50 40 30 Bệnh Thối cuống
Bệnh trên bề mặt trái
20Bệnh Thối cuống Bệnh trên bề mặt trái
Chitosan(2.5%) Chitosan2 %) Chitosan (1.5%) Chitosan(1%) ĐCCtosan (1 Ctosan Ctosan (2 Ctosan ĐC
Nghiệm thức xử lý nhiệt
Hình 3.22: Biến thiên tỉ lệ bệnh của xoài Cát Chu trong các nghiệm thức sau 12 ngày bảo quản ở nhiệt độ phòng
80 Hình 3.19: Biến thiên tỉ lệ bệnh của xoài Cát Chu trong các nghiệm thức sau 12 ngày bảo quản ở nhiệt độ phòng
3.11.2.2 Bệnh trên bề mặt trái
Tỉ lệ bệnh trên bề mặt của xoài Cát Chu có sự khác biệt có ý nghĩa giữa các nghiệm thức, trong cùng một thời gian bảo quản trong đó, các nghiệm thức kết hợp xử lý nhiệt với dung dịch Ca + đều tỏ ra hiệu quả cao trong việc ức chế sự phát triển của nấm bệnh Việc kết hợp thêm màng bao Chitosan thì khả năng ức chế vào phòng bệnh càng tăng Tuy nhiên xoài được nhúng Chitosan ở nồng độ 3% thì một số bệnh trên bề mặt trái phát triển, do màng bao quá kín gây thiếu O2, tạo điều kiện cho vi khuẩn yếm khí phát triển.
3.11.3 Độ hao hụt khối lượng của xoài trong quá trình bảo quản
(Nguồn: khảo sát quy trình bảo quản xoài cát chu bằng xử lý nhiệt và bao màng chitosan (123docz.net) Ở hình 3.23 tất cả các mẫu có bao màng Chitosan hay không bao màng Chitosan thì độ hao hụt khối lượng vẫn tăng theo thời gian bảo quản Trong đó mẫu đối chứng có độ hao hụt khối lượng cao nhất 13,67%, sau 8 ngày bảo quản đối với mẫu bảo quản ở nhiệt độ phòng thì độ hao hụt khối lượng của các mẫu cụ thể như sau: mẫu đối chứng là cao nhất 13,67%, các mẫu nhúng Chitosan ở hàm lượng 1,0%, 1,5%, 2,0% và 2,5% lần lượt là: 12,61%, 12,25%, 11,85%, 11,54%.
Như vậy, dưới tác dụng của màng bao Chitosan thì quá trình thoát hơi nước của quả bị hạn chế, với mẫu nhúng Chitosan ở hàm lượng càng cao thì độ hao hụt
52 Hình 3.23: Độ hao hụt khối lượng của xoài theo thời gian bảo quản bằng màng Chitosan
Hình 3.20: Độ hao hụt khối lượng của xoài theo thời gian bảo quản bằng màng
Chitosan khối lượng càng ít và ngược lại Ngoài ra, độ hao hụt khối lượng cũng chịu ảnh hưởng rất lớn bởi nhiệt độ Ở nhiệt độ phòng thì tốc độ giảm khối lượng nhanh hơn so với mẫu bảo quản ở nhiệt độ khoảng 25 o C.
Trong bất kì điều kiện tồn trữ nào không tránh khỏi việc làm giảm khối lượng.
Tuy nhiên, khi tạo điều kiện bảo quản tốt thì có thể giảm sự hao hụt khối lượng.
Khối lượng rau quả hao hụt trong quá trình bảo quản phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, loài, điều kiện khí hậu, phương pháp và điều kiện bảo quản, mức độ nguyên vẹn và độ chín khi thu hoạch Việc nhúng quả vào dịch Chitosan và để khô tự nhiên tạo thành lớp màng mỏng trên bề mặt quả, giúp hạn chế mất nước, kháng khuẩn và kháng nấm.
Mức độ chín củ xoài Cát Chu ở thí nghiệm được đánh giá thông qua phiếu khảo sát cảm quan.
Hình 3.24: Kết quả đánh giá cảm quan về mức độ chín của xoài Cát Chu
(Nguồn: khảo sát quy trình bảo quản xoài cát chu bằng xử lý nhiệt và bao màng chitosan (123docz.net)
Mức độ chín của xoài Cát Chu trong các nghiệm thức xử lý và đối chứng khi bảo quản ở nhiệt độ phòng có sự khác biệt có ý nghĩa Do tác dụng của màngChitosan hạn chế quá trình trao đổi chất và làm giảm tốc độ hô hấp Xoài được bao màng Chitosan có tác dụng hạn chế, làm chậm quá trình chín của trái Đối với một số trái đã có hiện tượng chín và hư hỏng sau 5 ngày. Ở nghiệm thức xử lý Chitosan (1%,1,5%) vẫn chưa khống chế được quá trình chín tối ưu Trái vẫn có hiện tượng chín sau 8 ngày quản quản. Ở nghiệm thức Xử lý Chitosan (2%) kết quả khống chế được quá trình chín rất tốt Hiện tượng chín xảy ra rất chậm sau 10 ngày bảo quản Khi quả chín vẫn giữ được những đặc tín cảm quan. Ở nghiệm thức xử lý Chitosan (2,5 %) kết quả khống chế được quá trình chín.
Nhưng xảy ra một số hiện tượng quả hư trước khi chín, hay là chín không đồng đều.
Như vậy, kết quả thí nghiệm cho thấy:
Việc xử lý Chitosan ( 1%,1,5%) thì khả năng kiểm soát nấm bệnh vẫn chưa được cao tỉ lệ trái hư hỏng do nấm bệnh vẫn còn, chưa hạn chế được quá trình chín một cách đáng kể.
Việc xử lý Chitosan (2.5%) mặc dù có thể kiểm soát tốt nấm bệnh, tỉ lệ thoái hơi nước bề mặt sau thu hoạch trên xoài Cát Chu nhưng lại gây ra hiện tượng trái chín không đều, một số trái xuất hiện hư hỏng trước khi chín, biến đổi chất lượng của trái.
Việc xử lý Chitosan (2%) đem lại hiệu quả cao trong việc phòng trừ nấm bệnh trên bề mặt trái, làm chậm quá chín, kéo dài thời bảo quản xoài Cát Chu Việc xử lý này thực sự đem lại kết quả tốt trong việc ức chế sự phát triển của nấm bệnh trên xoài trong thời gian tồn trữ, hạn chế sự thoát hơi nước trên bề mặt trái đến khi chín xoài vẫn giữ được đặc tính cảm quan tốt nhất.
Hình 3.25: Mẫu xoài sau 10 ngày bảo quản ở nhiệt độ phòng
(Nguồn: khảo sát quy trình bảo quản xoài cát chu bằng xử lý nhiệt và bao màng chitosan
Hình 3.26: Mẫu xoài sau 12 ngày bảo quản ở nhiệt độ khoảng 25 o C
(Nguồn: khảo sát quy trình bảo quản xoài cát chu bằng xử lý nhiệt và bao màng chitosan(123docz.net)
KẾT QUẢ DỰ KIẾN 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO
Qua việc tìm hiểu về cấu trúc, tính chất vật lý, hóa học, sinh học ta thấy rằng Chitin và Chitosan là hợp chất mang tính ứng dụng cao, không những được ứng dụng trong việc bảo quản thực phẩm mà còn được sử dụng trong các ngành khác như nông nghiệp, công nghiệp in ấn, y dược, xử lý nước thải, mỹ phẩm,…
Khai thác Chitin và Chitosan từ nguồn vỏ thủy hải sản góp phầm hạn chế ô nhiễm môi trường, mang lại hiệu quả kinh tế cao Mở ra một bước tiếp đến mới trong công nghệ bảo quản, đây là một quy trình bảo quản an toàn cho sản phẩm và cả người tiêu dùng Những hóa chất được sử dụng điều có nguồn gốc tự nhiên.
Kết quả nghiên cứu cho thấy chitosan có khối lượng phân tử thấp có khả năng kháng một số loại nấm gây bệnh trên trái xoài, bao gồm C.gloepsporioides, Lasiodiplodia pseudotheobromse và Phomopsis longicolla Đồng thời, chitosan cắt mạch cũng đã được áp dụng bảo quản xoài ( cát Chu) với thời gian bảo quản gấp đôi với không sử dụng chitosan Nồng độ tối ưu để tạo màng bảo quản xoài ở nhiệt độ thường (30 o C) là 3% và nhiệt độ 4 o C là 2%.