Nghiên cứu ảnh hưởng độ deacetyl hoá của chitosan đến khả năng ứng dụng vào bảo quản quả xoài “mangifera indical”

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG oOo NGUYỄN CÔNG MINH NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ DEACETYL HÓA CHITOSAN ĐẾN KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VÀO BẢO QUẢN QUẢ XOÀI (Mangifera indical) LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên nghành : Công Nghệ Sau Thu Hoạch Mã nghành : 60.54.10 Người hướng dẫn khoa học : TS Lê Văn Khẩn Nha Trang - 2009 ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình này là của riêng tôi, các kết quả, số liệu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa từng ai công bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Tác giả Nguyễn Công Minh iii LỜI CÁM ƠN Xin gỡi lòng biết ơn đến TS Lê Văn Khẩn người đã hướng dẫn khoa học hết sức tận tình và chu đáo trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn này. Xin chân thành cám ơn quý thầy cô Khoa Chế Biến Thủy Sản Trường Đại Học Nha Trang đã tận tình hướng dẫn, giảng dạy tôi trong suốt thời gian học tập. Xin chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu Trường TH Kinh Tế Kỹ Thuật Tỉnh Bạc Liêu đã giúp đỡ và tạo điều kiện trong suốt quá trình học tập. Xin chân thành cám ơn thầy cô Phòng Thí Nghiệm Hóa Lý Khoa Chế Biến Thủy Sản đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu khoa học. Xin chân thành cám ơn thầy cô phòng thí nghiệm trường đại học Bạc Liêu đã hướng dẫn và tạo điều kiện trong thời gian thực tập thực tập Xin cảm ơn gia đình bạn bè và đồng nghiệp đã hổ trợ tôi trong thời qua. iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CÁM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH TỪ VIẾT TẮT vii DANH MỤC ĐỒ THỊ, BẢNG BIỂU viii MỞ ĐẦU 1 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1. TỔNG QUAN VỀ QUẢ XOÀI 3 1.2. NHỮNG BIẾN ĐỔI CỦA QUẢ XOÀI VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN QUẢ XOÀI 5 1.2.1. Biến đồi sau thu hoạch của quả xoài 5 1.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian bảo quản xoài 8 1.3.CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN RAU QUẢ TƯƠI 10 1.3.1. Bảo quản lạnh 10 1.3.2. Bảo quản trong môi trường thay đổi thành phần khí quyển 11 1.3.3. Bảo quản bằng hóa chất 11 1.3.4. Bảo quản bằng màng 12 1.4. TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN 12 1.4.1. Tính chất và cấu trúc chitosan 12 1.4.2. Khái quát ứng dụng Chitosan 17 1.4.3. Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước 20 Chương 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.1.1. Chitosan 28 2.1.2. Quả xoài 28 2.1.3. Hoá chất và vật liệu. 28 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 2.2.1. Phương pháp lấy mẫu 28 v 2.2.2 Chuẩn bị dung dịch chitosan 29 2.2.3. Phương pháp xử lý số liệu 29 2.2.4. Phương pháp phân tích và xác định các chỉ tiêu 29 2.3. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM. 35 2.3.1. Sơ đồ bố trí loại chitosan thích hợp 35 2.3.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ chitosan thích hợp 37 2.3.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát loại chitosan và nồng độ chitosan đến lượng VSV tổng số trên bề mặt quả sau thời gian bảo quản 38 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 39 3.1. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ DEACETYL HÓA CHITOSAN ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU SINH LÝ CỦA QUẢ XOÀI TRONG THỜI GIAN BẢO QUẢN 39 3.1.1. Ảnh hưởng của độ deacetyl hóa chitosan đến tỷ lệ hao hụt khối lượng quả trong quá trình bảo quản 39 3.1.2. Ảnh hưởng của loại chitosan đến chỉ tiêu cảm quan trong quá trình bảo quản 42 3.1.3. Ảnh hưởng của loại chitosan đến sự biến đổi hàm lượng acid toàn phần của thịt quả trong thời gian bảo quản 44 3.1.4. Ảnh hưởng của loại chitosan đến sự biến đổi hàm lượng đường tổng số của quả trong quá trình bảo quản. 45 3.1.5. Ảnh hượng loại chitosan đến sự biến đổi hàm lượng ascorbic acid (vitamin C) của thịt quả trong quá trình bảo quản. 47 3.1.6. Ảnh hưởng của loại chitosan đến cường độ hô hấp quả trong thời gian bảo quản. 50 3.2. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG NỒNG ĐỘ CHITOSAN ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU SINH LÝ HÓA CỦA QUẢ XOÀI TRONG THỜI GIAN BẢO QUẢN 52 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến tỷ lệ hao hụt khối lượng của quả trong quá trình bảo quản 53 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến sự biến đổi cảm quan trong thời gian bảo quản 54 vi 3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch chitosan đến sự biến thiên hàm lượng acid toàn phần (độ chua) của thịt quả trong quá trình bảo quản 56 3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch chitosan đến sự biến thiên hàm lượng đường tổng số của thịt quả trong quá trình bảo quản 58 3.2.5. Ảnh hưởng nồng độ dung dịch chitosan đến sự biến thiên hàm lượng vitamin C trong quá trình bảo quản 61 3.2.6. Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến cường độ hô hấp của quả trong quá trình bảo quản 63 3.3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG ĐỘ DEACETYL HÓA VÀ NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH ĐẾN LƯỢNG VI SINH VẬT TỔNG SỐ TRÊN BỀ MẶT QUẢ SAU THỜI GIAN BẢO QUẢN 66 3.4. Kết quả nghiên cứu của độ deacetyl hóa chitosan và các nồng độ chitosan đến chất lượng quả xoài 69 3.5. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN QUẢ XOÀI Ở NHIỆT ĐỘ THẤP BẰNG CHITOSAN 70 3.5.1. Sơ đồ quy trình bảo quản quả xoài bằng màng bao chitosan kết hợp với nhiệt độ thấp 70 3.5.2. Thuyết minh quy trình 71 3.5.3. Phân tích tính khả thi của qui trình đề xuất. 72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 vii DANH TỪ VIẾT TẮT DC : Quả xoài không bao màng chitosan MC11 : Quả xoài bao màng chitosan 0,5%, 75%DD MC12 : Quả xoài bao màng chitosan 1,0%, 75%DD MC13 : Quả xoài bao màng chitosan 1,5%, 75%DD MC14 : Quả xoài bao màng chitosan 2,0%, 75%DD MC15 : Quả xoài bao màng chitosan 2,5%, 75%DD MC21 : Quả xoài bao màng chitosan 0,5%, 85%DD MC22 : Quả xoài bao màng chitosan 1,0%, 85%DD MC23 : Quả xoài bao màng chitosan 1,5%, 85%DD MC24 : Quả xoài bao màng chitosan 2,0%, 85%DD MC25 : Quả xoài bao màng chitosan 2,5%, 85%DD MC31 : Quả xoài bao màng chitosan 0,5%, 95%DD MC32 : Quả xoài bao màng chitosan 1,0%, 95%DD MC33 : Quả xoài bao màng chitosan 1,5%, 95%DD MC34 : Quả xoài bao màng chitosan 2,0%, 95%DD MC35 : Quả xoài bao màng chitosan 2,5%, 95%DD HHKL : Hao hụt khối lượng. LDD : Low degree of deacetylation HDD : High degree of deacetylation DD : Degree of deacetylation VSV : Vi sinh vật CĐHH : Cường độ hô hấp MA : Modified Atmosphere CA :Controled Atmosphere viii DANH MỤC ĐỒ THỊ, BẢNG BIỂU Hình 3.1: Đồ thị ảnh hưởng của loại chitosan đến sự hao hụt khối lượng quả trong thời gian bảo quản 40 Hình 3.2: Đồ thị ảnh hưởng của loại chitosan đến sự biến đổi cảm quan trong thời gian bảo quản. 42 Hình 3.3: Đồ thị ảnh hưởng của loại chitosan đến sự biến thiên acid toàn phần của thịt quả trong thời gian bảo quản 44 Hình 3.4. Đồ thị ảnh hưởng của loại chitosan đến sự biến đổi hàm lượng đường tổng số của quả trong quá trình bảo quản 46 Hình 3.5. Đồ thị ảnh hưởng của loại chitosan đến sự biến đổi hàm lượng đường tổng số của quả trong quá trình bảo quản 48 Hình 3.6: Đồ thị ảnh hưởng của loại chitosan đến cường độ hô hấp quả trong thời gian bảo quản. 51 Hình 3.7. Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến tỷ lệ hao hụt khối lượng của quả trong quá trình bảo quản. 53 Hình 3.8. Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến sự biến đổi cảm quan trong thời gian bảo quản. 55 Hình 3.9. Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến sự biến thiên hàm lượng acid toàn phần trong thời gian bảo quản 57 Hình 3.10. Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến sự biến thiên hàm lượng đường tổng số trong thời gian bảo quản 59 Hình 3.11. Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến sự biến thiên hàm lượng vitamin C trong thời gian bảo quản 62 Hình 3.12. Đồ thị ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến cường độ hô hấp của quả trong quá trình bảo quản 64 Hình 3.13. Đồ thị ảnh hưởng của loại chitosan và nồng độ chitosan đến lượng VSV tổng số trên bề mặt quả sau thời gian bảo quản 67 1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Hơn 20 năm qua kể từ khi chuyển đổi cơ cấu kinh tế, ngành nông nghiệp nói chung và nghề trồng cây ăn quả nói riêng cũng đã phát triển cùng với đà tăng trưởng kinh tế nước nhà. Hiện nay sản lượng thu hoạch trái cây hàng năm rất lớn nhưng khả năng xuất khẩu lại nhỏ, đó là những hạn chế trong công nghệ bảo quản và chế biến rau quả của nước ta. Để các loại trái cây thực sự trở thành mặt hàng có giá trị kinh tế cao thì cần phải có công nghệ bảo quản thích hợp, vì trái cây và các sản phẩm của trái cây là một nguồn thực phẩm dinh dưỡng và tốt cho cơ thể, nếu dùng thường xuyên sẽ cung cấp cho chúng ta nhiều chất quan trọng có tác dụng phòng chống ung thư, lão hoá, phòng các bệnh tim mạch, giảm cholesterol. Quả xoài được xem là loại cây ăn trái quan trọng chiếm phần lớn thị phần trái cây trong nước, là loại có giá trị dinh dưỡng cao tuy nhiên để quả xoài thực sự là mặt hàng có giá trị kinh tế thì cần phải có công nghệ bảo quản thích hợp vì trong quả tươi ngoài thành phần dinh dưỡng như vitamin, đường, chất khoáng…hàm lượng nước cao và hô hấp mạnh nên quả xoài rất dể bị hư hỏng do điều kiện bảo quản không thuận lợi, có nhiều công trình nghiên cứu để bảo quản quả trong và ngoài nước với nhiều phương pháp khác nhau. Song hiệu quả tốt nhất phương pháp bảo quản quả tươi bằng hóa chất, tuy nhiên trên thị trường xuất hiện nhiều loại hóa chất không rõ nguồn gốc, nên người tiêu dùng không khỏi băng khoăn về dư lượng hóa chất khi mua trái cây và đặt biệt là trái cây nhập từ thị trường xa. Để góp phần trở ngại trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu bảo quản quả xoài bằng hợp chất hữu cơ không độc là chitosan kết hợp với nhiệt độ thấp với mục đích kéo dài thời gian bảo quản, đảm bảo chất lượng dinh dưỡng và vệ sinh an toàn thực phẩm cho quả tươi. Hiện nay, chitosan là một polymer sinh học có nguồn gốc tự nhiên, được xem là một chất bảo quản có hiệu quả cao, không độc hại cho người sử dụng và 2 không gây ô nhiễm môi trường nên đã được sử dụng bảo quản thuỷ sản và rau quả. Tuy nhiên vẫn chưa có nghiên cứu nào về ứng dụng chitosan bảo quản quả xoài, đây là một loại quả nhiệt đới, mau chín ở nhiệt độ thường, biến màu làm giảm giá trị cảm quan và giá trị kinh tế. Hầu như chưa có công trình nào nghiên cứu về ảnh hưởng độ Deacetyl hoá trong quá trình bảo quản quả xoài. Chính vì lý do đó tôi chọn đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng độ deacetyl hoá của chitosan đến khả năng ứng dụng vào bảo quản quả xoài “Mangifera indical” làm đề tài nghiên cứu khoa học. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI - Kéo dài thời gian bảo quản quả xoài ở nhiệt độ nghiên cứu. - Xây dựng qui trình bảo quản quả xoài trên cơ sở sử dụng màng bao chitosan có độ deacetyl hóa khác nhau (75 %, 85 % và 95 %) nhưng có khối lượng phân tử tương đương nhau kết hợp với nhiệt độ thấp. 3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI - Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản (độ deacetyl hóa, nồng độ của chitosan và nhiệt độ bảo quản) đến sự hao hụt khối lượng, cường độ hô hấp, chất lượng cảm quan, chất lượng dinh dưỡng (đường tổng số, acid toàn phần, hàm lượng vitamin C), vi sinh vật tổng số của xoài trong quá trình bảo quản. - Xác định thời gian bảo quản của quả xoài 4. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU Quá trình nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản quả xoài sẽ khẳng định tính kháng khuẩn, làm giảm cường độ hô hấp từ đó quá trình tự chính cũng như hư hỏng chậm lại nên thời gian bảo quản quả xoài kéo dài, đồng thời mở rộng khả năng ứng dụng của chitosan trong lĩnh vực nông sản thực phẩm. [...]... quả, quả chín bảo quản ở nhiệt độ thấp hơn quả già Ví dụ: Cà chua: xanh: 10 – 120C; chín: 10C Cam: xanh: 4 – 6 0C; chín: 1 – 20C Khi chọn nhiệt độ bảo quản cần xem xét vào tính chất của từng loại quả, giai đoạn sinh lý của chúng và việc duy trì sự ổn định của nhiệt độ bảo quản là yếu tố quyết định đến thời gian cũng như chất lượng quả Độ ẩm không khí ảnh hưởng rất nhiều đến thời gian bảo quản Nếu bảo quản. .. nhiệt độ gần đến điểm đóng băng thì cường độ hô hấp chậm lại Do đó, muốn kéo dài thời gian bảo quản người ta thường bảo quản rau quả ở nhiệt độ thấp và tùy từng loại rau quả mà chọn nhiệt độ bảo quản thích hợp Có một số loại rau quả khi bảo quản ở nhiệt độ thấp thì quá trình sinh lý bị rối loạn và sau đó dấm sẽ không chín Nhiệt độ bảo quản còn tùy thuộc vào mức 9 độ già chín của rau quả Cùng một loại quả, ... deacetyl hoá cao lại thấp hơn độ trương nở của màng chitosan có độ deacetyl hoá thấp Độ trương nở của màng chitosan bị ảnh hưởng chủ yếu bởi những nhóm ưa nước trong những vùng vô định hình của màng và sự hình thành liên kết hydro nội phân tử [31], [56] - Khả năng kháng khuẩn của chitosan tăng lên theo độ deacetyl hoá của chitosan Vì chitosan có độ deacetyl hoá càng cao thì khả năng hòa tan của nó càng... với chitosan có độ deacetyl hóa cao Các loại màng được hình thành từ chitosan có độ deacetyl hóa thấp cũng thể hiện khả năng hấp thụ nước và khả năng thẩm thấu cao hơn các loại màng từ chitosan với độ deacetyl hoá cao Điều này có lẽ là do chitosan với độ deacetyl hóa thấp có độ rắn thấp hơn [56] - Khả năng hấp thụ chất béo và chất màu của chitosan có độ deacetyl hoá cao lại cao hơn chitosan với độ deacetyl. .. nhiễu xạ tia X của các loại chitosan khác nhau 15 a: Phân tử lượng thấp, độ deacetyl hóa trung bình; b: Độ nhớt thấp, độ deacetyl hóa cao; c: Độ nhớt cao, độ deacetyl hóa trung bình; d: Độ nhớt cao, độ deacetyl hóa cao [27] Các tính chất chức năng và tính chất lý hóa của chitosan và màng chitosan bị ảnh hưởng nhiều bởi độ deacetyl hóa của chitosan: - Chitosan với độ deacetyl hóa thấp có khả năng hấp thụ... chung, rau quả nó iriêng được bảo quản ở môi trường có nhiệt độ từ 20 ÷ 24oC đến nhiệt độ gần điểm đóng băng của dịch bào trong nguyên liệu gọi là bảo quản lạnh Môi trường bảo quản càng thấp thì càng có tác dụng ức chế cường độ của các quá trình sinh lý – sinh hóa xảy ra trong rau quả cũng như trong vi sinh vật Điều đó đảm bảo kéo dài thời hạn bảo quản rau quả tươi Phương pháp bảo quản lạnh được sử dụng. .. màng Chitosan để bảo quản quả tươi Nguyên lý của phương pháp là màng Chitosan được tạo thành trên bề mặt quả có tác dụng ức chế hô hấp, giữ lại khí CO2 , giảm thiểu lượng ethylen và kiềm hãm sự biến màu của quả trong khi bảo quản Tuy nhiên, trong khi sử dụng Chitosan để bảo quản quả tươi cần đặc biệt lưu ý tới các đặc tính sinh học của từng loại quả cũng như các yêu cầu về thời hạn bảo quản, mục đích bảo. .. ảnh hưởng đến thời gian bảo quản xoài Nhiệt độ là yếu tố chủ yếu của môi trường có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình sống của rau quả tươi Tuy nhiên, khi tăng nhiệt độ thì cường độ hô hấp của rau quả tăng có giới hạn Khi tăng nhiệt độ từ 5 – 20 0C thì cường độ hô hấp của rau quả tăng rất nhanh Sau đó, tiếp tục tăng nhiệt độ thì cường độ hô hấp không tăng nữa Khi giảm nhiệt độ xuống dưới 50C, cường độ. .. trong phân tử chitosan Khả năng thấm nước của màng chitosan có độ deacetyl hóa thấp thì cao hơn so với màng chitosan có độ deacetyl hóa cao [56], [57] Phân tử lượng của chitosan cũng là một thông số quan trọng, nó quyết định tính chất của chitosan như khả năng kết dính, tạo màng, tạo gel, khả năng hấp phụ chất màu [56] Độ rắn của chitosan phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nguồn gốc chitin, độ deacetyl hóa,... chitosan được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực công nghệ sản xuất và bảo quản thực phẩm Trong đó, nhiều kết quả nghiên cứu đã được công bố trên thế giới về 20 khả năng kết hợp của chitosan với các loại vật liệu tạo màng khác nhau để tạo ra các màng bao sinh học không độc cũng như khả năng kéo dài thời gian bảo quản của nhiều đối tượng rau quả tươi, thịt, nước quả của chitosan và các dẫn xuất của nó [49], . nào nghiên cứu về ảnh hưởng độ Deacetyl hoá trong quá trình bảo quản quả xoài. Chính vì lý do đó tôi chọn đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng độ deacetyl hoá của chitosan đến khả năng ứng dụng vào bảo. HÓA CỦA QUẢ XOÀI TRONG THỜI GIAN BẢO QUẢN 52 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến tỷ lệ hao hụt khối lượng của quả trong quá trình bảo quản 53 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến. 3.1. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG ĐỘ DEACETYL HÓA CHITOSAN ĐẾN CÁC CHỈ TIÊU SINH LÝ CỦA QUẢ XOÀI TRONG THỜI GIAN BẢO QUẢN 39 3.1.1. Ảnh hưởng của độ deacetyl hóa chitosan đến tỷ lệ hao hụt khối lượng quả