Nghiên cứu ảnh hưởng của độ deacetyl chitosan đến khả năng bảo quản cá đổng

i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được nội dung của đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của độ deacetyl chitosan đến khả năng bảo quản cá Đổng”, trước hết em xin được cảm ơn cô: GS.TS Trần Thị Luyến, người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài; em xin chân thành biết ơn các thầy cô giáo Trường Đại học Nha Trang, đặc biệt là các thầy cô khoa chế biến đã truyền đạt những kiến thức cơ bản, bổ ích để làm tư liệu cho em thực hiện đề tài và là hành trang cho em trong cuộc sống sau này. Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi của Ban lãnh đạo, cán bộ, công nhân viên của: Công ty CP xuất nhập khẩu thủy sản Hà Tĩnh, Khoa xét nghiệm, Phòng kiểm nghiệm Trung tâm Y tế dự phòng tỉnh Hà Tĩnh. Cảm ơn sự tạo điều kiện của Lãnh đạo, cán bộ công chức Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Hà Tĩnh đã tạo điều kiện, cảm ơn các đồng nghiệp đã chia sẽ công việc để tôi được tham gia và hoàn thành khoá học này./. XIN TRÂN TRỌNG CẢM ƠN! ii LỜI CAM ĐOAN Đề tài có tham khảo kết quả nghiên cứu của một số tác giả về nghiên cứu ứng dụng chitosan vào trong bảo quản thủy sản. Tuy nhiên các số liệu được trình bày trong đề tài này là kết quả của quá trình nghiên cứu, thí nghiệm, tuyệt đối không sao chép số liệu từ những kết qủa nghiên cứu trước đây. Tôi xin chịu mọi hoàn toàn trách nhiệm lời sự cam kết này./. Người cam đoan Lê Tùng Dương iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 4 I. Tổng quan về chitosan 4 II. Tổng quan về cá nguyên liệu 22 CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1. Vật liệu nghiên cứu: 30 2.2. Sơ đồ nghiên cứu thí nghiệm. 31 2.2.1. Bố trí thí nghiệm thăm dò ảnh hưởng nồng độ của dung dịch chitosan đến cá. 32 2.2.2. Thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ và độ deacetyl của Chitosan 33 2.2.3. Bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của Chitosan đến thời gian bảo quản cá Đổng. 34 Chương III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 36 3.1. Kết quả nghiên cứu thăm dò khoảng nồng độ thích hợp 36 3.2. Kết quả nghiên ảnh hưởng của nồng độ dung dịch Chitosan, độ deacetyl (DD) của Chitosan đối với khả năng bảo quản cá Đổng Quéo. 36 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ và độ deacetly Chitosan đến khả năng tiêu diệt VSV tổng số: 36 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ và DD của Chitosan đến khả năng tiêu diệt E. coli 40 3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ và DD của Chitosan đến khả năng tiêu diệt Staphylococcus aureus. 43 3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ, DD của Chitosan đến khả năng tiêu diệt Shamonella. 46 3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ và DD của Chitosan đến chất lượng của cá Đổng Quéo. 47 3.3. Kết quả nghiên ảnh hưởng đến thời gian bảo quản lạnh của Cá đổng Quéo khi sử dụng dung dịch Chitosan 2%, có độ DD =95%. 47 iv 3.3.1. Ảnh hưởng của Chitosan đến VSVTSHK ở cá Đổng quéo theo thời gian bảo quản lạnh. 48 3.3.2. Ảnh hưởng của Chitosan đến sự biến đổi vi khuẩn E.coli ở cá Đổng Quéo theo thời gian bảo quản lạnh. 50 3.3.3. Ảnh hưởng của Chitosan đến sự biến đổi vi khuẩn S. aureus ở cá Đổng Quéo theo thời gian bảo quản lạnh. 52 3.3.4. Ảnh hưởng của Chitosan đến sự biến đối NH3 của cá Đồng Quéo theo thời gian bảo quản lạnh. 54 3.3.5. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản lạnh bằng chitosan đến chất lượng cảm quan của cá. 57 3.3.6. Đánh giá sự hao hụt khối lượng trong quá trình bảo quản. 59 3.4. Đề xuất quy trình bảo quản cá Đổng quéo bằng phương pháp đá lạnh kết hợp nhúng dung dịch Chitosan 62 3.4.1. Sơ đồ quy trình. 62 3.4.2. Thuyết minh quy trình 62 3.4.4. Đánh giá hiệu quả kinh tế 63 KẾT LUẬN 63 I. Kết luận: 65 II. Một số đề xuất, kiến nghị. 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC 1 84 PHỤ LỤC 2 …………………………………………………………………… 86 v DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT - C1-1, C1-2, C1-3, C1-4: Mẫu nhúng dung dịch chitosan có DD=75% ở nồng độ lần lượt là 0.5%, 1.0%, 1.5% và 2.0% - C2-1, C2-2, C2-3, C2-4: Mẫu nhúng dung dịch chitosan có DD=85% ở nồng độ lần lượt là 0.5%, 1.0%, 1.5% và 2.0% - C3-1, C3-2, C3-3, C3-4: Mẫu nhúng dung dịch chitosan có DD=95% ở nồng độ lần lượt là 0.5%, 1.0%, 1.5% và 2.0% - DC01, DC02, DC03, DC04, DC05, DC06, DC07: Các mẫu đối chứng bảo quản lần lượt ở 01 ngày, 02 ngày, 03 ngày, 04 ngày, 05 ngày, 06 ngày và 07 ngày. - DD (degree of deacetylation) độ deacetyl. - E.coli: Escherichia coli - HDD: độ deacetyl cao - HHKL: hao hụt khối lượng - NL: nguyên liệu - LDD: độ deacetyl thấp - MT : mẫu cá tươi ban đầu (không phải mẫu đối chứng) - M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8 Các mẫu nhúng dung dịch chitosan 2% bảo quản lạnh lần lượt ở 01 ngày, 02 ngày, 03 ngày, 04 ngày, 05 ngày, 06 ngày 07 ngày và 08 ngày. - t : nhiệt độ - τ : thời gian - TMA: Trimethylamin - TMAO: Trimethylamin oxid - S.aureus: Staphylococcus aureus - VSV: vi sinh vật - XLC: mẫu nhúng chitosan vi DANH MỤC BẢNG TT Bảng Tên bảng Trang 1 1.1 Các thành phần cơ bản của cá 23 2 1.2 Thành phần hoá học của cá 24 3 2.1 Giới hạn tối đa cho phép của một số chỉ tiêu sinh, hoá đối với cá ướp đá. 35 4 3.1 Tỷ lệ tiêu diệt vi sinh vật của chitosan có DD = 75%, 85%, 95% 38 4 3.2 Kết quả kiểm tra vi khuẩn Salmonella ở cá Đổng Quéo nguyên liệu với nồng độ và DD của Chitosan 46 vii DANH MỤC HÌNH TT Hình Tên hình Trang 1 2.1 Hình ảnh cá Đổng Quéo 30 2 3.1 Ảnh hưởng của nồng độ và DD của Chitosan đến khả năng tiêu diệt VSV tổng số. 37 3 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ và độ DD của Chitosan đến khả năng tiêu diệt E.coli 42 4 3.3 Ảnh hưởng của nồng độ và độ DD của Chitosan đến khả 1 MỞ ĐẦU Chitin là polyme sinh học có nhiều trong tự nhiên, chitosan là một dạng chittin đã bị khử acetyl, tan được trong acid. Chitosan có nhiều ứng dụng trong trong công nghiệp và cuộc sống, đặc biệt là trong chế biến và bảo quản thực phẩm. Khi chế biến những loài hải sản giáp xác (tôm, cua), lượng chất thải (có chứa chitin) chiếm tới 50% nguyên liệu đầu vào và con số trên thế giới là 5,11 triệu tấn/năm (theo www.chinhphu.vn), nó là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm cho môi trường, ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của con người và thiên nhiên. Tuy nhiên đây lại là nguồn nguyên liệu chính trong công nghiệp sản xuất chitosan. Vì vậy ứng dụng chitosan vào trong bảo quản nguyên liệu, bán thành phẩm nói chung và bảo quản cá nói riêng nhằm góp phần thúc đẩy ngành công nghệ sản xuất chitosan phát triển, tăng giá trị sản phẩm, làm giảm ô nhiễm môi trường do phế thải trong quá trình chế biến các sản phẩm thủy sản giáp xác, đồng thời làm tăng thời gian bảo quản sản phẩm. Ở nước ta sản phẩm tôm đông lạnh chiếm một sản lượng rất lớn (theo ước tính ở nước ta chỉ riêng tôm nuôi đã có khoảng hơn 1triệu ha diện tích nuôi với năng suất bình quân 1-1,5tấn/ha), chính vì vậy vỏ tôm phế liệu là nguồn nguyên liệu dồi dào, rẻ tiền, có sẵn quanh năm, nên rất thuận tiện cung cấp cho chitin và chitosan [5;13;14] Tính cấp thiết thực hiện đề tài: Ở Hà Tĩnh và các địa phương lân cận (Nghệ An, Quảng Bình) cá Đổng Quéo là một trong những loài thủy sản có số lượng lớn, kéo dài trong cả năm với mùa vụ chính từ tháng 9 năm này đến tháng 6 năm sau; sản lượng hàng trăm tấn/tháng, đặc biệt vào những tháng cao điểm và được mùa thì sản lượng có thể lên đến 20tấn/ngày. Đây là nguồn nguyên liệu để sản xuất mặt hàng cá Đổng Quéo file tại Công ty CP XNK Thuỷ sản Hà Tĩnh. Tuy nhiên do công suất chế biến của Công ty tương đối nhỏ (thực trạng chung của các doanh nghiệp chế biến thủy sản Bắc miền trung), không thể sản xuất hết lượng nguyên liệu trong ngày vào những lúc vụ mùa nguyên liệu nhiều. Việc chỉ sử dụng nước đá không đảm bảo được độ tin cậy (do khó kiểm soát lượng nước đá vào ban đêm), dễ bị nhiễm 2 vi sinh, gây hư hỏng nguyên liệu nhanh chóng, làm giảm thời gian bảo quản, do đó việc nghiên cứu, bổ sung chất bảo quản nhằm giảm thiểu hư hỏng nguyên liệu là vấn đề đã được ban lãnh đạo nhà máy quan tâm. Tuy nhiên việc sử dụng hoá chất vào bảo quản cá nguyên liệu là một vấn đề rất nhạy cảm, như là “con dao hai lưỡi” và tốn kém. Dựa vào sự tạo màng và tính kháng khuẩn của chitosan nên ta có thể sử dụng để bảo quản cá nguyên liệu nhằm kéo dài thời gian bảo quản, phù hợp với điều kiện sản xuất của doanh nghiệp. Vấn đề đặt ra là ở nồng độ bao nhiêu, độ deacetyl chitosan như thể nào để đạt hiệu qủa cao trong quá trình bảo quản cá Đổng nguyên liệu. Đây chính là vấn đề mà đề tài sẽ nghiên cứu để xác định độ deacetyl, nồng độ dung dịch chitosan phù hợp trong bảo quản cá Đổng Quéo kết hợp làm lạnh bằng nước đá. Mục tiêu của đề tài: Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xây dựng quy trình bảo quản cá Đổng Quéo bằng phương pháp sử dụng Chitosan có DD, nồng độ phù hợp kết hợp với bảo quản bằng đá lạnh. Tính mới của đề tài. Măc dù đã có một số nghiên cứu về ứng dụng chitosan để bảo quản cá (như trình bày ở phần tổng quan) nhằm kéo dài thời gian bảo quản, tuy nhiên các nghiên cứu đó chỉ tiến hành ở một loại chitosan (cùng độ deacetyl) cố định mà chưa đánh giá sâu về ảnh hưởng của độ deacetyl chitosan. Ở đề tài này có những điểm khác biệt sau: - Sử dụng 03 Chitosan có độ deacetyl (DD) khác nhau: Các nghiên cứu trước đây chỉ cố định độ deacetyl, còn đề tài này nghiên cứu ảnh hưởng của 3 độ deacetyl khác nhau (75%, 85%, 95%). - Về nguyên liệu: Sử dụng nguyên liệu là cá Đổng Quéo, là nguyên liệu chưa được nghiên cứu ứng dụng chitosan để bảo quản. 3 Tính khoa học: - Xác định được tỷ lệ tiêu diệt VSV tổng số và một số VSV gây bệnh của các loại chitosan có DD khác nhau ứng với khoảng nồng độ thí nghiệm từ 0.5% ÷ 2.0%. - Xác định thời gian bảo quản cá Đổng Quéo khi sử dụng dung dịch chitosan có DD và nồng độ phù hợp. Tính thực tiễn: - Hạn chế những hư hỏng nguyên liệu do vi sinh vật gây ra, giảm thiểu những biến đổi chất lượng trong quá trình bảo quản. - Kéo dài thời gian bảo quản nguyên liệu. - Phù hợp với điều kiện sản xuất của doanh nghiệp. Mở rộng ứng dụng của chitosan vào lĩnh vực bảo quản ngyên liệu thủy sản sau thu hoạch. Nội dung của đề tài. - Giới thiệu tóm tắt về tính chất, tác dụng và tình hình sử dụng chitosan làm chất bảo quản. - Nghiên cứu ảnh hưởng của độ deacetyl và nồng độ của dung dịch chitosan đến khả năng bảo quản cá Đổng Quéo kết hợp với đá lạnh. - Nghiên cứu về thời gian bảo quản cá Đổng Quéo khi sử dụng chitosan có DD và nồng độ phù hợp (kết hợp với bảo quản bằng đá lạnh). [...]... ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến độ nhớt và khả năng kháng khuẩn của chitosan trên một số chủng vi khuẩn, kết quả cho thấy độ nhớt càng giảm thì hoạt tính kháng Listeria monocytogenes và Salmonella entreritidis càng cao nhưng với E coli và S aureus thì ngược lại - Ảnh hưởng bởi độ deacetyl của chitosan: Độ deacetyl (DD) của chitosan là khả năng cắt mạch nhóm acetyl của chitin để tạo thành chitosan; ... chitosan Khả năng kháng khuẩn của chitosan phụ thuộc một vài yếu tố như loại chitosan sử dụng (độ deacetyl, khối lượng phân tử), pH môi trường, nhiệt độ, sự có mặt của một số thành phần thực phẩm [33;34;48] - Ảnh hưởng của pH môi trường: pH có ảnh hưởng đến sự ion hoá của nhóm –NH2 trên mạch phân tử chitosan pH càng cao, mức độ ion hóa của nhóm –NH2 càng thấp làm giảm khả năng kháng khuẩn của chitosan Nghiên. .. đã nghiên cứu về ảnh hưởng của 3 độ nhớt khác nhau của chitosan là: 360, 57 và 14 cP tương ứng với trọng lượng phân tử 1800, 960 và 660 kDa đến sự kéo dài thời gian bảo quản của cá tươi fille đó là: cá tuyết đại tây dương (Gadus morhua) và cá trích (Clupea harengus) trên 12 ngày bảo quản lạnh ở nhiệt độ 4oC Tác dụng này của chitosan được so sánh với mẫu đối chứng (không có màng bao chitosan) Về khả năng. .. Đặc trưng của cá có thể là sự ươn hỏng và phân hủy (thối rữa) [2] Các phương pháp bảo quản cá hiện nay - Phương pháp bảo quản trực tiếp bằng đá lạnh: Sử dụng đá xay bảo quản cá đựng trong khay nhựa, các khay nhựa được sắp xếp trong hầm bảo quản hoặc trong các thùng cách nhiệt Nguyên lý: dựa vào nhiệt độ của nước đá để hạ nhiệt độ sản phẩm xuống gần đến điểm đóng băng, tức là đưa nhiệt độ của phần nước... Chitosan có độ DD càng lớn thì nhóm NH3+ càng nhiều dẫn đến khả năng kháng khuẩn lớn hơn Đồng thời độ DD lớn thì sự tạo phức với nhóm NH 2 có trong phân tử chitosan với các ion kim loại của tế bào vi sinh vật, làm tăng khả năng ức chế sự phát triển của VSV do sự mất cân bằng [48] - Ảnh hưởng bởi nồng độ chitosan: Nồng độ chitosan càng cao khả năng ức chế vi sinh vật càng tăng Tuy nhiên nồng độ chitosan. .. lá phơi một nắng nhúng dung dịch chitosan ở nhiệt độ thấp Dưới sự hướng dẫn của Trần Thị Luyến, Lê Thanh Long đã nghiên cứu thành công sử dụng chitosan và phụ liệu để kéo dài thời gian bảo quản trứng gà tươi Ngoài ra cũng đã có một số sinh viên của trường Đại học Nha Trang nghiên cứu sử dụng chitosan để bảo quản cá, làm tăng thời gian quản quản cá (chưa tiến hành ở cá Đổng) [13] Năm 2005, tác giả Lê... sử dụng chitosan - Ảnh hưởng bởi các tác nhân khác: Dung môi hòa tan chitosan và các hợp chất bổ sung có thể tăng cường hiệu quả ức khuẩn của chitosan Một số nghiên cứu cho thấy xu hướng làm tăng kháng khuẩn của dung dịch chitosan nếu dùng các dung môi là acid citric, lactic và acetic Nghiên cứu của Matsuhashi và Kume cho thấy chitosan chiếu xạ có khả năng ức chế cao nhất đối với sự phát triển của E... đường, các nhà khoa học cũng nghiên cứu thêm quy trình bảo quản trái quýt hồng (quýt Tiều) bằng cách bảo quản trong bao PE và bảo quản ở nhiệt độ lạnh (15oC), quy trình này cho phép thời gian tồn trữ kéo dài đến 9 tuần [48] Năm 2006, Trần Thị Luyến và các cộng sự đã nghiên cứu đề tài cấp bộ nghiên cứu các hợp chất sinh học biển trong Công nghệ sau thu hoạch nông, thủy sản và thay thế các hợp chất độc... chống ôxy hoá của chitosan ở các nồng độ khác nhau đến cơ thịt cá trích (Clupea harengus) được bảo quan ở 4oC trong 8 ngày Tác dụng này được so sánh với các mẫu đối chứng sử dụng chất chống ôxy hoá là BHA, BHT Các nghiên cứu tương tự của tác giả Kim và Thomas (2007) với việc sử dụng chitosan với các nồng độ (0,2%, 0,5% và 1,0%) và trọng lượng phân tử (30,90, và 120 kDa) đến việc bảo quản cá hồi [36;48]... chả cá tạo phức hợp chitosan- gelatin làm tăng độ dẻo dai, độ mịn và hạn quá trình hư hỏng của sản phẩm Nhìn chung, chitosan có khả năng kháng khuẩn mạnh hơn kháng nấm (Tsai and các tác giả 2002) Những nghiên cứu gần đây về hoạt động kháng lại vi sinh vật của chitosan và các oligomer của chúng đã phát hiện ra rằng, chitosan có khả năng hạn chế sự phát triển vi sinh vật hiệu quả hơn các oligomer (Uchida . thăm dò ảnh hưởng nồng độ của dung dịch chitosan đến cá. 32 2.2.2. Thí nghiệm ảnh hưởng của nồng độ và độ deacetyl của Chitosan 33 2.2.3. Bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của Chitosan đến thời gian. độ deacetyl (DD) của Chitosan đối với khả năng bảo quản cá Đổng Quéo. 36 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ và độ deacetly Chitosan đến khả năng tiêu diệt VSV tổng số: 36 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ. của Chitosan đến khả năng tiêu diệt E. coli 40 3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ và DD của Chitosan đến khả năng tiêu diệt Staphylococcus aureus. 43 3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ, DD của Chitosan đến