Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình bảo quản măng tây bằng màng polymer sinh học từ thủy sản

Việc trồng măng tây rất phức tạp, yêu cầu kỹ thuật chăm sóc cao, nghề trồng măng tây đem lại lợi nhuận cao cho các nhà nông nhưng măng tây chứa nhiều nước nên rất dễ hư hỏng gây tổn thất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

- o0o -

TRẦN THỊ KIM LIÊN

NGHIÊN CỨU TỐI ƯU HÓA QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN

MĂNG TÂY BẰNG MÀNG POLYMER SINH HỌC TỪ

THỦY SẢN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

GVHD:TS.MAI THỊ TUYẾT NGA

KHÁNH HÒA - 2014

LỜI CẢM ƠN



Qua bốn tháng thực hiện đề tài tốt nghiệp tại trường Đại học Nha Trang, cùng với sự cố gắng của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của thầy cô, bạn bè em đã hoàn tất

đề tài này Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới:

Trước hết là các thầy cô trong Ban chủ nhiệm Khoa cùng với các thầy cô giáo

đã dạy dỗ em trong suốt thời gian qua, xin gửi lời cảm ơn chân thành tới toàn thể giảng viên khoa Công nghệ thực phẩm đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để em nghiên cứu và học hỏi

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới Cô Mai Thị Tuyết Nga, giảng viên trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực tập Cô đã tận tình chỉ dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Em xin bày tỏ lòng cảm ơn đến các thầy, các cô phụ trách phòng thí nghiệm Công nghệ thực phẩm, Hóa sinh – Vi sinh thực phẩm, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để

em hoàn thành đồ án này

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến bố mẹ kính yêu cùng những người thân, bạn bè đã luôn động viên, ủng hộ và tận tình giúp đỡ em cả về vật chất lẫn tinh thần trong suốt quá trình thực hiện đề tài để em có được kết quả như ngày hôm nay

Nha Trang, tháng 06 năm 2013 Sinh viên

Trần Thị Kim Liên

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC BẢNG viii

LỜI MỞ ĐẦU xi

CHƯƠNG 1 1

I TỔNG QUAN VỀ MĂNG TÂY 1

1 Giới thiệu về măng tây 1

2 Các giống măng tây 2

3 Thành phần dinh dưỡng của măng tây 3

4 Đặc điểm sinh học của cây măng tây 4

5 Một số tác dụng của măng tây 6

II TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN RAU QUẢ 8

1 Những biến đổi chung của rau quả sau thu hoạch 8

1.1 Biến đổi sinh lý 8

1.2 Biến đổi hóa học 11

1.3 Biến đổi vật lý 12

2 Các phương pháp bảo quản rau quả tươi 12

2.1 Nguyên lý bảo quản rau quả 12

2.2 Các phương pháp bảo quản rau quả 13

2.2.1 Bảo quản ở điều kiện thường 13

2.2.2 Bảo quản lạnh 14

2.2.3 Bảo quản bằng hóa chất 15

2.2.4 Bảo quản trong môi trường khí quyển được kiểm soát (CAS) và môi trường khí quyển biến đổi (MAP) 16

2.2.5 Bảo quản bằng phương pháp chiếu xạ 17

2.2.6 Bảo quản bằng màng tạo thành từ các hợp chất sinh học 18

III TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN RAU QUẢ BẰNG POLYME SINH HỌC 19 1 Khái niệm 19

2 Một vài polyme sinh học được sử dụng phổ biến hiện nay 21

2.1 Màng chitosan 21

2.2 Carrageenan 23

2.3 Alginate 25

2.4 Agar 26

2.5 Gelatin 27

2.6 Pectin 28

2.7 Màng tinh bột 29

2.8 Màng bán thấm BOQ – 15 30

2.9 Màng bán thấm có nguồn gốc protein 30

2.10Màng bán thấm làm từ chất béo 31

IV TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU BẢO QUẢN MĂNG TÂY TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM HIỆN NAY 31

1 Những nghiên cứu trên thế giới 31

2 Những nghiên cứu trong nước 33

V TỔNG QUAN VỀ CANXI CLORUA (CACL 2 ) 34

VI TỔNG QUAN VỀ VITAMIN C (AXIT ASCORBIC) 35

CHƯƠNG 2 37

I ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 37

1 Măng tây 37

2 Chitosan 38

3 Vitamin C: 38

4 Canxi clorua (CaCl2) 39

II THIẾT BỊ, DỤNG CỤ VÀ HÓA CHẤT 39

1 Thiết bị và dụng cụ 39

2 Hóa chất 39

III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39

1 Phương pháp đánh giá cảm quan 39

2 Phương pháp phân tích hóa học 41

3 Phương pháp phân tích vi sinh 41

4 Phương pháp xử lý số liệu 41

IV PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 42

1 Bố trí thí nghiệm khảo sát sự tạo màng trên bề mặt măng tây và chọn nồng độ tốt nhất 42

2 Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của phụ liệu vitamin C và CaCl2 bổ sung vào dung dịch màng bọc chitosan có nồng độ thích hợp đã chọn ở trên đến khả năng bảo quản măng tây 42

3 Bố trí thí nghiệm tối ưu hóa chitosan với phụ liệu là vitamin C và CaCl2 để tăng khả năng bảo quản măng tây 45

CHƯƠNG 3 50

I KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA VITAMIN C, CACL 2 BỔ SUNG VÀO MÀNG CHITOSAN TRONG VIỆC TĂNG KHẢ NĂNG BẢO QUẢN MĂNG TÂY 50

1 Ảnh hưởng của màng chitosan khi có mặt vitamin C và CaCl2 đến độ hao hụt khối lượng của măng tây trong 4 ngày bảo quản 50

2 Ảnh hưởng của màng chitosan khi có mặt vitamin C và CaCl2 đến chất lượng cảm quan của măng tây trong thời gian bảo quản 51

3 Ảnh hưởng của màng chitosan khi có mặt vitamin C và CaCl2 đến kết quả vi sinh của măng tây trong 6 ngày bảo quản 56

II KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TỐI ƯU HÓA THÀNH PHẦN MÀNG

CHITOSAN ĐỂ BẢO QUẢN MĂNG TÂY 58

1 Tìm hàm mục tiêu 58

1.1 Độ hao hụt khối lượng của măng tây trong thí nghiệm tối ưu hóa 58

1.2 Đánh giá chỉ tiêu vi sinh của măng tây trong thí nghiệm tối ưu hóa 60

1.3 Đánh giá cảm quan của măng tây trong thí nghiệm tối ưu hóa 62

2 Tìm phương trình hồi quy 67

3 Tối ưu theo đường dốc nhất 68

4 Đề xuất quy trình bảo quản măng tây 69

4.1 Quy trình bảo quản măng tây 69

4.2 Thuyết minh quy trình 70

CHƯƠNG 4 72

I KẾT LUẬN 72

II ĐỀ XUÁT Ý KIẾN 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO………71 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng của măng tây 3

Bảng 2.1 Ma trận bố trí thí nghiệm 46

Bảng 3.1 Phần trăm số lượng vi sinh vật trước và sau bảo quản 57

Bảng 3.2 Bảng kết quả thực nghiệm ở phần tối ưu 69

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Măng tây 2

Hình 2.1 Măng tây được sử dụng trong đồ án 37

Hình 2.2 Chitosan được dùng trong đồ án 38

Hình 2.3 Vitamin C được dùng trong đồ án 38

Hình 2.4 Canxi clorua được dùng trong đồ án 39

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của phụ liệu vitamin C và CaCl2 44

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tối ưu hóa 48

Hình 3.1 Phầm trăm khối lượng của 4 mẫu măng tây thử nghiệm sau 6 ngày bảo quản 50

Hình 3.2 Kết quả đánh giá cảm quan của măng tây về màu sắc sau 6 ngày bảo quản lạnh 52

Hình 3.3 Kết quả đánh giá cảm quan của măng tây về trạng thái sau 6 ngày bảo quản lạnh 53

Hình 3.4 Kết quả đánh giá cảm quan của măng tây về cấu trúc da sau 6 ngày bảo quản lạnh 54

Hình 3.5 Kết quả đánh giá cảm quan của măng tây về độ thâm sau 6 ngày bảo quản lạnh 55

Hình 3.6 Kết quả đánh giá cảm quan của măng tây về độ úng sau 6 ngày bảo quản lạnh 56

Hình 3.7 Kết quả kiểm tra tổng số vi sinh vật trước và sau thời gian bảo quản 6 ngày (103 CFU/g) 57

Hình 3.8 Kết quả phần trăm khối lượng bị hao hụt của 11 mẫu thí nghiệm sau thời gian bảo quản 6 ngày 59

Hình 3.9 Tổng số lượng vi sinh vật trước và sau bảo quản 6 ngày 61 Hình 3.10 Kết quả cảm quan về màu sắc của 11 thí nghiệm sau 6 ngày bảo quản 62 Hình 3.11 Kết quả cảm quan về trạng thái của 11 thí nghiệm sau 6 ngày bảo quản 63 Hình 3.12 Kết quả cảm quan về cấu trúc da của 11 thí nghiệm sau 6 ngày bảo quản 64 Hình 3.13 Kết quả cảm quan về độ thâm của 11 thí nghiệm sau 6 ngày bảo quản 65 Hình 3.14 Kết quả cảm quan về độ úng của măng tây của 11 thí nghiệm sau 6 ngày bảo quản 66 Hình 3.15 Sơ đồ bảo quản măng tây 70

LỜI MỞ ĐẦU

Rau quả có vai trò quan trọng trong khẩu phần ăn hằng ngày của con người Chúng không chỉ cung cấp các chất dinh dưỡng, chất khoáng, vitamin thiết yếu cho cơ thể con người mà còn là cấu phần chủ yếu không thể thay thế được bằng các chất khác trong nhu cầu thực phẩm, kháng bệnh tật của cơ thể sống Nước ta là một nước nhiệt đới, có điều kiện khí hậu, đất đai thuận lợi cho việc trồng trọt và phát triển nhiều loại rau quả Ở nước ta, hàng năm rau quả được sản xuất với số lượng lớn nên có ý nghĩa rất quan trong trong sự phát triển của ngành nông nghiệp, công nghiệp chế biến cũng như bảo quản thực phẩm, góp phần phát triển nền kinh tế Mặc dù vậy, việc sản xuất rau quả lại mang tính mùa vụ cao, làm mất cân bằng các sản phẩm trên thị trường giữa các vùng, các mùa, nước ta lại là nước nhiệt đới nên rau quả sau khi thu hoạch rất dễ bị

hư hỏng nếu không có biện pháp bảo quản kịp thời Do vậy, tìm một hướng bảo quản rau quả vừa hiệu quả, an toàn về chất lượng lại vừa đạt hiệu quả kinh tế là điều cần thiết

Việc trồng măng tây rất phức tạp, yêu cầu kỹ thuật chăm sóc cao, nghề trồng măng tây đem lại lợi nhuận cao cho các nhà nông nhưng măng tây chứa nhiều nước nên rất dễ hư hỏng gây tổn thất nặng cho người dân nếu không xử lý kịp thời, vì vậy với mục đích tìm một phương pháp bảo quản thích hợp, đơn giản cho măng tây để tăng giá trị sử dụng của nguyên liệu, bổ sung thông tin về một phương pháp bảo quản mới cho măng tây nên tôi đã chọn măng tây làm nguyên liệu nghiên cứu bảo quản trong đề tài Bảo quản rau quả bằng polymer sinh học hiện nay đang là một cách tiếp cận hiện đại và được đưa vào ứng dụng phổ biến Có nhiều loại polymer sinh học được nghiên cứu trong đó có chitosan, carragennan, agar, alginate,… là những polymer sinh học có khả năng kháng khuẩn và tạo màng, có thể ứng dụng được trong bảo quản rau quả Chitosan là một màng polymer sinh học mới được đưa vào ứng dụng phổ biến trong thời gian gần đây, nó có khả năng kháng khuẩn rất tốt, khi kết hợp với vitamin C

– một chất cũng có khả năng kháng khuẩn và chống oxi hóa tốt cùng với CaCl2 – một phụ gia bao gói có khả năng giữ được màu sắc, tăng độ chắc của rau quả giúp rau quả bảo quản tốt hơn Bởi vậy, nghiên cứu đã chọn phương pháp bảo quản bằng chitosan kết hợp với vitamin C và CaCl2 để nghiên cứu bảo quản măng tây Hiện nay thì phương pháp này cũng có áp dụng với nhiều loại rau quả khác nhau Riêng đối với măng tây là một nguồn nguyên liệu mới du nhập vào nước ta và đang có xu hướng phát triển, măng tây lại là một loại rau rất giàu dinh dưỡng nhưng lại dễ hư hỏng vì vậy việc nghiên cứu này là rất cần thiết Hiện nay chưa có nghiên cứu nào đề cập đến phương pháp bảo quản bằng màng chitosan kết hợp với vitamin C và CaCl2 đối với măng tây

Đề tài này kế thừa kết quả nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu khảo sát hiệu quả bảo quản măng tây bằng một số màng polymer sinh học từ thủy sản” để nghiên cứu

tối ưu hóa quá trình xử lý măng tây bằng polymer sinh học Tên đề tài: “Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình bảo quản măng tây bằng màng polymer sinh học từ thủy sản” Nội dung của đề tài:

1 Tổng quan về vấn đề: nguyên liệu măng tây, polymer sinh học, và một

số phụ gia tạo màng

2 Tối ưu hóa quá trình bảo quản măng tây bằng màng bao chitosan có bổ sung vitamin C và CaCl2

Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Cung cấp những dẫn liệu khoa học cơ bản nồng độ Chitosan, và các phụ gia vitamin C và CaCl2 tối ưu trong bảo quản măng tây tươi

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Kết quả của đề tài nghiên cứu này sẽ giúp tìm ra được phương thức bảo quản mới giúp thời gian bảo quản măng tây được dài hơn

Do đây là lần đầu tiên được làm quen với công tác nghiên cứu, với kiến thức, thời gian có hạn chắc chắn nội dung của đề tài còn nhiều thiếu sót, rất mong được sự góp ý chỉ bảo của thầy cô và các bạn Trân trọng cảm ơn

Nha trang, tháng 6 năm 2014 Sinh viên thực hiện Trần Thị Kim Liên

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

I TỔNG QUAN VỀ MĂNG TÂY [1]

1 Giới thiệu về măng tây

Theo phân loại khoa học cây măng tây thuộc:

Họ: Asparagacea, xuất hiện trên thế giới vào khoảng 200 năm trước công

nguyên ở Aswan, Ai Cập

Giới thực vật: Plantae

Ngành mộc lan: Magnoliophyta

Lớp (Class): Liliopsida

Bộ (Ordo): Asparagales, là một loại cây trồng với mục đích thu hoạch măng

non làm rau thực phẩm cao cấp

Tên tiếng anh: Asparagus

Tên khoa học: Asparagus Officinalis Linn

Măng tây là loại rau cao cấp có thành phần dinh dưỡng cao, có nguồn gốc ở châu

Âu, Bắc Phi và Tây á và được trồng giống như cây trồng thực vật Ở các nước Tây Âu nơi có nhu cầu dùng măng tây nhiều nhưng do khí hậu lạnh, mỗi năm chỉ trồng được vào mùa xuân và năng suất không cao

Riêng ở Việt Nam, đặc biệt là Lâm Đồng, Đà Lạt nơi có khí hậu ôn đới, quanh năm thích hợp cho việc trồng và thu hái măng tây quanh năm đem lại nguồn kinh tế cho người trồng Từ năm 1960 – 1970, nhiều vùng trong nước đã trồng măng tây để chế biến xuất khẩu như Đông Anh (Hà Nội), Kiến An (Hải Phòng) và Long Xuyên (An Giang) Hiện nay, măng tây được trồng nhiều ở Ninh Thuận

Thị trường nhập khẩu măng tây chủ yếu là các nước Tây Âu, lên đến hàng trăm ngàn tấn Các nhà hàng trong nước hiện cũng có nhu cầu tiêu thụ sản phẩm này

2 Các giống măng tây

Hình 1.1 Măng tây

“Nguồn: Internet”

Măng xanh: (tên khoa học là Asparagus Officinalis L), giống F1 Califonia 500,

loại này cho năng suất cao, dễ trồng, dễ thu hoạch nhưng giá trị thương phẩm không cao

Năm 1988, một Việt kiều ở Đức đã mang 600 gr giống cây măng tây xanh thuộc

giống Mary Washington ở Hoa Kì về trồng ở Đà Lạt Nhưng khi cây măng tây xanh

vừa được 2 – 3 tháng tuổi, người trồng đã cắt những cành lá kim làm kiểng đem bán kèm với hoa hồng và các loại hoa khác để lấy tiền, khiến cho dự án lúc ấy bị thất bại

Năm 2011, sau 23 năm cây măng tây xanh được sự khuyến khích của các hợp tác

xã và trung tâm khuyến nông Tp HCM nên được trồng thành công ở nhiều nơi của Việt Nam và giờ đây cây măng tây xanh đã trở về được với giá trị thật của nó đang và

sẽ mang lại thuận lợi không nhỏ cho Việt Nam trong tương lai

Măng trắng: đại diện giống F Mary Washington là giống trồng phổ biến cho

năng suất và chất lượng cao Măng tây trắng thực ra là một dạng của măng tây xanh được trồng ở Úc Sự khác nhau là măng tây trắng được trồng trong bóng tối Khi măng tây tiếp xúc với ánh sáng mặt trời đầu tiên chúng sẽ chuyển sang hồng và sau đó là màu xanh Lý do chính làm giá của măng tây trắng cao hơn nhiều so với măng tây xanh là

do măng tây trắng có nguồn gốc cung cấp hạn chế và chi phí sản xuất cao

Ngoài ra, măng tây trắng có năng suất thu hoạch cao hơn so với măng tây xanh nên được các nhà sản xuất ưu ái đầu tư Tuy nhiên kỹ thuật trồng măng tây trắng khó hơn nhiều so với măng tây xanh, nên ở Việt Nam hiện nay việc trồng măng tây trắng chưa phổ biến, nhưng trong tương lai với những lợi ích to lớn mà loại cây này mang lại thì việc phát triển nó là một điều dễ dàng

Măng tím: măng tây tím là một dạng khác của măng tây xanh và măng tây trắng

Màu tím của nó xuất phát từ mức độ cao của anthocyanin (là chất chống oxy hóa mạnh) trong các đọt Nó có hàm lượng chất xơ thấp hơn so với măng tây trắng và măng tây xanh, làm cho nó mềm hơn và toàn bộ đọt có thể ăn từ gốc cho đến ngọn Măng tây tím ngọt hơn, đọt dày hơn so với măng tây xanh và măng tây trắng Măng tây tím thường có ở Úc vào tháng 10 và giữa tháng 12

3 Thành phần dinh dƣỡng của măng tây

Bảng 1.1 Thành phần dinh dƣỡng của măng tây [1]

Nước (%) Đường (%) Protein (%) Xenlulose

Hàm lượng protein trong măng tây khoảng 2,2%, góp phần cung cấp đạm thực vật cho cơ thể

Trong măng tây, hàm lượng sinh tố C, B1, B2 hầu như rất ít, thành phần khoáng tồn tại dưới dạng tro khoảng 0,6% và canxi là 21mg%

Đường và xenlulose trong măng tây là 1,2% và 2,3% Xenlulose sau khi nấu chín được cung cấp vào cơ thể sẽ có tác dụng nhuận tràng, dễ tiêu hóa cho cơ thể

Măng tây có hàm lượng dinh dưỡng cao, ngoài chất xơ, đạm, gluxit, các vitamin

K, C, A, pyridoxine (B6), riboflavin (B2), thiamin (B1), axit folic, gần ¼ khối lượng trong 100 g măng tây là các chất khoáng cần thiết cho cơ thể con người như: kali, magie, canxi, kẽm, sắt,…

4 Đặc điểm sinh học của cây măng tây

Măng tây thuộc cây trồng lâu năm, dạng bụi, thân thảo, cây có hoa đơn tính, khác gốc Có khoảng một nửa số cây mang hoa đực, một nửa mang hoa cái Hoa có màu vàng hoặc lục nhạt Quả mọng, ba ngăn, khi chín có màu đỏ Mỗi ngăn có 1 - 2 hạt màu đen, vỏ hạt rất cứng

Hạt măng tây có thể nảy mầm ở nhiệt độ 200C nhưng thích hợp nhất là 250

C và đây cũng là nhiệt độ trung bình cần thiết cho cây phát triển Ngay sau khi hạt nảy mầm,

rễ chính sẽ bị chết Thay vào đó là một rễ trụ thẳng đứng được tạo thành và các rễ khác mọc ngang từ rễ trụ này Sau đó ở khoảng cách gần mặt đất, trên các đốt của rễ trụ hình thành các thân mầm mới – được gọi là măng Măng là nơi tập trung các chất dinh dưỡng khi cây còn non Măng được thu hoạch trong nhiều năm (8 – 10 năm) nhưng sản lượng lớn thường tập trung ở các năm thứ 3 – 5, sang năm thứ 7 – 8, khi năng suất và chất lượng giảm thì cần phá đi trồng mới Trước khi nhú khỏi mặt đất, măng có màu trắng, mềm, khi mọc cao khỏi mặt đất chúng ngả màu xanh và phát sinh cành có thể dài tới 2 m

Măng tây là cây ưa ánh sáng, vì vậy nếu trồng măng ở nơi bị che lợp thì hiệu suất quang hợp thấp, cây sinh sản kém và năng suất măng sẽ bị giảm Ngoài ra, măng tây

rất mẫn cảm với đất trồng, đất phải có độ phì nhiêu cao, tơi xốp, giàu mùn, pH = 6 – 7,

Sản phẩm là măng non chưa nhô hẳn lên khỏi mặt đất, khi quan sát thấy chồi măng nhô lên khỏi mặt đất khoảng 25 – 30cm thì lúc này cần thu hoạch ngay để có được sản phẩm măng chất lượng cao Thời gian thu hoạch khoảng 6 – 9 h sáng mỗi ngày, trước khi mặt trời mọc để tránh ánh nắng mặt trời gây biến màu lục hóa

Chọn các chồi măng đạt yêu cầu, dùng tay nắm chặt sát gốc chồi măng, nghiêng

300 – 450 xoay nhẹ, chồi măng sẽ tách rời khỏi rễ trụ cây măng dễ dàng Sau đó rửa sạch đất, bọc giấy lại, xếp nhẹ nhàng vào sọt hay xô nhựa

Măng tây sau khi thu hoạch phải đem vào nơi thoáng mát (không để tiếp xúc với ánh nắng), tiến hành sơ chế, phân loại theo yêu cầu, cắt cỡ, rửa sạch đất cát (không để ướt đầu măng vì nước sẽ làm hỏng lá đài, hỏng chồi măng), bó lại thành bó khoảng 1 – 1,5 kg, xếp thẳng đứng nhẹ nhàng vào sọt hay xô nhựa Xong phải khẩn trương chuyển giao ngay cho đơn vị thu mua trong vòng 4 - 6 h để họ kịp thời gian chế biến, bảo quản lạnh và phân phối ra các thị trường xuất khẩu Nếu măng tây chưa kịp sử dụng cần phải bảo quản trong tủ mát 2 0C hoặc cắm chân măng vào nước đá lạnh

Nếu bảo quản không đúng kỹ thuật, măng tây sẽ bị héo, bị già hóa, nhiều chất xơ

và bị hư hỏng nhanh chóng trong vòng 2 ngày

Cứ tiếp tục khai khác măng mỗi ngày cho đến hết kì thu hoạch măng, khi cây mẹ sắp chuyển lá vàng thì ngừng thu hoạch, chọn giữ lại 4 – 6 chồi măng khỏe mạnh làm cây mẹ thay thế, bỏ nón chụp đầu chồi măng ra

5 Một số tác dụng của măng tây

Măng tây được xem là loại rau có chứa nhiều chất xơ, nước và vitamin, thành phần măng tây gồm có: chất đạm, béo, chất xơ, canxi, sắt, kẽm, đồng, axit folic, axit ascorbic,…

Măng tây không chỉ giàu dinh dưỡng, mà còn chứa các chất có hoạt tính sinh học

và được chứng minh có tác dụng tích cực đến sức khỏe với các công dụng sau:

 Măng tây giàu chất chống viêm

Măng tây có chứa một nhóm các chất có khả năng chống viêm bao gồm các saponin măng tây (asparanin, sarsasapogenin, protodioscin, diosgenin) và flavonoid quercetin, rutin, kaempferol và isorhamnetin Các hợp chất chống viêm này là một trong những tác nhân tốt nhất giúp phòng chống các bệnh mãn tính như tiểu đường type 2, bệnh tim và bệnh ung thư

 Nguồn chất chống oxy hóa

Măng tây còn là nguồn dồi dào các chất chống oxy hóa bao gồm vitamin C, beta – carotene và các khoáng chất kẽm, selen, mangan Đặc biệt là glutathione (GSH) – một tripeptide có trong măng tây có tác dụng chống oxy hóa mạnh Chúng tham gia vào các phản ứng của cơ thể với vai trò xúc tác, chống lại sự sản xuất dư thừa gốc tự

do, chống lại quá trình chết tế bào, kiềm hãm quá trình lão hóa, giúp da mịn màng Theo báo cáo của Viện Ung thư Quốc gia Hoa Kỳ, măng tây có chứa lượng glutathione cao nhất trong số các thực phẩm được thử nghiệm Các chất chống oxy hóa trong măng tây cũng góp phần không nhỏ trong việc giảm nguy cơ mắc các bệnh tim mạch, tiểu đường và bệnh ung thư

 Ngăn ngừa suy tĩnh mạch, bảo vệ tim

Măng tây chứa nhiều potassium, folat điều hòa, ổn định huyết áp, giúp tim khỏe mạnh, phòng ngừa bệnh xơ vữa động mạch, bệnh đột quỵ tim mạch Bên cạnh đó, trong cây măng tây còn có dược chất Asparagin được sử dụng trong điều trị bệnh tim mạch Đối với các bệnh suy tĩnh mạch, măng tây còn là dược liệu tốt để điều trị (vì trong măng tây chứa nhiều hợp chất flavonoid) giúp cơ thể cải thiện tuần hoàn máu, củng cố các mạch máu Những người bị suy tĩnh mạch dùng măng tây thường xuyên sẽ rất có ích

 Hỗ trợ đường ruột

Măng tây chứa một polysaccharide có tên gọi là inulin (thuộc nhóm chất xơ trong thực phẩm) có tác dụng hỗ trợ tiêu hóa Inulin không bị tiêu hóa ở ruột non, khi di chuyển đến ruột già, nó sẽ trở thành nguồn thức ăn cho một số loại vi khuẩn có lợi như

Bifidobacteria và Lactobacillus, làm tăng khả năng chống lại sự phát triển của các vi

khuẩn có hại, giúp cơ thể hấp thu triệt để các chất dinh dưỡng, làm giảm nguy cơ dị ứng và giảm nguy cơ ung thư ruột kết

 Và các thành phần có giá trị khác

Một loại protein đặc biệt trong măng tây có tên gọi là histone được cho là chủ động trong việc kiểm soát sự phát triển của tế bào nên có thể kìm hãm sự phát triển của các tế bào ung thư

Măng tây cũng rất giàu axit folic nên là loại thực phẩm tốt đối với phụ nữ mang thai, vì nó bảo vệ chống lại các khuyết tật ống thần kinh ở trẻ và rất cần thiết cho sản xuất ra các tế bào hồng cầu mới

Chất asparagin có trong măng tây rất cần thiết cho sự xây dựng và phân chia tế bào, được sử dụng trong điều trị bệnh tim và gút (goutte)

 Chống ung thư:

Theo một nghiên cứu được đăng trên tờ tạp chí của Hiệp hội Y khoa Hoa Kỳ thì vitamin B6 khi kết hợp với folate và methionine sẽ giúp làm giảm nguy cơ ung thư phổi lên đến 2/3 Trong khi đó măng tây lại có chứa các thành phần vitamin B6 và

folate nên hẳn nhiên nó đã trở thành một loại thực phẩm tuyệt vời trong cuộc chiến chống lại căn bệnh ung thư phổi

Năm 2009, các nhà khoa học Trung Quốc đã xác định một thành phần được đặt tên là Asparanin A trong măng tây, chính thành phần này sẽ giúp ngăn chặn sự phát triển của các tế bào ung thư gan và thậm chí còn có thể “kết liễu” được các tế bào này Bên cạnh đó, măng tây cũng là một nguồn cung cấp thực phẩm tuyệt vời có chứa thành phần glutathione chống oxy hóa – một thành phần đã được các nhà nghiên cứu tại Viện Phòng chống Ung thư xác định là có tác dụng ngăn ngừa ung thư

Măng tây cũng được xem là có khả năng kháng virut Các nhà nghiên cứu đã chỉ

ra rằng tình trạng viêm nhiễm và căng thẳng oxy hóa mãn tính góp phần làm tăng cao nguy cơ của nhiều loại ung thư Chính những thành phần dưỡng chất giàu có của mình như saponin – với tác dụng chống viêm và chống oxy hóa – mà măng tây đã được liệt vào danh sách thực phẩm của một chế độ ăn uống lành mạnh cùng với các loại rau xanh và trái cây khác Đây cũng là một lựa chọn khôn ngoan cho những ai đang phải đấu tranh với một số căn bệnh như viêm khớp, thấp khớp và thậm chí nó còn ngăn ngừa hiện tượng giãn tĩnh mạch

II TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN RAU QUẢ

1 Những biến đổi chung của rau quả sau thu hoạch

1.1 Biến đổi sinh lý [10]

Trong quá trình phát triển của rau quả luôn có mối quan hệ mật thiết với môi trường xung quanh thông qua quá trình trao đổi chất, đó là quá trình đồng hóa và dị hóa Khi rau quả chưa được thu hái thì quá trình đồng hóa xảy ra nhiều hơn Sau khi rau quả đã tách khỏi cây mẹ thì chủ yếu xảy ra quá trình dị hóa Như vậy quá trình dị hóa là quá trình sinh học cơ bản xảy ra trong rau quả khi bảo quản tươi

Về bản chất hóa học, hô hấp là quá trình oxy hóa chậm các chất hữu cơ phức tạp Dưới tác dụng của enzyme các chất này bị thủy phân thành các chất đơn giản hơn và giải phóng năng lượng Người ta thấy rằng hầu hết các chất đều có thể tham gia vào

quá trình hô hấp (trừ protein), nhưng chủ yếu vẫn là các chất đường – nhất là đường đơn Các chất không phải đường tham gia trực tiếp vào chu trình hô hấp tạo nên các chất trung gian, không qua khâu chuyển hóa thành đường

- Quá trình hô hấp có oxy được gọi là hô hấp hiếu khí:

Tiếp theo, axetaldehyt tác dụng với nước sinh ra rượu etylic và axit axetic:

CH3CHO + H2O C2H5OH + CH3COOH

Axetaldehyt rượu etylic axit axetic

Mức độ của quá trình hô hấp được đánh giá bằng cường độ hô hấp Đó là số mg

CO2 thoát ra hoặc O2 hấp thu vào 1kg nguyên liệu rau quả trong một đơn vị thời gian (thường là giờ)

Những yếu tố ảnh hưởng đến cường độ hô hấp

1.1.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ môi trường càng cao thì cường độ hô hấp càng mạnh Sự phụ thuộc này biểu thị qua công thức:

dC/dt = k.C Trong đó C: cường độ hô hấp (mgCO2/kg.h)

t: nhiệt độ bảo quản (0C)

k: hệ số nhiệt độ (0C)

Giải tích phân ta có: lnC = k.t + A

A được xác định từ điều kiện ban đầu, khi t = 00C thì A = lnC0, với C0 là cường

độ hô hấp ở 00C, khi đó ta có: C = C0 exp(t.k)

Vì nhiệt lượng giải phóng ra do hô hấp tỉ lệ thuận với cường độ hô hấp nên giữa nhiệt lượng t với nhiệt lượng q có sự phụ thuộc sau:

Q = q0 exp(t.k)

Trong đó: q0 là nhiệt lượng tỏa ra khi bảo quản ở 0 0C (kJ/tấn.giờ)

Nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình hô hấp là rất đáng kể, có thể làm tăng nhiệt độ môi trường và thúc đẩy quá trình hô hấp

1.1.2 Thành phần không khí

Khí oxy càng nhiều thì cường độ hô hấp càng cao, trái lại khí oxy thấp, CO2 và

N2 cao thì cường độ hô hấp bị ức chế Sự có mặt của một số hydrocacbon không no như etylen làm cho cường độ hô hấp tăng nhanh

1.1.3 Độ ẩm và cường độ ánh sáng

Độ ẩm cao sẽ làm giảm cường độ hô hấp Còn cường độ ánh sáng tỷ lệ thuận với cường độ hô hấp

1.1.4 Diễn biến cường độ hô hấp trong quá trình phát triển rau quả

Từ khi hình thành đến khi bị phân hủy diễn biến quá trình hô hấp trải qua nhiều giai đoạn: giai đoạn đầu tiên là lúc bắt đầu quá trình hình thành cho đến khi quả phát

triển đầy đủ cả về khối lượng lẫn chất lượng Ở giai đoạn này cường độ hô hấp nhỏ nhất gọi là thời kì ngủ tĩnh, thời gian này dài hay ngắn tùy thuộc vào tính chất của từng loại quả Khi bắt đầu chín, cường độ hô hấp tăng nhanh và đạt cực đại khi quả chín hoàn toàn Tiếp theo quá trình phân hủy các chất Ở thời kì này cường độ hô hấp nói chung giảm, chỉ tăng một ít khi quả bị phân hủy hoàn toàn

1.2 Biến đổi hóa học

Trong thời gian bảo quản, hầu hết các thành phần hóa học của rau quả đều bị biến đổi do tham gia hô hấp hoặc do hoạt động của enzym

- Đường và tinh bột

Đường là thành phần chủ yếu tham gia vào quá trình hô hấp nên làm hàm lượng đường giảm đáng kể Tuy nhiên, trong một số loại hoa quả chứa nhiều tinh bột còn xanh, khi bảo quản mặc dù tham gia vào quá trình hô hấp nhưng lượng đường chẳng những không giảm mà còn tăng Đó là do khi quá trình chín lượng tinh bột chuyển hóa thành đường với tốc độ cao hơn tốc độ giảm đường do hô hấp [10]

- Biến đổi của axit

Trong quá trình bảo quản hàm lượng axit gảm dần do nó tham gia vào quá trình

hô hấp, đồng thời nó còn tham gia vào phản ứng tạo este để tạo mùi thơm cho rau quả Lượng axit giảm nên vi sinh vật dễ dàng tấn công vào rau quả hơn

- Biến đổi của sắc tố

Trong quá trình bảo quản rau quả thì sự biến đổi của sắc tố là rõ rệt nhất

Clorofin + HX Feofitin + MgX2

Clorofin bị phân giải, trong đó carotenoic và antoxian được tổng hợp tạo ra màu sắc đặc trưng cho rau quả khi chín

- Biến đổi của các vitamin

Sau khi thu hoạch hàm lượng vitamin có xu hướng giảm xuống đặc biệt là vitamin C Vitamin C bị oxy hóa dưới xúc tác của enzyme ascorbinoxidaza Mức độ tổn thất phụ thuộc vào nhiệt độ bảo quản, nhiệt độ này càng tăng thì hàm lượng vitamin

Giảm khối lượng tự nhiên chủ yếu là do bay hơi nước ra ngoài còn tổn thất các chất khô như đường và axit do chúng tham gia vào quá trình hô hấp

Tấc cả các lượng nhiệt sinh ra khi bảo quản rau quả tươi là do hô hấp Khoảng 2/3 lượng nhiệt này tỏa ra môi trường bên ngoài còn 1/3 thì dùng trong quá trình bay hơi nước, cung cấp năng lượng cho quá trình trao đổi chất và dự trữ ở dạng năng lượng hóa học (ATP)

2 Các phương pháp bảo quản rau quả tươi

2.1 Nguyên lý bảo quản rau quả [10]

Bảo quản rau quả tươi sau khi thu hoạch trong điều kiện môi trường khí quyển bình thường, chất lượng của chúng sẽ giảm dần và tiến tới hư hỏng dài hay ngắn tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: giống, loại rau quả, thời gian thu hái, điều kiện môi trường,… Nguyên nhân trực tiếp cơ bản dẫn đến sự hư hỏng thối rữa rau quả, đó là hiện tượng chín và hiện tượng nhiễm bệnh

Rau quả tươi sau khi hái vẫn tiếp tục quá trình chín như còn trên cây mẹ, tức là vẫn tiếp tục biến đổi theo chiều hướng tất yếu của chu trình sinh học (sinh ra – lớn lên – già – chết) Quá trình hô hấp của rau quả sau khi thu hái xảy ra càng cao thì hiện tượng chín càng nhanh chóng xảy ra Điều đó đồng nghĩa với thời hạn bảo quản của rau quả càng bị rút ngắn Thực tế cho thấy quả càng chín bao nhiêu thì càng trở nên mềm, sức chịu đựng tác động cơ học càng yếu là do quá trình chín enzym protopectinaza hoạt động mạnh thủy phân protopectin (là chất gắn các tế bào với nhau) thành pectin hòa tan, làm yếu dần mối liên kết giữa các tế bào thậm chí làm tế bào tách hẳn khỏi nhau dẫn đến hiện tượng chảy dịch lỏng Vì vậy, sức đề kháng bệnh lý của quá trình chín càng kém hơn nhiều so với quả chưa chín, đó là cơ hội để các vi sinh vật phát triển gây thối rữa hư hỏng nhanh chóng Như vậy, để kéo dài thời gian bảo quản nguyên liệu rau quả trước hết cần thực hiện theo nguyên tắc thứ nhất là kiềm hãm hoạt động sống, tức ức chế cường độ hô hấp, từ đó kìm hãm tốc độ chín và nảy mầm

Sự thối rữa của rau quả sau thu hái xảy ra chủ yếu là do nguyên nhân nhiềm bệnh (do vi sinh vật là nấm mốc) Như vậy, nguyên tắc thứ hai, để kéo dài thời gian bảo quản rau quả là: ức chế hoạt động sống, sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật

Như vậy, thực chất của phương pháp bảo quản là sự điều chỉnh các quá trình sinh học xảy ra trong rau quả tươi cũng như trong vi sinh vật Khi thay đổi điều kiện môi trường sẽ tác động đến các yếu tố vật lý, hóa học dẫn đến tiêu diệt hay ức chế, hoặc bảo toàn quá trình sống của rau quả

2.2 Các phương pháp bảo quản rau quả

2.2.1 Bảo quản ở điều kiện thường [10]

“Điều kiện thường” được hiểu là điều kiện nhiệt độ và độ ẩm tương đối bình thường của tự nhiên Nhiệt độ và độ ẩm tự nhiên hoàn toàn phụ thuộc vào sự cố biến động của khí hậu và thời tiết Phương pháp bảo quản rau quả ở điều kiện thường ít phù hợp với điều kiện ở Việt Nam Nói cách khác khí hậu Việt Nam hoàn toàn bất lợi cho việc lưu trữ rau quả sau khi thu hái vì nhiệt độ và độ ẩm rất cao (miền Bắc nhiệt độ trung bình là 23,30C và độ ẩm trung bình là 83,5%; miền Trung nhiệt độ trung bình là 25,10C và độ ẩm trung bình là 88,5%; miền Nam nhiệt độ trung bình là 270C và độ ẩm trung bình khoảng 82%) tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hô hấp của rau quả Tuy nhiên trong thực tế khi cần thiết chúng ta có thể giữ nguyên liệu ra ở điều kiện bình thường trước lúc phân phối đến người tiêu dùng hoặc trước khi chế biến công nghiệp

Bảo quản rau quả ở điều kiện bình thường hoàn toàn dựa vào nguyên lý bảo toàn

sự sống Thời hạn bảo quản phụ thuộc vào đặc tính sinh học của từng loại rau quả, phần lớn các loại rau quả chỉ bảo quản được ở điều kiện bình thường trong vài ngày Một trong những yếu tố quan trọng giữ chất lượng của rau quả khi bảo quản rau quả ở điều kiện thường là thông gió Thông gió nhằm tạo ra môi trường khí quyển xung quanh nguyên liệu cũng thoáng như không gian tự do, tức có nhiệt độ, độ ẩm, thành phần khí quyển trong khối nguyên liệu không khác với tự nhiên Ngoài ra rau quả cũng được che chắn khỏi tác động trực tiếp của ánh sáng để hạn chế nguyên nhân làm tăng cường độ hô hấp Để đảm bảo chế độ thông gió tự nhiên cũng như cưỡng bức, khối nguyên liệu cần được xếp sao cho có các kẽ hở để không khí có thể luồn vào Rau quả được đựng trong các sọt thưa xếp trên sàn thành lô có chiều cao 3 - 4 m Sàn kho cần kê cao tạo rãnh hút gió có chiều rộng khoảng 2 cm

2.2.2 Bảo quản lạnh [10]

Thực phẩm nói chung, rau quả nói riêng được bảo quản trong môi trường có nhiệt

độ từ 20 – 40 0C (giới hạn nóng lạnh) đến nhiệt độ gần điểm đóng băng của dịch bào trong nguyên liệu gọi là bảo quản lạnh

Bảo quản lạnh có thể kéo dài thời gian vì nhiệt độ 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 và ức chế sự sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật

Bảo quản lạnh là dựa vào nguyên lý tiềm sinh, phương pháp này được sử dụng phổ biến trên thế giới hiện nay vì đây là phương pháp có độ tin cậy cao, hiệu quả, ít làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và có thể bảo quản rau quả trong thời gian dài đặc biệt là khi kết hợp với các phương pháp bảo quản khác

Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là hao tốn năng lượng, tốn chi phí ban đầu để xây dựng kho

Bảo quản lạnh làm giảm quá trình chín của rau quả nhưng đối với một số loại rau quả không ngăn được quá trình nảy mầm, do vậy trong thực tế người ta thường sử dụng một số loại hóa chất ở những liều lượng khác nhau nhằm kéo dài thời gian bảo quản của rau quả

Thực tế cho thấy, khi sử dụng hóa chất phù hợp, rau quả có thể bảo quản được vài ngày ngay cả ở nhiệt độ thường, tuy nhiên nếu kết hợp xử lý hóa chất với bảo quản lạnh thì hiệu quả sẽ tăng lên rất nhiều

Ưu điểm của phương pháp này là đơn giản, dễ dùng Nhược điểm của việc sử dụng hóa chất như chất bảo quản là ở chỗ hóa chất có thể làm biến đổi phần nào chất lượng rau quả, tạo mùi vị không tốt và ảnh hưởng đến khả năng tự đề kháng của rau quả Quan trọng hơn là trong thời gian ngắn hoặc lâu dài có thể ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng

Hóa chất dùng để bảo quản rau quả tươi gồm có 2 nhóm:

- Nhóm thứ nhất gồm các loại hóa chất có khả năng chống nảy mầm hoặc diệt mầm như : M-1, MH – 40, rược nonilic

- Nhóm thứ hai gồm có các loại hóa chất có khả năng tiêu diệt, ức chế vi sinh vật như: KP – 2, topxin – M

Ngoài các hóa chất trên, trên thị trường thế giới còn xuất hiện nhiều chế phẩm mới có tác dụng chống mầm bệnh như: Mertect 90, Benlat, NF44, NF35, Carbendazim (CBZ), Bennomyl, Creso, NA7, MA07,… mỗi chất có tác dụng riêng với từng loại rau quả

Thời gian gần đây các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu và sử dụng hợp chất 1 – MCP (1 – Methylcyclopropen) để bảo quản rau quả Hợp chất này có thể ức chế hiệu quả hoạt động của etylen và cơ quan hấp thụ etylen trong rau quả Nhiều nghiên cứu trên thế giới cho thấy nó có tác dụng làm chậm quá trình chín của một số loại rau quả

có hô hấp đột biến như mận, chuối, bơ và cà chua

2.2.4 Bảo quản trong môi trường khí quyển được kiểm soát (CAS) và môi

trường khí quyển biến đổi (MAP) [10]

Bảo quản rau quả trong môi trường khí quyển được kiểm soát (CAS – Controlled Atmosphere Storage)

Đây là phương pháp bảo quản rau quả tươi trong môi trường khí quyển mà thành phần không khí như O2, CO2 được điều chỉnh hay được kiểm soát khác với điều kiện khí quyển bình thường

Phòng bảo quản phải kín, lạnh hoặc không lạnh, có hệ thống thông gió và cung cấp các khí O2, CO2 một cách tự động Vì tấc cả các thông số, kể cả nồng độ các khí, được đo và kiểm soát một cách chặt chẽ nên phương pháp này gọi là bảo quản trong khí quyển (hay môi trường) được kiểm soát

Phương pháp này được ứng dụng chủ yếu đối với táo, sau đó là cải bắp, xà lách, trái bơ, măng tây và chuối Do thiết bị đắt tiền, chi phí bảo quản cao và thay đổi đối với các loại và giống rau quả khác nhau nên phương pháp này ít phổ biến dù chất lượng bảo quản cao

Bảo quản rau quả trong môi trường khí quyển được biến đổi (MAP – Modified Atmosphere Packaging) [3]

Đây là phương pháp bảo quản rau quả được đựng trong túi màng mỏng PVC, PP,…có tính thấm lọc Thậm chí rau quả còn được đựng trong các container, được lót bằng vật liệu tổng hợp có tính thẩm thấu chọn lọc đối với các loại khí

Mức độ thẩm thấu của các loại màng rất khác nhau, phụ thuộc vào các loại màng,

độ dày của lớp màng Trong quá trình bảo quản do hô hấp làm hàm lượng O2 giảm, nồng độ CO2 tăng lên, hơi nước tăng và do chênh lệch hàm lượng các chất này với môi trường bên ngoài nên CO2 và hơi nước di chuyển ra, còn O2 di chuyển vào Khi đạt cân bằng nồng độ O2 đi vào bằng nồng độ O2 cần cho quá trình hô hấp, nồng độ CO2 đi ra bằng nồng độ CO2 thải ra do quá trình hô hấp MAP có các dạng như: thụ động, chủ động và hút chân không nhẹ

Có một vài phương pháp xử lý rau quả trước khi bảo quản bằng hai phương pháp CAS và MAP nói trên để kéo dài thời hạn bảo quản hơn nữa đó là xử lý rau quả bằng nhiệt, bằng dung dịch CaCl2 hoặc tạo màng sáp

2.2.5 Bảo quản bằng phương pháp chiếu xạ [3]

Nguyên lý của phương pháp bảo quản bằng chiếu xạ là: khi chiếu bức xạ vào sản phẩm thì một mặt vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt, mặt khác (đối với rau quả tươi) quá trình sinh lý, sinh hóa có thể bị ức chế làm chậm quá trình chín của rau quả và hạn chế hiện tượng nảy mầm Ngoài ra, nó còn tiêu diệt côn trùng hoặc động vật gây hại có ở rau quả tươi, nhờ vậy kéo dài thời hạn bảo quản

Ảnh hưởng của chiếu xạ đến thành phần và cấu trúc của rau quả như sau:

- Gluxit

Gluxit khá bền đối với chiếu xạ Tuy nhiên ở liều lượng chiếu xạ cao thì hình thành nhóm –COOH trong đường đơn như glucoza và biến đổi trạng thái từ đường thành axit Với liều lượng 10 Mrad thì protopectin sẽ chuyển thành pectin hòa tan Nếu liều lượng chiếu xạ trong khoảng 1 – 8 Mrad thì sự biến đổi thành phần của gluxit không nhiều hơn so với phương pháp chế biến nhiệt

- Các enzym

Các enzym tương đối bền với chiếu xạ, hàm lượng 8 Mrad thì hai enzym peroxidaza và catalaza vẫn chưa bị mất hoạt tính

- Các vitamin

Người ta thấy mức độ gây tổn thất vitamin do chiếu xạ cũng tương tự như là do nhiệt Vitamin C có thể bị phá hủy 50% Nhưng nếu trong môi trường nước nó chuyển thành dạng axit dehydroascorbic Vitamin A ở liều lượng chiếu xạ 1,25 Mrad thì tổn thất có thể lên tới 50% Vitamin E bị phá hủy đến 60% ở liều lượng chiếu xạ 3 Mrad Nhưng nếu môi trường chiếu xạ không có O2 thì nó hầu như không bị phân hủy Vitamin K có thể không bị thủy phân ở liều lượng bức xạ đến 5 Mrad

- Lipit và protein

Chiếu xạ có thể làm lipid bị oxy hóa và sản phẩm của quá trình oxy hóa lipid là các chất gây mùi ôi khét Còn protein sẽ bị phân giải, phân hủy thành sản phẩm cuối cùng (NH3, H2S) có mùi khó chịu Tuy nhiên mức độ biến đổi của lipid và protein cũng cũng không nhiều hơn khi gia nhiệt

- Trạng thái, màu sắc, mùi vị

Khi chiếu xạ rau quả sẽ bị mềm, liều lượng chiếu xạ càng cao thì rau quả bị mềm càng nhiều, màu sắc cũng bị biến đổi nhiều Một số rau quả như măng tây sẽ tạo mùi hăng khó chịu

Do những ảnh hưởng trên nên liều lượng chiếu xạ phù hợp là:

- Nếu rau quả có pH < 4,5 thì liều lượng chiếu xạ là 1 – 3 Mrad

- Nếu rau quả có pH > 4,5 thì liều lượng chiếu xạ là 4 – 5 Mrad

2.2.6 Bảo quản bằng màng tạo thành từ các hợp chất sinh học

Hiện nay trên thế giới có xu hướng nghiên cứu sử dụng các hợp chất sinh học là các polymer có nguồn gốc từ tinh bột, chitin, protein và lipid tạo màng bao để bảo quản rau quả Một trong những ưu điểm của phương pháp này là ít ảnh hưởng đến môi trường vì sau một thời gian bảo quản lớp màng bao này tự hủy Trong các hợp chất sinh học dùng để tạo màng, chitosan thu hút được nhiều sự chú ý vì khi tạo màng nó có

ưu điểm như hạn chế sự hô hấp của rau quả, kháng lại vi sinh vật, giảm thiểu hàm lượng etylen sinh ra và hạn chế biến đổi màu khi bảo quản và vận chuyển

Ngoài chitosan, người ta còn thường dùng các loại màng khác như màng sáp, màng hydrocolloid – lipid được tạo thành bằng cách trộn lẫn các loại dầu riêng biệt Đặc điểm của các loại màng này là không hòa tan trong nước nên hạn chế được quá trình bay hơi nước, hạn chế tốc độ hô hấp do đó làm chậm quá trình chín của rau quả Ngoài ra nó còn có tác dụng bảo quản rau quả khỏi trầy xước trong quá trình vận chuyển

III TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN RAU QUẢ BẰNG POLYME SINH HỌC

1 Khái niệm [9]

Polyme hay đại phân tử là các phân tử được tạo thành từ các đơn vị nhỏ hơn các monomer Polymer thường có dạng mạch thẳng với nhiều hình dạng khác nhau Một phân tử được xem là đại phân tử khi khối lượng phân tử của nó lớn hơn 10.000 g/mol Polyme sinh học là các đại phân tử có nguồn gốc từ sinh vật Hiện nay người ta thường sử dụng phương pháp bảo quản rau quả bằng màng sinh học Đó là những chế phẩm được nghiên cứu thành công với nguyên liệu trong nước, có thể sử dụng ở quy

mô công nghiệp lẫn quy mô gia đình, không độc hại và không gây ô nhiễm môi trường,

có thể giúp bảo quản rau, hoa, quả tươi lâu hơn mà vẫn giữ được những đặc trưng ban đầu

Kỹ thuật tạo màng sinh học là phương pháp tạo ra một dịch lỏng dạng composite, colloid hoặc nhũ tương rồi phủ lên bề mặt từng quả riêng rẽ bằng cách phun, nhúng hoặc xoa Khi dung dịch lỏng khô sẽ tạo ra một lớp màng mỏng gần như trong suốt trên bề mặt sẽ hạn chế hao hụt khối lượng tự nhiên và giảm quá trình thoát hơi nước

Do màng phủ tạo ra vùng vi khí quyển điều chỉnh xung quanh quả do đó làm thay đổi

sự trao đổi khí với môi trường xung quanh

Mục đích của việc sử dụng màng phủ:

- Làm giảm tổn thất khối lượng và giảm biến dạng do sự mất nước trong quá trình bảo quản Thay thế màng sáp tự nhiên trên mặt rau quả

- Làm giảm trao đổi khí (giảm khí oxy và tăng khí cacbonic) dẫn tới làm chậm quá trình chín hay già hóa

- Cải thiện hình thức bên ngoài

- Tăng độ tươi của rau quả

- Phòng ngừa tổn thương cơ học và nhiễm bệnh trong vận chuyển

- Duy trì chất lượng rau quả

Một số loại màng sinh học đƣợc sử dụng trong thực tế bao gồm: [11]

Các màng sinh học thường là các màng ăn được được làm từ một hoặc nhiều hơn trong 4 loại vật liệu đó là lipid, protein, polysaccharide và nhựa Ngoài ra các chất làm mềm dẻo như rượu polyhydric, sáp và các loại dầu được thêm vào nhầm cải thiện thêm tính linh hoạt và độ bền vững của các polyme (Andres,1984; Chuah et al, 1983; Cole, 1969; Gennadios and Weller,1990; Jokay et al ,1967; Schultz et al, 1949) Dưới đây là phần trình bày một số ví dụ cụ thể từ bốn loại vật liệu được sử dụng như là thành phần chính trong các màng phủ sinh học:

- Màng tạo từ thành phần chính là lipid chẳng hạn như sáp paraffin hoặc dầu, sáp ong, sáp cọ, sáp candelilla, paraffin được làm từ dầu thô và dùng để bao bọc rau quả dạng thô, dầu thực vật, axetyl hóa monoglyxeride, axit stearic, axit lauric hoặc este sucrose của axit béo Các màng này rất hiệu quả chống bay hơi nước tốt Các thành phần này được sử dụng rộng rãi cả trên trái cây và rau quả Một số màng lipid và hầu hết màng nhựa có thể gây ra điều kiện yếm khí ở nhiệt độ lưu trữ cao do đặc điểm không thấm khí của màng Các lipid được sản xuất từ động vật thường không phù hợp đối với các người ăn chay khi sử dụng các trái cây và rau quả phủ lớp màng này

- Màng tạo từ polysaccharide chẳng hạn như xenlulose, pectin, tinh bột, alginate, chitosan, carrageenan, gôm rất tốt để ngăn khí, tuy nhiên ngăn ẩm thì không tốt

- Màng thực phẩm từ protein chẳng hạn như casein, gelatin, đậu nành, zein, lòng trắng trứng,… là các màng tốt để chống sự khuếch tán hơi nước

- Có thể kết hợp hai hay nhiều vật liệu trên để cải thiện khả năng trao đổi khí và đặc tính thoát ẩm Ví dụ màng tổng hợp từ chitosan và một số axit có nhiệt độ sôi cao tạo thành muối chitosan – axit béo, màng này được thử nghiệm cho thấy tỷ lệ khuếch tán khí không bị ảnh hưởng nhiều và cải thiện được tính chống thấm nước của màng

2 Một vài polyme sinh học đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay

2.1 Màng chitosan

Chitosan là một dạng chitin đã bị khử axetyl, nhưng không giống chitin nó lại tan được trong dung dịch axit Chitin là một polyme sinh học có nhiều trong tự nhiên chỉ đứng sau xenluloza Cấu trúc hóa học của chitin gần giống với xenluloza Cả chitin và chitosan đều có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và cuộc sống, đặc biệt trong chế biến và bảo quản thực phẩm

Chitin có nguồn gốc từ chữ “chiton”, tiếng Hy Lạp có nghĩa là vỏ giáp Chitin là thành phần cấu trúc chính trong vỏ của động vật không xương sống trong đó có loài giáp xác (tôm, cua) Khi chế biến những loại hải sản giáp xác, lượng chất thải (chứa chitin) chiếm tới 50% khối lượng đầu vào và con số này tính trên toàn thế giới là 5,11 triệu tấn/năm

Vì vậy việc chế biến màng bảo quản chitosan đã giải quyết phần nào lượng chất thải trên, tương lai cho thấy tiềm năng phát triển của loại màng này là rất cao

2.1.2 Đặc tính của chitosan [4]

- Là polysaccharic có đạm, không độc hại, có khối lượng phân tử lớn

- Là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ theo các kích cỡ khác nhau

- Chitosan dạng bột có màu trắng ngà, dang vẩy màu trắng trong hay hơi vàng

- Chitosan có tính kiềm nhẹ, không tan trong nước, trong kiềm nhưng hòa tan hoàn toàn trong axit axetic loãng tạo thành dung dịch keo dương nhờ đó mà keo chitosan không bị kết tủa khi có mặt của một số ion kim loại nặng như Pb3+, Hg+

- Chitosan kết hợp với aldehyt trong điều kiện thích hợp để hình thành gel

- Chitosan phản ứng với axit đậm đặc tạo muối khó tan

- Chitosan kết hợp với iot trong môi trường H2SO4 cho phản ứng lên màu tím Đây là phản ứng dùng trong phân tích định tính chitosan

- Keo chitosan là một keo dương nên có tính chất kháng khuẩn, kháng nấm

2.1.3 Tác dụng của chitosan [4]

- Phân hủy sinh học dễ hơn chitin

- Chitosan và các dẫn xuất của chúng đều có tính kháng khuẩn như ức chế hoạt động của một số loại vi khuẩn như E Coli, diệt được một số loại nấm hại dâu tây, cà rốt, đậu và có tác dụng tốt trong bảo quản các loại rau quả có vỏ cứng bên ngoài

- Khi dùng màng chitosan dễ dàng điều chỉnh độ ẩm, độ thoáng không khí cho thực phẩm (nếu dùng bao gói bằng PVC thì mức cung cấp oxy bị hạn chế, nước sẽ bị ngưng đọng tạo môi trường cho nấm mốc phát triển)

- Màng chitosan khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với các loại chất dẻo vẫn được dùng làm bao gói

- Màng làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả Rau quả bị thâm là do quá trình lên men tạo ra các sản phẩm oxy hóa của oquinon Màng chitosan là ức chế hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của anthoxyanin, flavonornoid và tổng lượng các hợp chất của phenol ít bị biến đổi, giữ cho rau quả tươi lâu hơn

Ƣu điểm của màng chitosan:

- Dễ phân hủy sinh học

- Vỏ tôm là nguồn phế liệu tự nhiên dồi dào, rẻ tiền, có sẵn quanh năm, nên rất thuận tiện cho việc cung cấp chitin và chitosan

- Tận dụng phế thải trong chế biến thủy sản để bảo quản thực phẩm, góp phần giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường do các chất thải từ vỏ tôm gây ra

2.2 Carrageenan [6] [8]

2.2.1 Giới thiệu và cấu tạo

Carrageenan là một loại colloid thuộc nhóm phycocolloid có cấu trúc chung là một polymer mạch thẳng với liên kết luân phiên của β – D galactopyranora qua liên kết 1,3 và α - D - galactopyranora qua liên kết 1,4 Carrageenan được tạo thành chủ yếu nhờ mạch poly D - galactoza bị sulphate hóa có, phân tử lượng từ 500 ÷ 700 đvC Thị trường thế giới chủ yếu có 3 chủng loại carrageenan là kappa - carrageenan, lampa - carrageenan và iota - carrageenan, trong đó kappa - carrageenan chiếm thị phần lớn nhất (80%)

2.2.2 Tính chất

- Tính chất của một polymer

Carrageenan là một polymer mang điện tích âm được hình thành do quá trình đồng trùng hợp Khi thêm vào dung dịch carrageenan những chất điện phân thì dung dịch kém bền (giảm độ nhớt)

Carrageenan tan trong nước đặc biệt là trong nước nóng (có thể tan tới 100%), tuy

nhiên tính tan còn phụ thuộc vào loại carrageenan

Khả năng keo hóa của carrageenan nằm trung gian giữa agar và gelatin nhưng giống gelatine hơn Sự hình thành gel của dung dịch carrageenan là một quá trình nhiệt thuận nghịch, khi nhiệt độ cao hơn giá trị nhiệt độ tạo gel thì gel sẽ tan chảy (cân bằng

bị phá vỡ) Tuy nhiên khoảng cách nhiệt từ trạng thái gel đến tan chảy là một giá trị không đổi, một thí nghiệm cho biết giá trị này khoảng 5 - 220F

- Trong sản xuất sữa để làm tăng khả năng tạo nhũ

- Carrageenan được bổ sung vào bia, rượu, dấm làm tăng độ trong

- Trong sản xuất bánh mì, bánh bicquy, bánh bông lan… Carrageenan tạo cho sản phẩm có cấu trúc mềm xốp

- Trong công nghệ sản xuất chocolate: bổ sung Carrageenan vào để làm tăng độ đồng nhất, độ đặc nhất định

- Trong sản xuất kẹo: làm tăng độ chắc, độ đặc cho sản phẩm

- Trong sản xuất phomat, sản xuất các loại mứt đông, mứt dẻo Đặc biệt ứng dụng nhiều trong lĩnh vực chế biến thủy sản: Carrageenan được ứng dụng tạo lớp màng cho sản phẩm đông lạnh, làm giảm hao hụt về trọng lượng và bay hơi nước, tránh sự mất nước của thịt gia cầm khi bảo quản đông

-Carrageenan đã được ứng dụng để tạo gel với protein tạo cấu trúc, làm tăng tính dẻo dai, đồng nhất cho sản phẩm Đặc biệt nó đã thay thế được Borat trong sản xuất giò lụa mà vẫn đạt được các đặc tính công nghệ

2.3 Alginat [9]

2.3.1 Giới thiệu

Alginat là một polysaccharide được phát hiện lần đầu tiên do một nhà hóa học người Anh là E.C.C Stanford vào năm 1881 Có mặt trong thành phần cấu trúc của rong nâu và trong các nang polysaccharide của vi khuẩn, alginat có phân bố rộng trong tự nhiên Trong rong nâu, alginat có thể chiếm đến 40% khối lượng rong khô Nó có chức năng tạo độ chắc và độ mềm mại cho cây rong Các ứng dụng chủ yếu của alginat dựa trên tính chất tạo gel, tạo độ nhớt cho dung dịch, tạo ổn định và khả năng giữ nước

Nguồn lợi rong nâu để sản xuất alginat là các giống Ascophyllum, Durvillaea, Ecklonia, Laminaria, Macrocystis, Sargassum và Turbinaria

Khi hòa tan alginat natri vào nước, ta thu được một chất lỏng phi Newton Các nghiên cứu cho thấy dung dịch alginat trong nước thuộc loại chất lỏng pseudoplastic, tức là khi tăng tốc độ trượt thì độ nhớt giảm đi Điều này cho thấy các phân tử alginat

có sự định hướng theo chiều dòng chảy và giảm lực ma sát giữa chúng và chất lỏng Mặt khác khi tác động ứng suất không đổi theo thời gian, độ nhớt dung dịch alginat giảm xuống Điều này có nghĩa là dung dịch alginat có tính chất thixotropy Độ nhớt của dung dịch alginat chịu ảnh hưởng bởi các nhân tố chính là khối lượng phân tử, nồng độ alginat trong dung dịch, nhiệt độ, pH và sự có mặt các cation trong dung dịch

- Khối lượng phân tử: dung dịch alginat có độ nhớt 200 – 400 mPa.s là loại trung bình có ứng dụng rộng rãi nhất

- Nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng, độ nhớt dung dịch giảm với tốc độ 2,5% trên một độ Celsius Khi làm lạnh trở lại, độ nhớt quay lại gần bằng giá trị ban đầu Nếu duy trì nhiệt độ cao trên 500C trong thời gian đủ lâu thì sự thủy phân sẽ xảy ra và làm giảm độ nhớt vĩnh viễn

Dung dịch alginat có thể được làm đông và tan giá nhiều lần mà không làm thay đổi độ nhớt Nhưng nếu có mặt của ion canxi trên 0,5%, độ nhớt sẽ tăng và có thể tạo gel Khi đó các thay đổi làm đông và tan giá sẽ không thuận nghịch

- Độ pH: độ nhớt dung dịch alginat không bị ảnh hưởng khi pH biến thiên từ 5 –

11 Khi pH dưới 5, lực đẩy tĩnh điện giữa các mạch bị giảm, làm tăng độ nhớt của dung dịch Khi pH = 3 – 4 thì độ nhớt dung dịch tăng thêm Ở pH = 5, nếu trong dung dịch

có ion canxi thì sự tạo gel có thể xảy ra Nếu pH giảm nhanh từ 6 đến 2, sự kết tủa gel của axit alginic hình thành Khi pH > 11, hiện tượng depolymer hóa sẽ xảy ra chậm chạp và làm giảm độ nhớt

2.3.3 Kỹ thuật tạo gel:

Dùng muối chứa canxi có độ hòa tan thấp để giải phóng ion canxi chậm như canxi citrat Sau đó thêm vào một axit có độ hòa tan thấp như axit apidic Axit này làm cho pH giảm chậm, do đó giải phóng ion canxi từ từ Thời gian tạo gel có thể được điều khiển do tốc độ giải phóng ion canxi

Độ bền gel phụ thuộc vào nồng độ alginat, loại alginat, DP, nồng độ ion canxi

2.4 Agar [9]

2.4.1 Giới thiệu

Agar là một loại keo ưa nước được tách chiết từ một số loài rong biển thuộc ngành rong đỏ Nó không tan trong nước lạnh nhưng tan trong nước nóng Dung dịch agar 1,5% khi làm lạnh đến nhiệt độ khoảng 32 – 430C sẽ tạo gel và gel này sẽ nóng chảy ở 850C Agar là một polysaccharide cấu tạo từ các monomer là galactose trong đó các gốc bị sulphat hóa ở mức độ khác nhau

2.4.2 Tính chất

Agar là loại polymer sinh học có khả năng tạo gel lớn nhất trong môi trường nước

và cho gel chắc hơn các loại polyme khác với cùng nồng độ

Agar có khả năng tạo gel chỉ với môi trường nước mà không cần thêm bất kì tác nhân tạo gel nào

Gel agar có thể tồn tại trong một dải rộng từ pH 5 đến 8

Agar có độ bền nhiệt cao, cho phép chịu được chế độ thanh trùng trên 1000C Dung dịch agar 1,5% tạo gel ở nhiệt độ từ 32 đến 430C và nóng chảy ở 850C Gel agar không có mùi vị lạ và không cần dùng các ion tạo gel có vị gắt như kali, canxi

Agar có tính tương thích mùi và làm dậy mùi thực phẩm pha vào, do đó nó có tính chất cố định mùi của thực phẩm lâu dài trên gel

Gel agar ổn định và không kết tủa khi có các ion dương

 Người ta thường bổ sung chất kháng khuẩn tan trong nước và hóa dẻo bằng glyxerin sẽ rất hiệu quả trong việc kéo dài thời gian bảo quản của một số sản phẩm Mặc dù tương đối dày nhưng màng agar này không làm giảm hàm lượng ẩm của nguyên liệu [5]