ĐỀ TÀI KHÓA LUẬN-Tìm hiểu phương pháp bảo quản cà chua bằng màng bao chitosan

Rau quả chúng ta có sản lượng rất cao nhưng về mặt chất lượng thì rất kém như thường được thu hoạch khi chưa đến thời điểm thu hoạch, đa số trái cây thường không qua khâu kiểm tra chất l

TRANG 1

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề:

Sản phẩm trái cây của nước ta, đặc biệt trái cây của các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long có nhiều lợi thế về chủng loại, sản lượng và chất lượng của trái cây miền nhiệt đới nhưng việc bảo quản để xuất khẩu vào các thị trường lớn như Nhật,

Mỹ, EU… chưa ngang tầm với sản lượng thu hoạch hàng năm

Hiện nay, Nước ta chỉ có một số doanh nghiệp lớn và các siêu thị có phương thức tồn trữ trái cây ở nhiệt độ lạnh Còn lại đa số các vựa thu mua trái cây cũng như nông dân đều thu hoạch và bán trái cây theo tập quán, không có qui trình bảo quản sau thu hoạch Điều này gây ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng sản phẩm

và hiệu quả kinh tế Có nhiều nguyên nhân trong vấn đề này, trong đó việc bảo quản chưa được đầu tư về công nghệ và hệ thống thiết bị bảo quản một cách tương xứng với doanh nghiệp có thương hiệu trái cây xuất khẩu Thời gian gần đây vấn đề này được các nhà vườn rất quan tâm và các công trình nghiên cứu bảo quản trái cây sau thu hoạch cũng đang cho những kết quả khả quan

Rau quả chúng ta có sản lượng rất cao nhưng về mặt chất lượng thì rất kém như thường được thu hoạch khi chưa đến thời điểm thu hoạch, đa số trái cây thường không qua khâu kiểm tra chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm…Trong đó chỉ một số lượng trái tươi đủ tiêu chuẩn phẩm cấp được phân loại bảo quả ở kho lạnh có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp cho từng loại trái Đáng chú ý, hiện do nước ta có rất ít các kho bảo quản nên chí phí bảo quản trong các khâu thu hái, bao gói và vận chuyển lạnh để xuất khẩu rất cao

Sự hư hỏng trong quá trình bảo quản rau quả do các nguyên nhân sau đây: do hiện tượng chín sinh lý tự nhiên và hiện tượng nhiễm bệnh Đồng thời các yếu tố như vi sinh vật thâm nhập từ môi trường bên ngoài và cường độ hô hấp của quả nếu

hô hấp càng mạnh mẽ thì quá trình chín càng chóng xảy ra và thời hạn bảo quả càng

bị rút ngắn Rau quả trong quá trình bảo quản bị mất nước và bị tổn thương cơ học Bệnh cũng gây tổn thương tạo điều kiện cho nhiễm vi sinh vật thứ cấp càng gây hư

và vitamin

Trong những hướng nghiên cứu công nghệ bảo quản sau thu hoạch trái cây, rau quả nói chung và cà chua nói riêng thì việc kéo dài được thời gian bảo quản và quan trọng nhất là giữ được trạng thái, tính chất như của rau quả tươi được quan tâm hơn cả

Chitosan là một polyme được sản xuất từ đầu tôm, vỏ tôm, mai mực đó là những phụ phế phẩm của ngành chế biến thủy sản Chitosan thể hiện nhiều đặc tính đáng chú ý như có khả năng tạo màng thấm khí, khả năng diệt khuẩn cao và không hại cho người tiêu dùng khi sử dụng gói rau quả tươi, khi sử dụng đặc biệt phù hợp cho bảo quản rau quả tươi Do đó người ta nghiên cứu sử dụng chitosan làm màng bao trong bảo quản rau quả vì nó vừa thân thiện với môi trường vừa an toàn thực phẩm

1.2 Mục đích khóa luận:

Tìm hiểu phương pháp bảo quản cà chua bằng màng bao chitosan

1.3 Mục tiêu:

TRANG 3

 Quy trình sản xuất chitin – chitosan từ vỏ tôm Trong đó qúa trình thủy phân

vỏ tôm được thực hiện bằng enzyme protease

 Tổng quan về ứng dụng của chitosan trong bảo quản cà chua

 Xây dựng quy trình để bảo quản cà chua bằng chitosan đơn giản và tiết kiệm

1823 Odier đã phân lập được một chất từ bọ cánh cứng và ông gọi là chitin hay

“chitine” có nghĩa là lớp vỏ Nhưng không phát hiện sự có mặt của Nitơ, cuối cùng

cả Bracannot và Odier đều cho rằng cấu trúc của chitin giống cấu trúc của xenluloza[21]

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[21]

Việc nghiên cứu về dạng tồn tại, cấu trúc, tính chất lý hoá ứng dụng của chitosan đã được công bố từ những năm 30 của thế kỷ XX Những nước đã thành công trong lĩnh vực nghiên cứu sản xuất chitosan đó là: Nhật, Mỹ, Trung Quốc, Ấn

Độ, Pháp Nhật Bản là nước đầu tiên trên thế giới năm 1973 sản xuất 20 tấn/năm, và đến nay đã lên tới 700 tấn/năm, Mỹ sản xuất trên 300 tấn/năm Theo Know năm

1991 thì thị trường có nhiều triển vọng của chitin, chitosan là Nhật Bản, Mỹ, Anh, Đức Nhật được coi là nước dẫn đầu về công nghệ sản xuất và buôn bán chitin, chitosan Người ta ước tính sản lượng chitosan sẽ đạt tới 118000 tấn/năm: trong đó Nhật, Mỹ là nước sản xuất chính[14]

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu và sản xuất chitin, chitosan và ứng dụng của chúng trong sản xuất phục vụ đời sống là một vấn đề tương đối mới mẻ ở nước ta Vào những năm 1978-1980, trường Đại học Thủy sản Nha Trang đã công bố quy trình sản xuất chitosan của tác giả Đỗ Minh Phụng đã mở đầu bước ngoặc quan trọng trong việc nghiên cứu, tuy nhiên chưa có ứng dụng nào thực tế trong sản xuất[7]

TRANG 5

2.1.2 Nguồn chitosan

Chitosan là sản phẩm từ vỏ tôm cua, mai mực …phụ phế phẩm chế biến thủy sản trước kia nó là chất thải rắn gây ô nhiễm môi trường Phát hiện từ phụ phế phẩm này có thể sản xuất chitin và chitosan là những polysaccharide tự nhiên có nhiều đặc tính quý gồm kháng khuẩn, tạo màng bao để bảo quản trái cây rau quả…Từ các công trình nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên toàn thế giới đã chứng minh trong vỏ tôm có chứa 27% chất chitin, từ chitin này họ có thể chiết tách thành chất chitosan

Nước ta có bờ biển dài sản lượng khai thác thủy sản là 2.45 triệu tấn, sản lượng nuôi trồng thủy hải sản là 2.57 triệu tấn ước tính hàng năm Việt Nam Tôm

là mặt hàng chế biến chủ lực của nghành thủy sản Việt Nam chủ yếu là tôm đông lạnh Theo báo cáo của bộ thủy sản dự báo sản lượng tôm năm 2011 là 403600 tấn tùy thuộc vào sản phẩm chế biến và sản phẩm cuối cùng, phế liệu tôm có thể lên tới

40 – 70% khối lượng nguyên liệu Tương ứng với sản lượng hàng năm sẽ có khối lượng phế liệu khổng lồ gồm đầu và vỏ tôm được tạo ra.Việt Nam lượng phế thải vỏ tôm từ các nhà máy tôm đông lạnh khoảng 30.000 tấn (theo Nguyễn Ngọc Tú-“Báo cáo tại hội nghị bỏng toàn quốc lần thứ 3”)

Ngày nay, nghề nuôi tôm và chế biến tôm đông lạnh ở nhiều nước trên thế giới đang phát triển và nhất là ở Việt Nam Song song với nó, mỗi năm lại có hàng triệu tấn vỏ tôm bị vứt bỏ, nhưng bên trong nó lại chứa cả một kho tàng quý báu chất Chitosan- hữu dụng cho nhiều ngành kinh tế

Trữ lượng chitin trong thiên nhiên ước tính 100 tỉ tấn/ năm nhưng lượng tiêu thụ chỉ có 1100-1300 tấn/năm, điều này chứng tỏ, nguyên liệu để khai thác là rất dồi dào Sản phẩm tôm đông lạnh chiếm sản lượng lớn nhất trong các sản phẩm đông lạnh Chính vì vậy, vỏ tôm là nguồn nguyên liệu tự nhiên rất dồi dào, rẻ tiền, có sẵn quanh năm, nên rất thuận tiện cho việc cung cấp chitin và chitosan Các công trình nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thế giới đã chứng minh, trong vỏ tôm có chứa 27% chất Chitin, từ chất Chitin này, họ có thể chiết tách thành chất Chitosan[3]

TRANG 6

Chitin được xem là polymer tự nhiên quan trọng thứ hai của thế giới, có nhiều thứ hai thế giới (chỉ sau xenlulo) Là một polymer động vật được tách chiết và biến tính từ vỏ các loài giáp xác (tôm, cua, hến, trai, sò, mai mực, đỉa biển…), màng

tế bào nấm họ Zygemycetes, các sinh khối nấm mốc, một số loài tảo …

Chitosan thương mại có nguồn gốc từ vỏ tôm và động vật giáp xác biển khác Chitosan được sản xuất bằng khử acetyl (deacetylation) của chitin, đó là yếu tố cơ cấu trong các bộ xương ngoài của của động vật giáp xác (cua, tôm, mai mực…) và thành tế bào của nấm Mức độ deacetylation (%DD) có thể được xác định bằng phổ NMR, và DD% trong chitosan thương mại là khoảng 6- 10%

2.1.3 Công thức cấu tạo

2.1.3.1 Cấu trúc hóa học của chitin

Chitin là polysaccarit mạch thẳng, có thể xem như là dẫn xuất của xenlulozơ, trong đó nhóm (-OH) ở nguyên tử C(2) được thay thế bằng nhóm axetyl amino (-NHCOCH3) (cấu trúc I) Như vậy chitin là poly (N-axetyl-2-amino-2-deoxi-β-D-glucopyranozơ) liên kết với nhau bởi các liên kết b-(C-1-4) glicozit Trong đó các mắt xích của chitin cũng được đánh số như của glucozơ:

Hình 2.1: Cấu trúc hoá học của chitin

Phụ thuộc vào nguồn gốc đặc điểm từng vùng, chitin xuất hiện với hai loại cấu trúc đặc trưng, gọi là dạng α và dạng β Sự khác nhau giữa hai dạng này được nhận biết bằng các phương pháp phổ nghiệm như phổ hồng ngoại, phổ NMR chụp trạng thái rắn kết hợp với XRD Một dạng thứ ba kém phổ biến hơn là γ-chitin, nhưng xuất phát từ các số liệu phân tích, người ta vẫn cho rằng dạng thứ ba chỉ là một loại khác trong cấu trúc của α-chitin

TRANG 7

α-chitin phổ biến nhất trong tự nhiên, nó có mặt trong vỏ tôm, trong các loài nhuyễn thể thức ăn của cá voi, trong dây chằng (tendon) và vỏ của tôm hùm và cua cũng như trong biểu bì của các loại côn trùng … Hiếm hơn là dạng β-chitin, được tìm ra trong protein của mực ống[5]

Hình 2.2: Sắp xếp các mạch trong phân tử chitin

2.1.3.2 Cấu trúc hoá học của chitosan và một vài dẫn xuất

Chitosan là dẫn xuất đề axetyl hoá của chitin, trong đó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C(2) Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết b-(1-4)-glicozit, do vậy chitosan có thể gọi là poly β-(1-4)-2-amino-2-deoxi-D-glucozơ hoặc là poly β-(1-4)-D- glucozamin (cấu trúc III)

Hình 2.3: Cấu trúc chitosan (poly b-(1-4)-D- glucozamin)

 Công thức phân tử: (C6H11O4N)n

 Phân tử lượng: Mchitosan =(161,07)n

Tuy nhiên, trên thực tế thường có mắt xích chitin đan xen trong mạch cao phân

tử chitosan (khoảng 10%) Vì vậy công thức chính xác của chitosan được thể hiện như sau:

β chitin

TRANG 8

Trong đó tỷ lệ m/n phụ thuộc vào mức độ deacetyl hóa

chế phẩm này còn có tên là PDP: Poly-  - (1  4) – D- glucosamin Hay còn gọi là Poly- - (1- 4) – 2 – amino – 2- desoxy – D- glucosa Dưới đây là công thức cấu tạo của các dẫn xuất:

 Dẫn xuất N,O- Cacboxymetylchitin:

Hình 2.4: Dẫn xuất N,O- Cacboxymetylchitin

 Dẫn xuất N,O-cacbonxymetylchitosan:

Hình 2.5: Dẫn xuất N, O-cacbonxymetylchitosan

 Dẫn xuất: N,O-axylchitosan:

TRANG 9

Hình 2.6: Dẫn xuất: N, O-axylchitosan

 Dẫn xuất N-metylchitosan:

Hình 2.7: Dẫn xuất N-metylchitosan

 So sánh cấu trúc chitin, chitosan, xenluloza:

Hình 2.8: Cấu trúc chitin, chitosan, xenluloza 1: Chitin, 2: Chitosan, 3: Xenluloza

2.1.4 Độ deaxetyl hóa- DD (Degree of deaxetylation)

Là tỷ lệ thay thế nhóm (-NHCOCH3) bằng nhóm (-NH2) trong phân tử Chitin

 Dựa vào phổ cộng hưởng từ hạt nhân proton (H-NMR)

 Phổ hồng ngoại IR

 Chưng cất chitin, chitosan với axit photphoric

 Phản ứng tạo màu với ninhidrin

 Xác định theo Nitơ

2.1.5 Tính chất chung

- Khi hoà tan trong dung dịch acid acetic loãng sẽ 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+…

- Nhiệt độ nóng chảy 309- 311oC

TRANG 11

- Trọng lượng phân tử trung bình: 10.000- 500.000 Dalton (Li, 1997- Onsoyen và Skaugrud, 1990) tùy loại Loại PDP có trọng lượng phân tử trung bình (M) từ 200.000 đến 400.000 hay được dùng nhiều nhất trong y tế và thực phẩm [3]

- Chitosan là một polymer mang điện tích dương nên được xem là một polycationic (pH< 6.5), có khả năng bám dính trên bề mặt có điện tích âm như protein, aminopolysaccharide (alginate), acid béo và phospholipid nhờ sự có mặt của nhóm amino (NH2)

- Chitosan thương mại ít nhất phải có mức DD (degree of deacetylation) hơn 70%

- Chitosan có tính chất cơ học tốt, không độc, dễ tạo màng, có thể tự phân huỷ sinh học, có tính hoà hợp sinh học cao với cơ thể

Chitosan có màu trắng hay vàng nhạt, không mùi vị Không tan trong nước, dung dịch kiềm và axit đậm đặc nhưng tan trong acid loãng (pH6), tạo dung dịch keo trong, có khả năng tạo màng tốt, nhiệt độ nóng chảy 309 – 311 0C

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 PE thì mức cung cấp oxy bị hạn chế, nước

sẽ bị ngưng đọng tạo môi trường cho nấm mốc phát triển)

Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo vẫn được dùng làm bao gói

TRANG 12

Màng chitosan làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả Rau quả sau khi thu hoạch sẽ dần dần bị thâm, làm giảm chất lượng và giá trị Rau quả bị thâm là do quá trình lên men tạo ra các sản phẩm polyme hóa của oquinon Nhờ bao gói bằng màng chitosan mà ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành

phần của anthocyamin, flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ

cho rau quả tươi lâu hơn

2.1.7 Tính chất hoá học của chitin/chitosan

Trong phân tử chitin/chitosan có chứa các nhóm chức -OH, -NHCOCH3trong các mắt xích N-axetyl-D-glucozamin và nhóm –OH, nhóm -NH2 trong các mắt xích D-glucozamin có nghĩa chúng vừa là ancol vừa là amin, vừa là amit Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế O-, N

Mặt khác chitin/chitosan là những polime mà các monome được nối với nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glicozit; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hoá học như: acid, bazơ, tác nhân oxy-hóa và các enzyme thuỷ phân

2.1.7.1 Các phản ứng của nhóm –OH

- Dẫn xuất sunfat

- Dẫn xuất O-axyl cuả chitin/chitosan

- Dẫn xuất O–tosyl hoá chitin/chitosan

2.1.7.2 Phản ứng ở vị trí N

- Phản ứng N-axetyl hoá chitosan

- Dẫn xuất N-sunfat chitosan

- Dẫn xuất N-glycochitosan (N-hidrroxy-etylchitosan)

- Dẫn xuất acroleylen chitossan

- Dẫn xuất acroleylchitosa

2.1.7.3 Phản ứng xảy ra tại vị trí O, N

- Dẫn xuất O, N–cacboxymetylchitosan

TRANG 13

- Dẫn xuất N, O-cacboxychitosan

- Phản ứng cắt đứt liên kết β-(1-4) glicozit

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

- Chitosan tác dụng với Iốt trong môi trường H2SO4 cho phản ứng lên màu tím Đây là phản ứng dùng trong phân tích định tính chitosan

2.1.7.4 Khả năng hấp phụ tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp của chitin/ chitosan

- Trong phân tử chitin/chitosan và một số dẫn xuất của chitin có chứa các nhóm chức mà trong đó các nguyên tử Oxi và Nitơ của nhóm chức còn cặp electron chưa

sử dụng, do đó chúng có khả năng tạo phức, phối trí với hầu hết các kim loại nặng

và các kim loại chuyển tiếp như: Hg2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+,Ni2+,Co2+ Tuỳ nhóm chức trên mạch polyme mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau

- Ví dụ: với phức Ni(II) với chitin có cấu trúc bát diện với số phối trí bằng 6, còn phức Ni(II) với chitosan có cấu trúc tứ diện với số phối trí bằng 4

Hình 2.10: Phức của chitosan với kim loại

2.1.7.5 Phản ứng đặc trưng khác của chitosan

 Khử amin nhờ: Ba(BrO)2, AgNO3, N2O2…

 Cắt mạch bởi acid, enzyme, bức xạ

 Chitosan phản ứng với acid đậm đặc tạo muối khó tan

 Chitosan tác dụng với Iốt trong môi trường H2SO4 cho phản ứng lên màu tím Đây là phản ứng dùng trong phân tích định tính chitosan

2.1.8 Tính chất sinh học của chitosan

- Vật liệu Chitosan có nguồn gốc tự nhiên, không độc, dùng an toàn cho người

- Chúng có tính hòa hợp sinh học cao với cơ thể, có khả năng tự phân huỷ sinh học

- Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: có khả năng hút nước, giữ ẩm, tính kháng nấm, tính kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau, kích thích sự phát triển tăng sinh của tế bào, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện nghèo dinh dưỡng, tác dụng cầm máu, chống sưng u

- Chitosan không những ức chế các vi khuẩn gram dương, gram âm mà cả nấm men và nấm mốc 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 Khả năng kháng khuẩn của chitosan và dẫn xuất của nó đã được nghiên cứu bởi một số tác giả, trong đó cơ chế kháng khuẩn cũng đã được giải thích trong một số trường hợp Mặc dù chưa có một giải thích đầy đủ cho khả năng kháng khuẩn đối với tất cả các đối tượng vi sinh vật, nhưng hầu hết đều cho rằng khả năng kháng khuẩn liên quan đến mức độ hấp phụ chitosan lên bề mặt tế bào Trong đó, chitosan hấp phụ lên bề mặt vi khuẩn gram âm tốt hơn vi khuẩn gram dương Một số cơ chế đã được giải thích như sau:

+ Nhờ tác dụng của những nhóm NH3+ trong chitosan lên các vị trí mang điện

âm ở trên màng tế bào vi sinh vật, dẫn tới sự thay đổi tính thấm của màng tế bào

TRANG 15

làm cho quá trình trao đổi chất qua màng tế bào bị ảnh hưởng Lúc này, vi sinh vật không thể nhận các chất dinh dưỡng cơ bản cho sự phát triển bình thường như glucose dẫn đến mất cân bằng giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào và cuối cùng dẫn đến sự chết của tế bào

+ Chitosan có thể ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn do có khả năng lấy đi các ion kim loại quan trọng như Cu2+, Co2+, Cd+ của tế bào vi khuẩn nhờ hoạt động của các nhóm amino trong chitosan có thể tác dụng với các nhóm anion của bề mặt thành tế bào Như vậy vi sinh vật sẽ bị ức chế phát triển do sự mất cân bằng liên quan đến các ion quan trọng [16]

+ Điện tích dương của những nhóm NH3+ của glucosamine monomer ở pH< 6.3 tác động lên các điện tích âm ở thành tế bào của vi khuẩn, dẫn đến sự rò rỉ các phần tử ở bên trong màng tế bào Đồng thời gây ra sự tương tác giữa sản phẩm của quá trình thuỷ phân có khả năng khuếch tán bên trong tế bào vi sinh vật với AND dẫn đến sự ức chế mARN và sự tổng hợp protein tế bào

+ Chitosan có khả năng phá huỷ màng tế bào thông qua tương tác của những nhóm NH3+ với những nhóm phosphoryl của thành phần phospholipid của màng tế bào vi khuẩn

- Có tác dụng làm giảm đáng kể số lượng vi sinh vật tổng số trên bề mặt thực phẩm Với hàm lượng 1,5% đã giảm số lượng vi sinh vật trên bề mặt cam là 93%, trên bề mặt quýt là 96%, trên bề mặt cà chua là 98% …

- Ngoài ra, Chitosan còn có tác dụng làm giảm cholesterol và lipid máu, làm to vi động mạch và hạ huyết áp, điều trị thận mãn tính, chống rối loạn nội tiết

- Chitosan là chất thân mỡ có khả năng hấp thụ dầu mỡ rất cao có thể hấp thu đến gấp 6-8 lần trọng lượng của nó Chitosan nhỏ phân tử có điện tích dương nên có khả năng gắn kết với điện tích âm của lipid và acid mật tạo thành những chất có phân tử lớn không bị tác dụng bởi các men tiêu hóa và do đó không bị hấp thụ vào cơ thể

mà được thải ra ngoài theo phân qua đó làm giảm mức cholesterol nhất là cholesterol, acid uric trong máu nên có thể giúp ta tránh các nguy cơ bệnh tim mạch, bệnh gút, kiểm soát được tăng huyết áp và giảm cân

LDL-TRANG 16

- Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các peptide- insulin, kích thích việc tiết ra insulin ở tuyến tụy nên Chitosan đã dùng để điều trị bệnh tiểu đường Nhiều công trình đã công bố khả năng kháng đột biến, kích thích làm tăng cường hệ thống miễn dịch cơ thể, khôi phục bạch cầu, hạn chế sự phát triển các tế bào u, ung thư, HIV/ AIDS

- Chitosan chống tia tử ngoại, chống ngứa

- Chitosan là vật liệu hoà hợp sinh học cao, nó là chất mang lý tưởng trong

hệ thống vận tải thuốc, không những sử dụng cho đường uống, tiêm tĩnh mạch, tiêm bắp, tiêm dưới da, mà còn ứng dụng an toàn trong ghép mô

- Chitosan với trọng lượng phân tử thấp để tiêm tĩnh mạch, không thấy có tích lũy ở gan Loại Chitosan có DD =50 %, có khả năng phân huỷ sinh học cao, sau khi tiêm vào ổ bụng chuột, nó được thải trừ dễ dàng, nhanh chóng qua thận và nước tiểu, Chitosan không phân bổ tới gan và lá lách

- Những lợi điểm của Chitosan: tính chất cơ học tốt, không độc, dễ tạo màng,

có thể tự phân hủy sinh học, hoà hợp sinh học không những đối với động vật mà còn đối với các mô thực vật, là vật liệu y sinh tốt làm mau liền vết thương

- Chitosan không độc hoặc độc tính rất thấp trên xúc vật thực nghiệm và nó

có thể được sử dụng an toàn trên cơ thể người

2.1.10 Sản xuất chitosan

2.1.10.1 Nguyên liệu

Nguồn nguyên liệu phong phú nhất để sản xuất chitosan là từ phế liệu của ngành thủy sản: từ vỏ các loài giáp xác (tôm, cua, hến, trai, sò, mai mực, đỉa biển ) [1]

TRANG 17

Bảng 2.1: Hàm lượng chitin trong vỏ một số động vật giáp xác

(Theo: Chitosan-Its productinal and potential zakaria M.B)

2.1.10.2 Quy trình công nghệ sản xuất chitosan bằng phương pháp hóa học

STT Phân loại Hàm lượng chitin theo trọng lượng (%)

Khử khoáng HCL 1N trong 30 phút ở nhiệt độ phòng

Rửa xong rồi khử màu

Rửa và sấy

Deacetyl hóa NaOH 50% trong

4 giờ, 110-1200C Rửa sấy

Nguyên liệu

Chitin

Chitosan

TRANG 19

Hiện nay sản xuất chitin – chitosan chủ yếu bằng phương pháp hóa học bao gồm các quá trình chính sau:

 Qúa trình loại protein

Ta tiến hành loại bỏ hoàn toàn protein bằng dung dịch NaOH 3%, protein bị kiềm thủy phân thành các amin tự do tan và được loại ra theo quy trình rửa trôi Lượng NaOH 3% cho vào đến khi ngập toàn bộ vỏ tôm và kiểm tra pH = 11 – 12 là được để đảm bảo việc loại bỏ protein được hoàn toàn Đun ở nhiệt độ 90 - 950C trong 3.5 – 4h (trong quá trình nung lưu ý vấn đề trào dung môi do tạo bột nhiều và mùi bay ra khó chịu ) sản phẩm sau khi nung được rửa sạch bằng nước thường hoặc nước cất đến Ph = 7

Tiếp đó chúng tôi tiến hành rửa trung tính, nhằm mục đích rửa trôi hết các , muối natri, các amin tự do và NaOH dư Sấy khô ở 600C thu được chitin thô

 Qúa trình khử khoáng

Trong vỏ tôm thành phần chủ yếu là muối 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 H2SO4 sẽ tạo muối khó tan nên ít sử dụng, người

ta dùng HCL để khử khoáng theo các phả ứng sau:

MgCO3 + 2HCl = MgCl2 + CO2 + H2O

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 + H2O

Ca3(PO4)2 + 6HCl = 3CaCl2 + 2H3PO4

Trong quá trình rửa thì muối Cl- tạo thành được rửa trôi, nồng độ acid HCL

có ảnh hưởng lớn đến chất lượng của chitosan thành phẩm, đồng thời có ảnh hưởng lớn đến thời gian và hiệu quả khử khoáng Nếu nồng độ HCL cao sẽ rút ngắn được thời gian khử khoáng nhưng sẽ làm cắt mạch do có hiện tượng thủy phân các liên kết β- (1-4) glucozit để tạo thành tạo ra các polymer có trọng lượng phân tử trung bình thấp, có khi thủy phân triệt để đến glucosamin Ngược lại nếu nồng độ HCL

độ tinh khiết không cao

 Qúa trình tẩy màu ( loại bỏ astaxanthin )

Chitin thô có màu hồng nhạt do có sắc tố astaxanthin Do chitin ổn định với các chất oxy hóa như thuốc tím (KMnO4) oxy già (H2O2) nước javen (NaOCl + NaCl), Na2S2O3, CH3COCH3…lợi dụng tính chất này ta sử dụng để khử màu chitin

 Điều chế chitosan

Qúa trình điều chế chitin thành chitosan thực chất là quá trình deaety hóa chitin, chuyển hóa nhóm –NHCOCH3 thành nhóm NH2 và loại bỏ nhóm –CH3CO, chuyển hóa thành muối natri CH3COONa Để thực hiện được quá trình deacetyl hóa hoàn toàn, người ta sử dụng NaOH đậm đặc 50% thời gian 4h nhiệt độ ở 110 – 120

0C

Ở dây dựa vào tính chất chitosan tan được trong dung dịch acid loãng tạo thành dung dịch keo trong suốt, trong khi chitin không tan do đó ta có thể sơ bộ kiểm tra mức độ chuyển hóa chitin thành chitosan bằng cách lấy một ít sản phẩm cho vào CH3COOH 1% Nếu sản phẩm tan tạo thành dung dịch keo trong suốt là được Sau đó rửa trung tính và sấy khô, chitosan thu được có màu trắng sáng Qúa

trình điều chế chitosan từ chitin cho hiệu suất tương đối cao ( 60 –75%)

2.1.10.3 Quy trình công nghệ sản xuất chitosan sử dụng enzyme prtease

Khử khoáng HCL 1N trong 30 phút ở nhiệt độ phòng

Rửa xong rồi khử màu

Thủy phân protein (dùng enzyme protease 13% tỷ lệ w/v

= 1/5, pH =5- 5.5 nhiệt độ 70 -800C trong thời gian 4 giờ

Chitosan

Công đoạn khử Protein ở đây chúng ta dùng phương pháp sinh học, đó là khử protein bằng enzyme protease với nồng độ 13% tỷ lệ w/v = 1/5 với nồng độ pH thích hợp từ 5- 5.5 ở nhiệt độ 70 -800C trong thời gian 4 giờ Trong phương pháp này người ta có thể dùng các chế phẩm enzyme protease hoặc hiện nay người ta đang nghiên cứu sử dụng các chủng vi vật để phân hủy protein Ưu điểm của phương pháp sinh học là sạch, giảm chi phí, tạo những chất thải hữu cơ dễ phân hủy nhưng lượng protein tách ra không triệt để

Qúa trình khử khoáng được thực hiện tương tự như quy trình công nghệ sản xuất chitosan bằng phương pháp hóa học

Phương pháp cơ học được thực hiện tương tự như quy trình công nghệ sản xuất chitosan bằng phương pháp hóa học

Qúa trình tẩy màu được thực hiện tương tự như quy trình công nghệ sản xuất chitosan bằng phương pháp hóa học

Qúa trình deacetyl hóa được thực hiện tương tự như quy trình công nghệ sản xuất chitosan bằng phương pháp hóa học Ngoài ra quá trình deacetyl bằng enzyme deacetylase nhưng hiệu quả không bằng phương pháp hóa học

 Quy trình phân tích nguyên liệu :

 Xác định độ ẩm của vỏ tôm khô chi tiết theo mục A trong phụ lục

 Xác định hàm lượng tro trong vỏ tôm khô tuyệt đối chi tiết theo mục B trong phụ lục

 Xác định hàm lượng Ca và P trong mẫu tôm khô tuyệt đối chi tiết theo mục

C trong phụ lục

 Viện khoa học Việt Nam kết hợp với xí nghiệp thủy sản Hà Nội: sản xuất chitin

ứng dụng trong nông nghiệp

 Trung tâm công nghệ sinh học và sinh học thủy sản phối hợp với đại học y dược thành phố Hồ Chí Minh, phân viện khoa học Việt Nam, viện khoa học nông nghiệp

Việt Nam

2.1.11 Ứng dụng của chitosan

2.1.11.1 Các ứng dụng của Chitosan trong công nghệ thực phẩm

Trong công nghệ thực phẩm, vật liệu Chitosan được dùng để bảo quản đóng gói thức ăn, để bảo quản hoa quả tươi vì nó tạo màng sinh học không độc Người ta

đã tạo màng Chitosan trên quả tươi để bảo quản quả đào, quả lê, quả kiwi, dưa chuột, ớt chuông, dâu tây, cà chua, quả vải, xoài, nho

Là một polyme dùng an toàn cho người, lại có hoạt tính sinh học đa dạng, Chitosan đã được đưa vào thành phần trong thức ăn: sữa chua, bánh kẹo, nước ngọt

Nhật bản đã có những sản phẩm ăn kiêng có chứa Chitosan để làm giảm cholesterol và lipid máu, giảm cân nặng, chống béo phì, dùng để tránh nguy cơ mắc bệnh tim mạch, tiểu đường (bánh mỳ, khoai tây chiên, dấm, nước chấm ) đã có bán rộng rãi trên thị trường

Cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ (USEPA) đã cho phép Chitosan không những được dùng làm thành phần thức ăn, mà còn dùng cả trong việc tinh chế nước uống Năm 1983, Bộ thuốc và thực phẩm Mỹ (USFDA) đã chấp nhận Chitosan được dùng làm chất phụ gia trong thực phẩm và dược phẩm [14]

Tóm lại, chế phẩm Chitosan đƣợc dùng trong thực phẩm

 Dùng để bảo quản thực phẩm, hoa quả, rau tươi

 Lọc trong các loại nước quả ép, bia, rượu vang, nước giải khát

 Là thành phần bổ dưỡng đưa vào thực phẩm, thức ăn, bánh kẹo, nước giải khát

 Dùng làm thuốc bổ dưỡng cơ thể (functional food, functional drug) để giảm cholesterol máu, lipid máu, hạ huyết áp, giảm cân nặng, chống béo phì, tăng cường miễn dịch cơ thể, điều trị bệnh tiểu đường, phòng chống u và ung thư

 Là phụ gia không độc để bảo quản thực phẩm khỏi thiu thối

2.1.11.2 Ứng dụng trong y học

- Chitosan được ứng dụng trong điều trị bỏng

- Khống chế sự gia tăng của tế bào ung thư

- Chống viêm cấp trên mô lành

- Ngăn chặn sự phát triển của chứng nhồi máu cơ tim và bệnh đột quỵ

- Hạ cholesterol, thuốc chữa bệnh dạ dày, chống đông tụ máu, tăng sức đề kháng, chữa xương khớp, hỗ trợ chữa bệnh tiểu đường…

- Dược phẩm

2.1.11.3.Ứng dụng trong các lĩnh vực khác

Chitin/chitosan và các dẫn xuất của chúng có nhiều đặc tính quý báu như: có hoạt tính kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân huỷ sinh học cao, không gây dị ứng, không gây độc hại cho người và gia súc, có khả năng tạo phức với một

số kim loại chuyển tiếp như: Cu(II), Ni(II), Co(II) Do vậy chitin và một số dẫn

TRANG 25

xuất của chúng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: Trong lĩnh vực xử lí nước thải và bảo vê môi trường, dược học và y học, nông nghiệp, công nghiệp, công nghệ sinh học, mỹ phẩm, công nghệ giấy, dệt…

2.2 ỨNG DỤNG CHITOSAN BẢO QUẢN RAU QUẢ

2.2.1 Thực trạng vấn đề bảo quản trái cây ở Việt Nam

 Vấn đề trong nước:

Nước ta hiện nay chỉ có một số doanh nghiệp lớn và các siêu thị có phương thức tồn trữ trái cây ở nhiệt độ lạnh Còn lại, đa số các vựa thu mua trái cây cũng như nông dân đều thu hoạch và bán trái cây theo tập quán, không có qui trình bảo quản sau thu hoạch Điều này gây ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng sản phẩm

và hiệu quả kinh tế Thời gian gần đây vấn đề này được các nhà vườn rất quan tâm

và đặc biệt các công trình nghiên cứu bảo quản trái cây sau thu hoạch cũng đang cho những kết quả khả quan…

 Vấn đề bảo quản trái cây xuất khẩu:

Sản phẩm trái cây của nước ta, đặc biệt trái cây của các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long có nhiều lợi thế về chủng loại, sản lượng và chất lượng của trái cây miền nhiệt đới nhưng việc bảo quản để xuất khẩu vào các thị trường lớn như Nhật, Mỹ, EU… chưa ngang tầm với sản lượng thu hoạch hàng năm

Có nhiều nguyên nhân dẫn đến vấn đề này, trong đó việc bảo quản chưa được đầu tư về công nghệ và hệ thống thiết bị bảo quản một cách tương xứng với doanh nghiệp có thương hiệu trái cây xuất khẩu

Tại thị trường trong nước từ nhiều năm nay giá bán trái cây vào thời điểm thu hoạch rộ thường bấp bênh, do sản phẩm cùng chủng loại nhiều vào thời điểm thu hoạch, bình quân khoảng 2 tháng/vụ, làm cho việc điều tiết tiêu thụ sản phẩm gặp nhiều khó khăn, sản phẩm trái cây được tiêu thụ ở dạng tươi là chủ yếu ở tại địa phương và trong nước, nên thường gây ứ đọng, sản phẩm thường bị hư hỏng

Trong thực tế sản phẩm trái cây thường được thu hoạch thậm chí khi chưa đến thời điểm thu hoạch, đa số trái cây thường không qua khâu kiểm tra chất lượng

TRANG 26

và vệ sinh an toàn thực phẩm…Trong đó chỉ một số lượng trái tươi đủ tiêu chuẩn phẩm cấp được phân loại bảo quả ở kho lạnh có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp cho từng loại trái Đáng chú ý, hiện do nước ta có rất ít các kho bảo quản nên chí phí bảo quản trong các khâu thu hái, bao gói và vận chuyển lạnh để xuất khẩu rất cao Đây cũng là nguyên nhân hạn chế việc ứng dụng các tiến bộ kỹ thuật về bảo quản sản phẩm ở các trung tâm phát triển cây ăn quả trong cả nước

2.2.2 Cơ sở khoa học ứng dụng chitosan trong bảo quản trái cây

2.2.2.1.Các quá trình xảy ra khi bảo quản rau quả tươi

 Quá trình biến đổi vật lý:

 Sự bay hơi nước:

Trong rau quả thì phần chiếm nhiều nhất đó là nước từ 65- 95% tùy thuộc vào từng loại quả Sau khi thu hái rau quả bị mất hàm lượng nước trong suốt quá trình bảo quản do tham gia vào quá trình hô hấp hoặc bay hơi vào môi trường Đây là nguyên nhân chính làm cho rau quả bị hao hụt khối lượng so với ban đầu Sự mất nước còn làm tăng khả năng nhạy cảm với sự biến đổi nhiệt độ và kết quả là làm tăng cường độ hô hấp của quả Khi rau quả mất đi 5-10% khối lượng chúng sẽ bị héo và hư hỏng nhanh chóng Do sự chênh lệch độ ẩm giữa quả và môi trường Tốc

độ bay hơi phụ thuộc vào:

 Cấu tạo và hình thái của mô che chở: nếu phần vỏ cấu tạo bởi tế bào cứng, chắc, nguyên vẹn sẽ làm giảm tốc độ mất nước

 Điều kiện môi trường: nhiệt độ càng cao, độ ẩm không khí càng thấp thì tốc độ bay hơi nước càng nhanh

 Tốc độ chuyển động của không khí: càng cao thì mức bay hơi càng nhiều

 Sự giảm khối lượng tự nhiên:

Nguyên nhân là trong quá trình bảo quản quả bị mất nước và mất chất khô do hô hấp

 Quá trình hóa học:

TRANG 27

 Đường: Bị giảm đáng kể do hô hấp, tuy nhiên ở những loại quả mà khi thu hái hàm lượng đường chưa cao thì trong thời gian bảo quản đường có thể tăng lên do tinh bột chuyển hóa thành

 Tinh bột: Có thể tăng hoặc giảm tùy thuộc vào từng loại rau quả Nếu tinh bột đã đạt tới hạn thì trong quá trình bảo quản hàm lượng tinh bột sẽ giảm (ví dụ: chuối xanh) còn nếu chưa cao thì trong bảo quản lại tăng do tinh bột được tổng hợp (ví dụ: đậu non)

 Protopectin: Có thể bị phân giải thành pectin hòa tan làm yếu các liên kết và quả

bị mềm ra

 Các acid hữu cơ: Hàm lượng acid hữu cơ giảm dần làm độ chua của rau quả giảm

 Các vitamin: Giảm đi rất nhanh do tác động của enzyme nội bào và sự oxi hóa

 Các chất màu: (clorofil, carotenoit, flavonoit) dưới tác dụng của oxi không khí

sẽ bị chuyển hóa làm biến đổi màu sắc tự nhiên của quả, một số chất màu mới được tổng hợp Lượng chlorophill bị mất đi thay vào đó là sự tăng lên của các cấu tử mang màu khác như carotenoid (tạo cho quả có màu vàng, da cam và màu đỏ) Các quá trình này đều có sự tham gia của enzyme

 Các hợp chất phenon: polyphenon bị oxi hóa bởi men PPO tạo thành flobafin có màu nâu làm mất màu sắc tươi của quả khi bảo quản

 Quá trình hô hấp

Trong quá trình sinh trưởng và phát triển của quả luôn luôn xảy ra các quá trình đồng hóa và dị hóa: khi quả bắt đầu phát triển và còn đang ở trên cây thì chủ yếu xảy ra quá trình đồng hóa là chủ yếu, là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ cho quả như tinh bột, đường, chất khoáng….quả ngày càng phát triển đầy đủ cho tới khi chín: kích thước quả tăng lên, màu sắc quả thay đổi rõ ràng…

Khi quả được thu hái vẫn xảy ra quá trình sống của rau quả nhưng lúc này trong rau quả chủ yếu xảy ra quá trình dị hóa: đó là quá trình sử dụng các chất hữu

cơ đã có sẵn để duy trì sự sống của quả Trong rất nhiều những biến đổi xảy ra sau khi thu hái rau quả thì hô hấp là chủ yếu

TRANG 28

Hô hấp sử dụng tinh bột hoặc đường và các hợp chất khác Dưới tác dụng của oxi không khí, các mạch hidrocacbon bị bẻ gãy và sản phẩm thu được là CO2 và nước, phản ứng này tỏa ra năng lượng dưới dạng nhiệt

Khi lượng oxi trong không khí được cung cấp đầy đủ thì quá trình trên xảy ra rất mạnh mẽ và biến thiên theo từng thời kỳ bảo quản, và kết quả của các quá trình này là rau quả ngày càng bị biến đổi sâu sắc cho tới khi hỏng hẳn Cũng trong quá trình này có những phản ứng làm tăng chất lượng của rau quả như sự chuyển thành đường của tinh bột…

Quá trình này là hô hấp hiếu khí: có sự tham gia của oxi không khí, sản phẩm của quá trình là CO2, H2O và nhiệt Tiêu biểu là phản ứng:

C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 673 KCal Khi oxi trong môi trường giảm xuống khoảng thấp hơn 2 % thì quá trình lên men sẽ thay thế cho quá trình hô hấp hiếu khí Quá trình hô hấp yếm khí này tạo ra một lượng lớn các chất trung gian trong đó đáng kể nhất là quá trình biến đổi đường thành rượu và khí cacbonic Chính những sản phẩm trung gian này đã làm quá trình

hư hỏng của quả xảy ra nhanh hơn bằng việc làm biến đổi màu sắc, mùi vị và trạng thái quả một các sâu sắc Tiêu biểu là phản ứng:

C6H12O6 → 2C2H5OH +2CO2 +28 Kcal Như vậy khi sự thông khí trong khi bảo quản kém sẽ làm tăng nồng độ khí

CO2, nhiệt độ xung quanh quả và tạo môi trường thuận lợi cho hô hấp yếm khí và các vi sinh vật phát triển, kết quả là quả sẽ bị hư hong nhanh chóng Vì vậy việc đảm bảo sự thông khí một cách thích hợp tránh hô hấp yếm khí và đảm bảo hô hấp hiếu khí xảy ra thích hợp là rất quan trọng và có ý nghĩa quyết định đến chất lượng của quá trình bảo quản

Những loại quả có quá trình hô hấp tăng lên rất nhanh chóng và sau đó lại giảm xuống gọi là hô hấp đột biến (Climacteric), ví dụ như cà chua và xoài Còn những loại quả mà trong suốt quá trình bảo quản sự hô hấp luôn giảm thì cường độ

hô hấp không có điểm đột biến (non-climacteric) như táo, nho…Khí etylen tạo ra trong suốt quá trình hô hấp là nguyên nhân quan trọng thúc đẩy quá trình chín của

từ 0.1 đến 1.0 ppm (phần triệu) thì bắt đầu xảy ra quá trình chín của quả vùng nhiệt đới Sản phẩm ethylene trong quả là tín hiệu cho hoạt động của nhiều loại enzyme khác nhau dẫn đến những thay đổi sinh lý như: quả có sự thay đổi màu sắc từ xanh sang đỏ, trạng thái quả chuyển sang mềm và có mùi vị khác nhau

Như vậy trong quá trình bảo quản quả cần phải hạn chế hô hấp để tránh tổn thất chất khô đồng thời phải tuyệt đối tránh hô hấp yếm khí Đây là một bài toán tối

ưu quan trọng quyết định lớn tới chất lượng bảo quản

2.2.2.2 Sự hư hỏng trong quá trình bảo quản

 Do vi sinh vật: Vi sinh vật thâm nhập từ môi trường

 Do hô hấp

 Do sự bay hơi nước

 Do hoạt động của enzyme

 Do sự tự biến đổi các chất

 Do tác động cơ học

 Do tác động của những hóa chất bảo vệ thực vật

2.2.2.3 Bảo quản rau quả

 Nguyên lý bảo quản rau quả:

Khi lưu trữ rau quả tươi sau khi thu hái trong điều kiện khí quyển bình thường, chất lượng của chúng sẽ giảm dần và tiến tới hư hỏng hoàn toàn do thối rữa thời gian từ khi thu hái cho tới khi rau quả hỏng hoàn toàn dài hay ngắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: giống, loại rau quả, thời gian thu hái, độ chín và điều kiện môi trường bảo quản… Nguyên nhân trực tiếp và cơ bản dẫn tới rau quả

bị hư hỏng là do hiện tượng chín và hiện tượng nhiễm bệnh

TRANG 30

Quá trình chín của rau quả phụ thuộc vào cường độ hô hấp, hô hấp càng mạnh mẽ thì quá trình chín càng nhanh chóng xảy ra và thời hạn bảo quản của rau quả càng bị rút ngắn

Quả càng chín thì càng trở nên mềm và giảm khả năng chịu tác động cơ học Quá trình tiến tới giai đoạn chín của rau quả là quá trình phân hủy các chất dinh dưỡng trong đó có cả các chất có khả năng ức chế vi sinh vật như các acid, phitonxit….tạo điều kiện tốt cho vi sinh vật phát triển mạnh gây thối rữa và hư hỏng nhanh chóng

Như vậy, để kéo dài thời hạn bảo quản của rau quả trước hết là kìm hãm hoạt động sống, tức là ức chế cường độ hô hấp, từ đó kìm hãm tốc độ chín của quả Nhưng chỉ được kìm hãm chứ không được đình chỉ nếu không sẽ dẫn tới hư hỏng nhanh chóng hơn do hô hấp yếm khí

Trong trường hợp hô hấp được hạn chế tới mức thấp nhất nhưng khi vi sinh vật nhất là nấm mốc có điều kện phát triển mạnh thì rau quả cũng sẽ bị hư hỏng nhanh chóng Vì vậy nguyên tắc tiếp theo đó là ngăn ngừa, loại bỏ hoạt động của vi sinh vật [8]

Dựa trên những nguyên lý sinh học, giáo sư Nikitin chia các phương pháp bảo quản thành 3 nhóm:

 Nhóm thứ nhất bao gồm các phương pháp dựa trên nguyên lý bảo toàn sự sống- Bioza: rau quả được giữ nguyên trạng thái sống bình thường không cần tác động bất cứ giải pháp xử lý nào ngoài một vài tác động hạn chế cường độ sống nhằm giảm mức phân hủy thành phần dinh dưỡng do hô hấp và giảm tổn hao khối lượng tự nhiên do bay hơi

 Nhóm thứ hai: gồm các phương pháp dựa trên nguyên lý tiềm sinh-Anabioza Làm chậm, ức chế hoạt động sống của quả và của vi sinh vật nên làm chậm thời gian hư hỏng và thối rữa của rau quả Trong nhóm này gồm các phương pháp: bảo quản lạnh, lạnh đông, cô đặc, sấy điều chỉnh thành phần khí quyển, muối chua, dầm giấm….đặc điểm chung của các phương pháp này là tạo ra môi trường không thuận lợi cho hoạt đông sống của quả và của vi sinh vật

TRANG 31

 Nhóm thứ ba là nhóm dựa trên nguyên lý phi tiềm sinh-Abioza Đó là các phương pháp loại bỏ sự sống của quả cũng như của vi sinh vật Khi không còn hoạt động sống thì quả cũng mất tính kháng bệnh tự nhiên chính vì thế chúng trở thành môi trường thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật, muốn giữ sản phẩm khỏi hư hỏng thì phải tiêu diệt hay ức chế hoàn toàn vi sinh vật có trong sản phẩm Các phương pháp thuộc nhóm này có: thanh trùng, tiệt trùng, các phương pháp bảo quản bằng hóa chất hay bằng kháng sinh, phương pháp lọc vi sinh, chiếu xạ…

 Những yếu tố ảnh hưởng tới thời hạn bảo quản rau- quả:

Thời gian bảo quản rau quả tươi phụ thộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau trong đó đáng kể nhất đó là nhiệt độ, độ ẩm và thành phần khí quyển

- Nhiệt độ là yếu tố rất quan trọng có yếu tố quyết định tới thời hạn bảo quản của rau quả, sự thay đổi nhiệt độ trước hết ảnh hưởng tới cường độ hô hấp Nhiệt độ càng cao tốc độ phản ứng sinh hóa xảy ra trong rau quả càng nhanh, tuy nhiên sự phụ thuộc tỉ lệ thuận đó chỉ đến giới hạn nhất định, cụ thể khi tăng nhiệt độ từ 25 oC trở lên thì cường độ hô hấp lại giảm Chúng ta muốn ức chế hoạt động sống của rau quả thì bảo quản ở nhiệt độ càng thấp càng tốt, tuy nhiên nhiệt độ quá thấp không hẳn đã kéo dài được thời gian bảo quản của rau quả vì tế bào thực vật bị phá hủy do dịch bào bị đóng băng mặt khác nhiệt độ thấp làm rối loạn một số quá trình sinh lý, sinh hóa của quả, ví dụ như chuối xanh bảo quản dưới 12oC chuối sẽ không chín, chuối chín dưới 11oC thì sẽ bị thâm

 Như vậy, mỗi loại rau quả thích hợp với một nhiệt độ nhất định nào đó và nhiệt

độ bảo quản tối ưu

- Độ ẩm tương đối của không khí quyết định tới tốc độ bay hơi nước của rau quả

Độ ẩm càng thấp thì cường độ hô hấp và tốc độ bay hơi nước càng cao làm giảm khối lượng và làm quả bị héo Nhưng độ ẩm thấp làm giảm khả năng hoạt động của

vi sinh vật nên hạn chế bệnh cho quả Ngược lại nếu độ ẩm cao làm giảm quá trình bay hơi nước và hô hấp, tuy nhiên nếu độ ẩm quá cao sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho

vi sinh vật phát triển ngoài ra còn làm ngưng tụ nước trên bề mặt rau quả dẫn đến

 Các phương pháp bảo quản rau quả [8]:

 Bảo quản ở điều kiện thường

 Bảo quản lạnh và lạnh đông

 Bảo quản trong môi trường thay đổi thành phần khí quyển và một số phương pháp xử lý

 Bảo quản CA (Controled Atmosphere) thay đổi thành phần không khí

 Bảo quản trong môi trường khí quyển cải biến (MA_ Modified atmosphere) quả được đựng trong túi hay tạo màng bao polyme

 Bảo quản bằng hóa chất

 Bảo quản bằng tia bức xạ

2.2.2.4 Ưu điển của chitosan trong bảo quản trái cây

 Có khả năng tạo màng dẻo, dai: Ở nồng độ thích hợp chitosan có khả năng tạo màng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo vẫn dùng làm bao gói

 Có khả năng kháng nấm, kháng khuẩn cao

 Tránh mất ẩm của quả khi bảo quản lạnh

 Hạn chế oxi cung cấp, giảm hô hấp hiếu khí và tránh yếm khí

 Làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả: Rau quả sau khi thu hoạch sẽ

dần dần bị thâm, làm giảm chất lượng và giá trị Rau quả bị thâm là do quá trình oxi hoá tạo ra các sản phẩm polyme hóa của orthoquinon Nhờ bao gói bằng màng chitosan mà ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của

TRANG 33

anthocyamin, flavonoid và sự tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho

rau quả tươi lâu hơn

 Có khả năng kết hợp với các chất bảo quản khác (axit benzoic…)

 Dễ phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường

 Có khả năng hấp phụ màu mà không hấp phụ mùi, hấp phụ một số kim loại nặng

2.2.3 Các nghiên cứu đã đạt được

Đã có rất nhiều nghiên cứu về việc ứng dụng chitosan để bảo quản trái cây, một số nghiên cứu đã thu được những thành công nhất định

Sau đây là một số nghiên cứu tiêu biểu:

2.2.3.1 Các nghiên cứu trong nước

 Qui trình nghiên cứu bảo quản xoài được Sở Khoa học và Công nghệ TP Cần Thơ nghiệm thu đầu năm 2007 Nông trường Sông Hậu – nơi nghiên cứu hiện có 150.000 cây xoài cát Hòa Lộc, trung bình, mỗi hộ có 80-100 cây Với sản lượng hàng năm lên đến cả hàng nghìn tấn xoài sản phẩm Xoài Cát Hòa Lộc có vỏ mỏng nên khó bảo quản lâu và vận chuyển xa, gây khó khăn cho việc xuất khẩu Tiến sĩ Toàn cùng các cộng sự đã nghiên cứu khắc phục hạn chế trên bằng cách xử lý chần nước nóng để ngăn bệnh thán thư và ruồi đục trái Biện pháp này giúp đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng theo yêu cầu kiểm dịch thực vật cho cây ăn trái Sau đó, trái được nhúng vào dung dịch Chitosan, tạo nên một lớp màng bao phủ mỏng có tác dụng chống mất ẩm, giảm hao hụt trọng lượng và kéo dài thời gian tồn trữ Qua các thí nghiệm, xoài được tồn trữ tốt nhất là ở nhiệt độ lạnh từ 10-12 0C Kết luận: “Qua quá trình xử lý và tồn trữ, trái xoài được bảo quản tốt nhất trong 4 tuần, thậm chí có khả năng kéo dài 6 tuần, có thể vận chuyển và phân phối đi xa”

 Qua nhiều nghiên cứu các nhà khoa học đã đưa ra qui trình bảo quản trái quýt đường với thời gian tồn trữ đến 8 tuần Đó là bảo quản trái bằng cách bao màng Chitosan ở nồng độ 0,25% kết hợp với bao Polyethylene (PE) đục 5 lỗ với đường kính mỗi lỗ 1 mm và ghép mí lại bằng máy ép Sau đó, bảo quản ở nhiệt độ 12○C

 Qua nghiên cứu của Châu Văn Minh và cộng sự thuộc Viện hoá học các hợp chất

tự nhiên, Trung tâm Khoa học Tự nhiên và công nghệ Quốc gia đã điều chế được chế phẩm BQ-1 với nguyên liệu chính là chitosan có tác dụng bảo quản quả tươi (cà chua, nho vải, chuối,…) rất tốt Chế phẩm này có tác dụng chống mốc, chống sự phá huỷ của một số nấm men, vi sinh vật gram âm trên các loại hoa quả

 Mới đây nhất, tại Đại học Thủy Sản Nha Trang, các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Trần Thị Luyến, Nguyễn Trọng Bách cho thấy chitosan có thể kết hợp với các phụ liệu tinh bột hồ hóa, sorbitol và PVA (polyvinyl acetate) để tạo màng bao có đặc tính cơ lý khá tốt (mềm dẻo và độ bền đứt cao) có khả năng đáp ứng yêu cầu bao gói thực phẩm Đồng thời khi sử dụng màng bao chitosan tạo thành để bao gói thịt bò tươi, kết quả cũng cho thấy màng bao chitosan đã làm giảm đáng kể

nồng độ vi sinh vật tổng số trên bề mặt thịt bò khi bảo quản ở nhiệt độ 0-5ºC [5]

 Đang được trồng và sử dụng phổ biến nhất trên thị trường

 Cho chất lượng quả tốt và ổn định

 Quả đều rất thích hợp cho bảo quản cũng như cho quá trình cơ giới, tự động hóa nếu bảo quản ở quy mô lớn

 Kích thước quả phù hợp cho việc tạo màng bao chitosan Mỗi quả có đường kính từ 4-5cm

 Bề mặt quả nhẵn bóng và đều đẹp rất thích hợp cho việc ăn tươi

 Quả chín đều

3.2 Xác định độ chín thích hợp cho bảo quản

Tuỳ đặc trưng giống và điều kiện thời tiết, quả cà chua chín ở độ tuổi 30-35 ngày Trong quá trình chín cà chua phải qua các thời kỳ sau đây:

- Thời kỳ quả xanh: Quả và hạt phát triển chưa hoàn chỉnh Màu quả xanh hoàn toàn Nếu thu hái quả ở thời kỳ này và thông qua các phương pháp thúc chín thì quả chín không bình thường, quả không có hương vị, không có màu sắc đặc trưng của giống nên không thích hợp cho việc thu hái và bảo quản

- Thời kỳ chín xanh (Green): Chất keo bao quanh hạt được hình thành Quả phát triển đầy đủ về kích thước, quả chưa có màu hồng hoặc màu vàng Nếu đem thúc chín thì quả sẽ thể hiện màu sắc của giống Do trong giai đoạn này khi trải qua quá trình chín quả sẽ chịu được nhiệt độ lạnh khác nhau nên không thích hợp cho bảo quản

- Thời kỳ chín vàng (Breaker): Đỉnh quả xuất hiện màu vàng hoặc màu hồng với diện tích bề mặt chiếm khoảng 10%