Nghiên cứu sử dụng màng kháng khuẩn trong quá trình bảo quản quả thanh long ruột đỏ.

Ảnh hưởng của nồng độ chitosan - nisin tới sự biến đổi màu sắc vỏ quả thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản .... Ảnh hưởng của nồng độ chitosan – nisin tới sự biến đổi hàm lượng ch

HOÀNG THỊ GIANG

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG MÀNG KHÁNG KHUẨN TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN QUẢ THANH LONG RUỘT ĐỎ

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành : Công nghệ sau thu hoạch

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận này là trung thực Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận này đã được cám ơn và các thông tin được trích dẫn trong khóa luận này đã được ghi rõ nguồn gốc

Thái Nguyên, ngày 16 tháng 5 năm 2013

Sinh viên

Hoàng Thị Giang

LỜI CÁM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Hoàng Thị Lệ Hằng – Bộ

môn Bảo quản & Chế biến – Viện Nghiên cứu Rau quả, ThS Nguyễn Thị

Đoàn – giảng viên khoa CNSH - CNTP – ĐH Nông Lâm Thái Nguyên, đã tận

tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện khóa luận

Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô giáo khoa

CNSH - CNTP – Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, đã truyền đạt cho em

những kiến thức bổ ích nhất trong suốt thời gian học tập tại trường

Tôi xin chân thành cám ơn sự giúp đỡ của tập thể cán bộ, công nhân

viên Bộ môn Bảo quản & Chế biến – Viện Nghiên cứu Rau quả trong suốt

thời gian tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp

Nhân dịp này, tôi xin được gửi lời cám ơn chân thành nhất tới bạn bè,

những người thân trong gia đình đã quan tâm, giúp đỡ và động viên tôi

Thái Nguyên, ngày 16 tháng 05 năm 2015

Sinh viên

Hoàng Thị Giang

MỤC LỤC

Phần 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích và yêu cầu 2

1.2.1 Mục đích nghiên cứu 2

1.2.2 Yêu cầu 2

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Giới thiệu chung về thanh long 4

2.1.1 Cây thanh long 4

2.1.2 Đặc điểm và giá trị của quả thanh long 5

2.1.2.1 Đặc điểm của quả thanh long [18] 5

2.1.2.2 Thu hoạch thanh long ruột đỏ 5

2.1.2.3 Giá trị dinh dưỡng của quả thanh long ruột đỏ 6

2.1.2.4 Vai trò của quả thanh long ruột đỏ 7

2.1.3 Một số nấm bệnh thường gặp ảnh hưởng đến chất lượng quả thanh long ruột đỏ sau thu hoạch 7

2.1.4 Sự biến đổi của quả thanh long ruột đỏ sau thu hoạch 8

2.1.4.1 Biến đổi vật lý 8

2.1.4.2 Biến đổi sinh lý – sinh hóa 9

2.1.4.3 Sự biến đổi về thành phần hóa học 11

2.2 Một số phương pháp bảo quản quả thanh long ruột đỏ 12

2.2.1 Xử lý nhiệt trước khi bảo quản 12

2.2.2 Bảo quản ở nhiệt độ thấp 12

2.2.3 Bảo quản rau quả bằng phương pháp phủ màng 13

2.2.3.1 Khái niệm chung 13

2.2.3.2 Đặc tính lý hóa và vai trò của màng bao 14

2.3 Một số chất tạo màng 15

2.3.1 Màng polychacaride 15

2.3.2 Màng protein 15

2.3.3 Màng Lipit 16

2.3.4 Màng composit 16

2.4.Giới thiệu về màng chitosan 16

2.4.1 Cấu trúc, tính chất của chitosan 16

2.4.2 Tác dụng kháng vi sinh vật của chitosan 17

2.4.3 Tác dụng của màng chitosan trong bảo quản rau quả tươi 17

2.5 Giới thiệu về nisin 18

2.5.1 Khái quát về nisin 18

2.5.2 Ứng dụng của nisin 20

2.6 Hiện trạng công nghệ bảo quản quả ở nước ta 21

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.1 Đối tượng, vật liệu nghiên cứu 23

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu 23

3.1.2 Vật liệu nghiên cứu 23

3.1.3 Thiết bị và dụng cụ 23

3.1.3.1 Thiết bị 23

3.1.3.2 Dụng cụ 23

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 23

3.3 Nội dung nghiên cứu 24

3.4 Phương pháp nghiên cứu 24

3.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 24

3.4.1.1 Thí nghiệm 1 cho nội dung 1: Nghiên cứu xác định độ chín thu hoạch của quả thanh long ruột đỏ cho mục đích bảo quản tươi 24

3.4.1.2 Thí nghiệm 2 cho nội dung 2: Nghiên cứu xác định phương pháp tiền xử lý thích hợp cho mục đích bảo quản đối với quả thanh long

ruột đỏ 25

3.4.1.3 Thí nghiệm 3 cho nội dung 3: Nghiên cứu xác định nồng độ chitosan - nisin thích hợp cho quá trình bảo quản quả thanh long ruột đỏ 25

3.4.1.4 Thí nghiệm 4 cho nội dung 4: Nghiên cứu xác định phương pháp tạo màng thích hợp 26

3.4.1.5 Thí nghiệm 5 cho nội dung 5: Nghiên cứu xác định nhiệt độ bảo quản phù hợp đối với thanh long ruột đỏ đã được bao màng 27

3.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 27

3.4.2.1 Phương pháp xác định hao hụt khối lượng tự nhiên 27

3.4.2.2 Phương pháp xác định sự biến đổi màu sắc của vỏ quả 28

3.4.2.3 Phương pháp xác định tỷ lệ hư hỏng 28

3.4.2.4 Phương pháp xác định độ cứng 28

3.4.2.5 Phương pháp xác định hàm lượng chất khô hòa tan tổng số 29

3.4.2.6 Phương pháp xác định hàm lượng axit tổng số 29

3.4.4 Phương pháp xử lý số liệu 29

Phần 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30

4.1 Xác định độ chín thu hái phù hợp của quả thanh long ruột đỏ cho mục đích bảo quản tươi 30

4.2 Kết quả nghiên cứu xác định phương pháp tiền xử lý thích hợp cho quả thanh long ruột đỏ 34

4.3 Nghiên cứu xác định nồng độ chitosan - nisin thích hợp cho quá trình bảo quản quả thanh long ruột đỏ 36

4.3.1.Ảnh hưởng của nồng độ chitosan - nisin tới tỷ lệ hao hụt khối lượng của quả thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản 36

4.3.2 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan - nisin tới sự biến đổi màu sắc vỏ

quả thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản 37

4.3.3 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan - nisin tới sự biến đổi độ cứng của quả thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản 39

4.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan – nisin tới sự biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan tổng số trong quá trình bảo quản quả thanh long ruột đỏ 40

4.4 Nghiên cứu xác định phương pháp tạo màng phù hợp cho quả thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản 43

4.5 Kết quả nghiên cứu xác định nhiệt độ bảo quản phù hợp đối với thanh long ruột đỏ đã được bao màng 47

4.6 Đề xuất quy trình công nghệ bảo quản quả thanh long ruột đỏ sử dụng màng kháng khuẩn 50

Phần 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

5.1 Kết luận 55

5.2 Kiến nghị 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT

ĐC : Độ chín

CT : Công thức

MAP : Modified Atimosphere Phakaging

FAO : Food and Agriculture Organization of the United Nations WTO : World Health Organization

FDA : Food and Drug Administration

đỏ sau 28 ngày bảo quản 34 Bảng 4.5 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan –nisin đến tỷ lệ hao hụt khối

lượng (%) của thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản 36 Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nồng độ chitosan- nisin tới sự biến đổi màu sắc vỏ

quả thanh long ruột đỏ (E) trong quá trình bảo quản 38 Bảng 4.7: Ảnh hưởng của nồng độ chitosan – nisin tới sự biến đổi độ cứng của ruột

quả thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản (kg/cm2

) 39 Bảng 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ chitosan – nisin tới sự biến đổi hàm lượng

chất khô hòa tan tổng số (0Bx) của quả thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản 41 Bảng 4.9: Ảnh hưởng của nồng độ chitosan – nisin đến tỷ lệ hư hỏng (%) của

quả thanh long ruột đỏ trong thời gian bảo quản 42 Bảng 4.10: Ảnh hưởng của phương pháp tạo màng đến tỷ lệ hư hỏng của quả

thanh long ruột đỏ sau quá trình bảo quản 43 Bảng 4.11: Ảnh hưởng của phương pháp tạo màng đến tỷ lệ hao hụt khối

lượng (%) quả thanh long ruột đỏ sau quá trình bảo quản 44 Bảng 4.12: Ảnh hưởng của phương pháp tạo màng đến hàm lượng chất khô hòa tan

tổng số (0Bx) của quả thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản 45

Bảng 4.13: Ảnh hưởng của phương pháp tạo màng đến sự biến đổi màu sắc

(E) vỏ quả thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản 46 Bảng 4.14: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến tỷ lệ hư hỏng (%) của quả

thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản 47 Bảng 4.15: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến tỷ lệ hao hụt khối lượng

(%) của quả thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản 48 Bảng 4.16: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến sự biến đổi hàm lượng các

chất khô hòa tan tổng số (0Bx) của quả thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản 49 Bảng 4.17: Ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến sự biến đổi màu sắc (E)

của quả thanh long ruột đỏ trong quá trình bảo quản 49

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 4.1: Quy trình công nghệ bảo quản quả thanh long ruột đỏ sử dụng màng

kháng khuẩn 51

Phần 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Thanh long ruột đỏ là một trong những trái cây nhiệt đới được đánh giá cao, một loại đồ ăn tráng miệng hấp dẫn và đẹp mắt Nó không chỉ đem lại cho chúng ta sự ngon miệng mà còn có nhiều tác dụng khác rất tốt cho sức khỏe, cung cấp cho cơ thể chúng ta rất nhiều vitamin, khoáng chất cần thiết, ngoài ra còn tăng cường sức đề kháng, chống lại một số bệnh Việc phát triển cây thanh long ruột đỏ là nhiệm vụ quan trọng của ngành nông nghiệp, có những đóng góp không nhỏ cho sự tăng trưởng của nền kinh tế đất nước, phục

vụ tiêu dùng nội địa và xuất khẩu

Để giảm tổn thất sau thu hoạch, nâng cao chất lượng quả, tăng thu nhập cho người trồng là những công việc hết sức khó khăn đòi hỏi sự cố gắng trong suốt quá trình quản lý sau thu hoạch, từ chọn nguyên liệu đến khi tiêu thụ Một trong những công đoạn quan trọng không thể không kể đến chính là công tác bảo quản Hiện nay công tác bảo quản ở nước ta đã bắt đầu được quan tâm chú ý Đã có những công trình nghiên cứu về bảo quản thanh long ruột đỏ với rất nhiều phương thức bảo quản như: bảo quản ở nhiệt độ thấp, bảo quản bằng các chất hóa học, chất hấp thụ khí ethylen, bảo quản trong khí quyển điều chỉnh, bảo quản bằng màng phủ… Phương pháp bảo quản rau quả bằng màng

phủ đã và đang được các nhà nghiên cứu trong và ngoài nước quan tâm

Trên thế giới việc sử dụng chế phẩm tạo màng để bảo quản rau quả đang được nghiên cứu, ứng dụng và thử nghiệm khá phổ biến trên nhiều loại rau quả khác nhau Các chế phẩm tạo màng hiện nay rất phong phú được pha chế từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau gồm nhựa cây, sáp thực vật, sáp động vật, polysaccarit, protein và một số ít polymer tổng hợp Hiện nay các sản phẩm tạo màng một thành phần ít sử dụng mà đa số các chế phẩm đều là

vật liệu composit gồm ít nhất hai vật liệu màng trở lên có bổ sung thêm các chất phụ gia như chất dẻo hóa, chất hoạt động bề mặt, chất chống bọt… Các loại màng tạo ra sẽ ở dạng lỏng hoặc nhũ tương rồi được phủ lên bề mặt rau quả bằng các cách khác nhau (phun, nhúng, xoa…), khi khô sẽ tạo nên một lớp màng trong suốt trên mặt rau quả, ngăn cản sự tiếp xúc giữa rau quả với khí oxy và các vi sinh vật gây hại, hạn chế một phần thoát ẩm giúp rau quả được bảo quản lâu hơn Thực tế cho thấy phương pháp bảo quản bằng màng

có ưu điểm nổi bật như dễ sử dụng do yêu cầu kỹ thuật đơn giản, phạm vi áp dụng rộng rãi, có thể kết hợp với các phương pháp bảo quản khác, cho hiệu quả bảo quản cao hơn và đặc biệt là an toàn với người sử dụng, thân thiện với

môi trường

Ở Việt Nam hướng nghiên cứu về bảo quản quả thanh long ruột đỏ chủ yếu tập trung vào bảo quản nhiệt và hóa chất Trong khi đó, vấn đề an toàn vệ sinh thực phẩm và ô nhiễm môi trường đang trở thành mối quan tâm lớn do việc sử dụng các hóa chất không rõ nguồn gốc trong bảo quản quả thanh long ruột đỏ Vì vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng các chế phẩm sinh học có

nguồn gốc an toàn trong bảo quản quả thanh long ruột đỏ là rất cần thiết

Xuất phát từ thực tế đó, chúng tôi đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu sử

dụng màng kháng khuẩn trong quá trình bảo quản quả thanh long ruột đỏ”

1.2 Mục đích và yêu cầu

1.2.1 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu xác định các thông số công nghệ thích hợp trong quá trình

sử dụng màng kháng khuẩn chitosan - nisin để bảo quản tươi nhằm kéo dài thời gian thương phẩm của quả thanh long ruột đỏ phục vụ tiêu dùng và xuất khẩu

1.2.2 Yêu cầu

- Xác định được độ chín thu hái phù hợp của quả thanh long ruột đỏ cho mục đích bảo quản tươi

- Xác định được phương pháp tiền xử lý thích hợp cho quả thanh long ruột đỏ

- Xác định được nồng độ chitosan - nisin thích hợp cho quá trình bảo quản quả thanh long ruột đỏ

- Xác định được phương pháp tạo màng thích hợp

- Xác định chế độ nhiệt độ bảo quản phù hợp đối với quả thanh long ruột đỏ đã được bao màng

- Đề xuất được quy trình công nghệ bảo quản quả thanh long ruột đỏ sử dụng màng kháng khuẩn

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về thanh long

2.1.1 Cây thanh long

Thanh long có tên khoa học là Hylocereus undatus, có tên tiếng Anh là Pitahaya hay còn gọi là Dragon fruit thuộc họ Cactaceae Có nguồn gốc từ

các khu vực rừng nhiệt đới và cận nhiệt đới của Mexico, trung và nam Mỹ (bao gồm cả phía nam Mexico, phía Thái Bình Dương của Guatemala, Costa Rica, El Salvador, Vanezuela, Campuchia, Ecuador, Curacao, Nicaragua, Panama, Brazil và Uruguay) Sau đó thanh long đã lan sang các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Mỹ, Châu Á, Úc và trung Đông Hiện nay, nó được trồng

ở ít nhất 22 quốc gia nhiệt đới Austrlia, Cam-pu-chia, Trung Quốc, Colombia, Ecuador, Gautemala, Hawaii, Indonesia, Israel, Nhật Bản, Lào, Malaysia, Mexico, New Zealand, Nicaragua, Peru, Philippines, Tây Ban Nha, Sri Lanka, Đài Loan, Thái Lan, tây nam Hoa Kỳ và Việt Nam Theo bằng chứng lịch sử cho thấy rằng người Pháp đã đưa cây thanh long sang Việt Nam trồng cách đây 100 năm và chỉ trồng trong cung điện nhà Vua Sau đó, nó phổ biến trong các gia đình giàu có trong cả nước Việt Nam có điều kiện khí hậu thuận lợi cho trái cây nhiệt đới đang phát triển, chủ yếu là ở phần phía nam ở đồng

bằng sông Cửu Long và ở phía đông nam và thanh long phát triển mạnh [17]

Thanh long là loại thân leo dài tới 10m, bám vào giá thể nhờ các rễ phụ Thân màu lục có 3 cánh dẹp như tai bèo, thường hóa sừng ở các mép, có gai ngắn Hoa có đường kính tới 30 cm, màu trắng hay vàng nhạt, lá dài và

cánh hoa nhiều, dính nhau thành ống, nhị nhiều [2] Quả có hình trứng và vỏ

có màu đỏ tươi khi chín, thịt quả có màu trắng, đỏ thẫm, hoặc màu vàng nhạt tùy thuộc vào giống, có hạt nhỏ màu đen nằm xen kẽ bên trong thịt quả [16]

2.1.2 Đặc điểm và giá trị của quả thanh long

2.1.2.1 Đặc điểm của quả thanh long [18]

Trái thanh long được phân biệt qua sự khác nhau của ruột và vỏ trái Có

thể kể đến các loại:

- Hylocereus undatus thuộc chi Hylocereus, ruột trắng với vỏ hồng hay đỏ

- Hylocereus polyrhizus thuộc chi Hylocereus, ruột đỏ hay hồng với vỏ hồng hay đỏ

- Selenicereus megalanthus thuộc chi Selenicereus, ruột trắng với vỏ vàng

Cường độ hô hấp của quả thanh long thấp (70 – 100mg CO2/kg/giờ) khi chín Cường độ hô hấp của thanh long cao khi quả còn xanh và giảm dần khi chín Ngoài ra thanh long là loại quả không có đỉnh hô hấp khi chín nên phải

thu hoạch đúng lúc quả chín thì chất lượng sẽ tốt hơn

Sự phát triển của quả được tính từ ngày sau khi hoa nở đến khi màu đỏ đầu tiên bắt đầu xuất hiện Sự thay đổi màu của vỏ quả bắt đầu từ ngày thứ 24

– 25 ngày sau khi nở hoa đối với Hylocereus undatus, ngày thứ 26 – 27 đối với Hylocereus Polyrhizus Sau đó khoảng 4 – 5 ngày nữa thì quả đỏ hoàn

toàn Giai đoạn quả phát triển chậm được đặc trưng bởi giảm tỷ lệ vỏ quả đồng thời tăng tỷ lệ thịt quả, tăng nồng độ chất rắn hòa tan, đường hòa tan và

giảm độ cứng, hàm lượng tinh bột và chất keo

2.1.2.2 Thu hoạch thanh long ruột đỏ

Từ những biến đổi về sinh lý - sinh hóa trong quá trình chín, quả thanh long ruột đỏ nên thu hoạch trong thời gian 28 – 31 ngày sau khi hoa nở để quả

có chất lượng ngon nhất và bảo quản được lâu hơn

Nên thu hoạch vào lúc sáng sớm hoặc chiều mát tránh ánh nắng gay gắt chiếu trực tiếp vào quả làm tăng nhiệt độ phía bên trong quả, tránh mất nước nhanh ảnh hưởng đến chất lượng quả và thời gian bảo quản [1]

Sau khi thu hái nên để quả thanh long ruột đỏ trong râm mát, vận chuyển ngay về phòng đóng gói càng sớm càng tốt Dụng cụ thu hái sắc bén, khi hái xong phải bỏ ngay vào vỏ chứa, không để quả xuống đất khi thu hái tránh nhiễm nấm bệnh [1]

Khi vận chuyển không xếp đầy giỏ, kê lót cẩn thận tránh va đập và ánh nắng trực tiếp chiếu vào quả [11]

2.1.2.3 Giá trị dinh dưỡng của quả thanh long ruột đỏ

Thanh long vỏ đỏ ruột đỏ, vỏ quả màu đỏ hấp dẫn, thịt quả có nhiều Vitamin C và nguyên tố khoáng như sắt, phospho, kali… có chứa phytoalbumin mà giá trị cao là tính chất chống oxy hóa Hàm lượng đường của thanh long ruột thấp đỏ hơn các loại quả nhiệt đới khác và như vậy lại rất phù hợp với những người bị bệnh tiểu đường và huyết áp cao Ngoài ra, quả thanh long ruột đỏ còn có hàm lượng sorbitol cao, năng lượng thấp hơn các loại quả khác vì vậy rất tốt cho người lớn tuổi [17]

Phần thịt quả chiếm 70%, hạt 4%, vỏ chiếm 26% trọng lượng quả tươi

Bảng 2.1: Thành phần dinh dưỡng của quả thanh long ruột đỏ trên 100gr

2.1.2.4 Vai trò của quả thanh long ruột đỏ

Thanh long ruột đỏ là loại trái cây bổ dưỡng được sử dụng với nhiều cách khác nhau, mặc dù các thành phần của loài này không được nghiên cứu rộng rãi, đặc biệt thành phần của quả Giá trị phần ăn được và được sử dụng phổ biến nhất của thanh long ruột đỏ là thịt quả chiếm 70 – 80% quả chín

Hương vị của thịt quả đôi khi tương tự như quả kiwi [14]

Thanh long ruột đỏ có thể được chế biến thành các sản phẩm công nghiệp như: nước trái cây, si-rô, kem, sữa chua, thạch, mứt, kẹo và bánh ngọt Đôi khi còn được trộn lẫn trong bánh pizza Sản xuất rượu thanh long là một ngành công nghiệp phổ biến tại Malaysia Thịt quả màu đỏ và màu hồng của thanh long ruột đỏ có thể được sử dụng như một chất màu thực phẩm và nguyên liệu thô cho ngành công nghiệp màu thực phẩm Nụ hoa thanh long ruột đỏ được sử dụng làm các món súp hoặc trộn ở salsad và cũng có thể được

ăn như một loại rau Ngoài ra, người ta sử dụng hoa thanh long ruột đỏ làm

trà [14]

Thanh long ruột đỏ còn có đặc tính chữa bệnh Các giống thanh long giàu chất chống oxy hóa Nó được biết đến ngăn ngừa ung thư ruột kết và bệnh tiểu đường, làm tăng khả năng đào thải chất độc và các kim loại nặng của cơ thể, giảm cholesterol và huyết áp cao Thanh long ruột đỏ rất giàu với vitamin C, phospho và canxi giúp phát triển xương, răng và da Nếu ăn

thường xuyên thì có thể làm giảm các bệnh mãn tính của đường hô hấp [14]

2.1.3 Một số nấm bệnh thường gặp ảnh hưởng đến chất lượng quả thanh long ruột đỏ sau thu hoạch

Sau khi thu hoạch quả thanh long ruột đỏ các loại nấm sau thường xuất

hiện: Aspergillus avenaceus, A.awamori, A.clavaluis, A.flavus, A.niger, Fusarium semitectum, F.lateritium, Penicillium charlesi [11]

Các biện pháp phòng trừ: [11]

- Nhúng trái trong dung dịch benomyl 500 phần triệu (ppm) trong 1 phút Cách pha lấy 5 gram benomyl pha trong 1 lít nước khuấy đều

- Sử dụng các chất kích thích để giữ quả tươi lâu hơn như phun GA3 (axit giberrelic) với liều lượng 30 – 50 ppm hoặc nhúng trong dung dịch KMnO4 nồng độ 0,2%

2.1.4 Sự biến đổi của quả thanh long ruột đỏ sau thu hoạch

2.1.4.1 Biến đổi vật lý

Rau quả tươi sau khi thu hái để trong môi trường bảo quản có thể xảy

ra một số biến đổi vật lý dẫn đến làm giảm chất lượng cũng như khối lượng của rau quả như: sự bay hơi, sự giảm khối lượng tự nhiên, sự sinh nhiệt…

- Sự bay hơi nước:

+ Sự bay hơi nước là hiện tượng mất nước tự do từ quả ra môi trường xung quanh Sự mất nước của quả dẫn đến hiện tượng khô héo, giảm trọng lượng quả, gây rối loạn sinh lý, giảm khả năng kháng khuẩn… làm quả nhanh chóng bị hư hỏng Thanh long ruột đỏ là loại quả có hàm lượng nước cao (85,3%) nên hiện tượng mất nước càng dễ xảy ra nếu không có chế độ bảo quản phù hợp Sự bay hơi nước xảy ra nhanh sau thu hái, sau đó giảm dần, rồi lại tăng nhanh khi quả hỏng [18]

+ Sự bay hơi nước phụ thuộc vào cấu trúc của vỏ quả và bề mặt tiếp xúc với không khí, đặc biệt là sự chênh lệch giữa nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ chuyển động của không khí trong môi trường bảo quản Thực tế, muốn giảm

sự mất nước của rau quả ta phải giảm nhiệt độ, tăng độ ẩm và giảm tốc độ của không khí trong kho bảo quản Quả thanh long bảo quản ở 20oC giữ được giá trị thương phẩm trong vòng 1 tuần, 14oC giữ được 2 tuần, 6oC giữ được 3 tuần [18]

- Sự giảm khối lượng tự nhiên:

+ Sự giảm khối lượng của quả thực chất là sự giảm khối lượng do bay hơi nước tự do của quả và do hao hụt các chất hữu cơ xảy ra trong quá

trình hô hấp Khối lượng rau quả giảm phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giống, khí hậu, kỹ thuật canh tác, công nghệ bảo quản, thời điểm thu hoạch Trong bất cứ điều kiện bảo quản nào cũng không tránh khỏi sự giảm khối lượng tự nhiên, tuy nhiên khi tạo điều kiện bảo quản tối ưu thì có thể hạn chế tới mức tối thiểu sự giảm khối lượng Bảo quản quả thanh long 1 tuần ở 6oC giảm 1,8%, ở 14oC giảm 2,7% và ở 20oC giảm 4,2% trọng lượng [18]

- Sự sinh nhiệt:

+ Lượng nhiệt sinh ra trong quá trình bảo quản quả là do sự hô hấp Nhiệt độ càng tăng càng kích thích quá trình hô hấp của quả càng mạnh Khi nhiệt độ và độ ẩm tăng phù hợp với sự phát triển của vi sinh vật thì nhiệt độ môi trường càng tăng hơn nữa (do quả hô hấp và vi sinh vật phát triển) khi đó quả càng nhanh hỏng Hai phần ba lượng nhiệt sinh ra sẽ tỏa ra môi trường xung quanh, một phần ba sẽ được dùng vào quá trình trao đổi chất bên trong

tế bào, quá trình bay hơi và một phần ở dạng liên kết cao năng adenozin triphotphat (ATP) [1]

C6H12O6 + 6 O2 CO2 + H2O + 674kcal

Do đó, trong quá trình bảo quản cần phải duy trì các thông số nhiệt độ,

độ ẩm tối ưu trong kho bảo quản

2.1.4.2 Biến đổi sinh lý – sinh hóa

Sự hô hấp:

- Sau khi thu hoạch quả không còn nhận chất dinh dưỡng trên cây mẹ nữa mà phải tự tiêu hao các chất dinh dưỡng dự trữ để được thực hiện quá trình hô hấp và kiến tạo năng lượng Thực chất quá trình hô hấp là quá trình oxy hóa chậm các chất hữu cơ phức tạp dưới tác dụng của các emzyme có trong nội tạng quả thành các chất đơn giản hơn và giải phóng năng lượng

Mức độ hô hấp được đánh giá qua cường độ hô hấp Cường độ hô hấp càng cao thì thời gian tồn trữ càng ngắn [3]

- Thanh long ruột đỏ là loại quả không có đỉnh hô hấp khi chín và cường độ hô hấp thấp (70 – 100 mg CO2/kg/giờ) [18] Với đặc điểm về cường

độ hô hấp như vậy thì trong điều kiện bảo quản thích hợp về nhiệt độ, độ ẩm,

và phòng trừ nấm bệnh sau thu hoạch tốt quả thanh long ruột đỏ có thể kéo dài thời gian bảo quản

Sự sản sinh ethylene:

- Ethylene có tác dụng như một hormon thực vật, làm tăng hô hấp, thúc

đẩy quá trình chín của quả Quả có đỉnh hô hấp sinh khí ethylene nhiều hơn quả không có đỉnh hô hấp Trong quá trình chín của quả khí ethylene sinh ra lại có tác dụng kích thích làm tăng quá trình chín của quả dẫn đến làm nhanh

hư hỏng rau quả [1] Vì vậy để làm chậm quá trình chín của quả, kéo dài thời

gian bảo quản người ta tìm cách hạn chế ethylene sinh ra

- Quả thanh long sản sinh ethylene rất thấp 0,025 – 0,091 µl/kg/h ở

20oC [18]

Sự biến đổi về màu sắc:

- Sự thay đổi về màu sắc là sự phát triển tự nhiên của các sản phẩm nông

nghiệp là một phần của sự chín già của quả [3] Sự xuất hiện của các sắc tố

carotenoid (đỏ) và anthocyanins (tím) làm mất dần màu xanh của diệp lục tố

Từ ngày thứ 24 – 25 sau khi nở hoa đối với thanh long trắng

(Hylocereus undatus), ngày thứ 26 – 27 đối với thanh long đỏ (Hylocereus Polyrhizus) xuất hiện màu đỏ đầu tiên trên vỏ quả Sau khi quả thanh long

xuất hiện màu đỏ khoảng 4 – 5 ngày nữa thì quả đỏ hoàn toàn Trong thời gian bảo quản thanh long cần giữ màu đỏ này, đảm bảo giá trị thương mại của quả Ở điều kiện bảo quản không tốt (nhiệt độ cao) làm mất dần màu đỏ xuất

hiện các đốm nâu trên vỏ quả [18]

2.1.4.3 Sự biến đổi về thành phần hóa học

Trong thời gian bảo quản, hầu hết các thành phần hóa học của quả đều

bị biến đổi do tham gia vào quá trình hô hấp và do hoạt động của enzyme có

trong nội tại quả

- Sự biến đổi của đường hòa tan:

+ Đường hòa tan là thành phần chủ yếu tham gia vào quá trình hô hấp nên hàm lượng giảm đáng kể trong quá trình bảo quản Hàm lượng đường hòa tan thay đổi theo nhiệt độ và thời gian bảo quản bảo quản ở nhiệt độ 6o

C sau 1 tuần, 2 tuần và 3 tuần bảo quản hàm lượng đường hòa tan thay đổi không nhiều 6,6 – 6,7%, nhưng ở nhiệt độ bảo quản 14oC sau 1 tuần hàm lượng

đường hòa tan giảm xuống còn 6,0%, sau 2 tuần bảo quản còn 5,4% [18]

- Sự biến đổi của độ axit:

+ Trong quá trình bảo quản axit hữu cơ cũng bị giảm xuống, và thường

tổn thất nhiều hơn đường do chúng cũng tham gia vào quá trình hô hấp, tạo este

+ Quả thanh long sau khi thu hoạch đúng độ chín độ axit đạt 93 mmol

H+/kg quả, bảo quản sau 1 tuần ở 6oC độ axit giảm xuống còn 62 mmol

H+/kg, 14oC là 37 mmol H+/kg Như vậy nhiệt độ bảo quản càng cao độ axit

thay đổi càng lớn [18]

- Sự biến đổi về mùi vị:

+ Mùi vị của quả trong quá trình bảo quản cũng có sự thay đổi do có sự

biến đổi về hàm lượng axit có trong quả Bảo quản thanh long ở nhiệt độ cao không những làm giảm độ cứng, hàm lượng nước, độ axit mà còn làm giảm

2.2 Một số phương pháp bảo quản quả thanh long ruột đỏ

2.2.1 Xử lý nhiệt trước khi bảo quản

Xử lý quả bằng hơi nước nóng được ứng dụng đầu tiên ở Floridanawm

1992 để trừ ruồi Địa Trung Hải trên quả cam [19]

Xử lý nhiệt trước khi bảo quản nhằm loại bỏ các mầm bệnh trên bề mặt hoặc trong một vài lớp tế bào biểu bì của rau quả thường tiến hành trong thời gian ngắn (vài phút) Nhiệt được cung cấp cho rau quả theo một vài cách nhúng trong nước nóng, bằng hơi nước nóng hoặc bằng không khí khô nóng

Xử lý nhiệt bằng hơi nước nóng chủ yếu hiệu quả trong việc diệt côn trùng nhưng khó để diệt trừ được nấm mốc Xử lý nhiệt bằng không khí khô nóng

có khả năng diệt cả côn trùng và nấm mốc nhưng có thể làm bỏng vỏ quả đối với những quả có vỏ mỏng Xử lý nhiệt bằng nước nóng thường được sử dụng

nhiều nhất vì nó là môi trường truyền nhiệt hiệu quả hơn không khí [19]

Xử lý nhiệt cũng được sử dụng để ức chế quá trình chín hoặc tạo ra sức đề kháng với tổn thương lạnh và tổn thương trong vỏ suốt thời gian bảo quản, vì thế

có thể kéo dài thời gian bảo quản và thời gian tiêu thụ trên thị trường [19]

Xử lý quả thanh long ruột đỏ trước khi bảo quản để đảm bảo an toàn sinh học của các nước nhập khẩu và hệ thống các siêu thị Xử lý ở mức độ thấp, nhiệt độ ở tâm quả 46,5oC trong thời gian 20 phút thì chất lượng quả

được duy trì [20]

2.2.2 Bảo quản ở nhiệt độ thấp

Bảo quản ở nhiệt độ thấp là biện pháp hữu hiệu nhất trong việc hạn chế quá trình hô hấp, hạn chế sự chín của quả và ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật, đảm bảo kéo dài thời gian bảo quản của rau quả tươi Đây là phương pháp bảo quản dựa theo nguyên lý tiềm sinh, nghĩa là làm chậm ức chế hoạt động sống của rau quả và vi sinh vật nhờ đó làm chậm thời gian hư hỏng thối rữa của rau quả Như chúng ta đã biết nhiệt độ môi trường bảo quản càng thấp

thì càng có tác dụng ức chế các quá trình sinh lý - sinh hóa xảy ra trong rau quả và hoạt động của vi sinh vật Tuy nhiên, nhiệt độ môi trường bảo quản lạnh phải từ 20oC đến nhiệt độ gần điểm đóng băng của dịch bào để tránh hiện tượng tổn thương lạnh [8]

Quả thanh long có thể giữ được chất lượng thương mại trong khoảng 7 ngày ở 20oC, 14 ngày ở 14oC, nhưng ở nhiệt độ thấp hơn 6o

C xuất hiện tổn thương lạnh với những đốm nâu trên bề mặt quả [18]

2.2.3 Bảo quản rau quả bằng phương pháp phủ màng

2.2.3.1 Khái niệm chung

Màng bán thấm là một loại màng mỏng bao quanh bề mặt thực phẩm có khả năng hạn chế sự thoát hơi nước và làm giảm sự trao đổi chất trong rau quả Nhờ lớp màng này tạo ra sự khác biệt khí quyển giữa bên ngoài (môi trường bảo quản) với phần tiếp xúc trưc tiếp của quả làm giảm lượng oxy bên trong quả và điều chỉnh quá trình trao đổi khí của quả, do đó làm chậm quá trình chín Mặt khác, màng bọc còn có chức năng bảo vệ làm giảm hư hỏng trong quá trình vận chuyển cũng như sự thâm nhập của vi sinh vật từ môi trường xung quanh [21]

Kỹ thuật tạo màng phủ là phương pháp tạo ra một dịch lỏng dạng composit, colloid hoặc nhũ tương rồi phủ lên bề mặt từng quả riêng rẽ bằng cách phun, nhúng, quét hoặc xoa Khi dịch lỏng khô sẽ tạo ra một lớp màng mỏng gần như trong suốt trên bề mặt quả Nhờ tính bán thấm điều chỉnh sự trao đổi khí và hơi nước của màng mà quả được giữ tươi lâu hơn Quả sử dụng màng phủ lên 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 [21] Như vậy, về bản chất kỹ thuật màng bán thấm cũng là một dạng cải biến của phương pháp MAP

2.2.3.2 Đặc tính lý hóa và vai trò của màng bao

Đặc tính lý hóa

- Màng bao dùng trong bảo quản có thể được tạo ra từ một loại polymer

(nhựa cây, sáp thực vật, sáp động vật, polysaccharide, protein và một số ít polymer tổng hợp) hay hỗn hợp các polymer khác nhau và bản chất hóa học của polymer quyết định tính chất của màng bao Chế phẩm tạo màng được làm từ các vật liệu có nguồn gốc tự nhiên, không độc hại, trong nhiều trường hợp là những chất dinh dưỡng cho sản phẩm [21] Khi pha chế, tùy theo loại quả mà chúng ta sẽ chọn loại nguyên liệu khác nhau để đảm bảo hiệu quả bảo quản và an toàn thực phẩm

- Mỗi loại màng có tính chất cơ lý hóa nhất định và được đặc trưng bởi:

+ Độ nhớt của dung dịch màng bao: Do sự có mặt của các chất tạo nhũ tương và các chất tăng độ dẻo

+ Sức căng của màng: Tính chất này có sự ảnh hưởng đến sự va chạm

cơ học của quả khi vận chuyển

+ Tính thẩm thấu hơi nước và khí CO2, O2

+ Tính kháng vi sinh vật: màng thường có các tác nhân chống vi sinh vật như chất diệt nấm, chất chống lão hóa…

+ Độ bền của màng: màng thường có độ bền cao, có thể không hòa tan đối với các loại quả bỏ vỏ, và màng hòa tan với các loại quả ăn vỏ [5]

Vai trò của chất tạo màng:

- Thành phần của màng bao gồm các chất tạo nhũ tương như: lecithin, sáp động vật, sáp thực vật, tinh bột, whey protein, CMC (cacboxyl methyl

cellulose), chitosan…các axit không độc hoặc muối của chúng

- Màng bọc sẽ phát huy được khả năng điều khiển quá trình phân hủy

nếu trong quá trình tạo màng ta thêm vào đó các chất phụ gia như: Chất diệt nấm, chất điều hòa sinh trưởng, chất chống lão hóa, chất chống tổn thương do

nhiệt, thậm chí cả các tác nhân tạo màu cho thực phẩm – một yếu tố ảnh

hưởng trực tiếp đến giá trị cảm quan của rau quả [21]

Vai trò của màng bao:

- Làm giảm tổn thất khối lượng và giảm biến dạng quả do mất nước

- Thay thế và tăng cường cho màng sáp tự nhiên vốn có trên mặt quả

- Làm giảm trao đổi khí (giảm O2, tăng CO2) dẫn tới làm chậm quá trình hô hấp, quá trình chín hay già hóa của quả, làm tăng độ tươi của quả

- Cải thiện hình thức của quả nhờ lớp màng bóng láng

- Ức chế sự phát triển của vi sinh vật trên bề mặt rau quả

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

- Duy trì chất lượng của rau quả

2.3 Một số chất tạo màng

2.3.1 Màng polychacaride

Màng polychacaride được sử dụng để làm giảm sự mất nước trong quá trình bảo quản quả Tuy nhiên, chúng cũng là những chất ưa nước nên chúng không có chức năng ngăn cản sự mất nước Có thể nói màng polychacaride được quan tâm là thành phần màng bao có tiềm năng bởi tính chất tạo keo đặc biệt của nó, tính chất tạo gel đòi hỏi khả năng định hình gel bền hoặc tạo thành polymer không hòa tan dưới sự có mặt của cation kim loại đa hóa trị như canxi

Alginate là một polychacaride có nguồn gốc từ tảo biển màu nâu làm màng bao ăn được có ưu điểm vượt trội do tính chất tạo keo đặc biệt và khả năng tạo gel mạnh hoặc polymer không hòa tan khi phản ứng với các cation kim loại đa hóa trị như canxi [12]

2.3.2 Màng protein

Màng bán thấm ăn được có thể được làm từ nhiều nguồn protein khác nhau Protein để làm màng thực phẩm có thể tách chiết từ ngô (zein), lúa mì

(gluten), đỗ tương, colagen (gelatin), hoặc từ sữa (casein) Cũng như polychacaride, protein không có khả năng chống mất nước cao như màng lipid, nhưng sự trao đổi khí lại rất thuận lợi cho việc làm chậm quá trình chín

mà không gây ra hiện tượng hô hấp yếm khí Màng protein giúp tăng độ láng bóng bề mặt, chống lại sự oxi hóa và sự phát triển của mùi không mong muốn Hiện nay, màng bán thấm từ protein thuần túy không được sử dụng cho khả năng chống mất nước của chúng bị hạn chế Do vậy, người ta thường dùng kết hợp các thành phần nhựa với protein hay polychacaride [13]

2.3.3 Màng Lipit

Một số chất béo được sử dụng hiệu quả trong việc tạo màng là sáp ong, dầu khoáng, dầu thực vật, sáp carnauba từ cọ ở Brazil, sáp cám gạo và có thể

là sáp tổng hợp như parafin và polyethylen là những sản phẩm tinh luyện dầu

mỏ, chất nhựa tự nhiên như cánh kiến, nhựa câu Chất béo thường có khả năng hòa tan cao Màng chất béo có ưu điểm là làm giảm mất nước tốt do tính phân cực của chúng thấp, ngoài ra màng chất béo còn làm giảm quá trình hô hấp nhờ đó kéo dài thời gian bảo quản và cải thiện chất lượng cảm quan

bênngoài cho rau quả bằng cách tạo lớp vỏ láng bóng [13]

2.3.4 Màng composit

Màng composit là màng được pha chế từ nguyên liệu khác nhau gồm nhựa cây, sáp thực vật, sáp động vật, polychacaride, protein và một số polymer tổng hợp Thực tế, đa số chế phẩm composit gồm hai thành phần tạo màng trở lên có bổ sung thêm các chất phụ gia như chất hóa dẻo, chất hoạt động bề mặt, chất chống bọt, chất nhũ hóa để dễ pha chế và chất bảo quản để

giữ chế phẩm được lâu [13]

2.4.Giới thiệu về màng chitosan

2.4.1 Cấu trúc, tính chất của chitosan

Chitosan là polysaccharide β-1-4-glucosamin, thu được bởi quá trình deacetyl hóa chitin, là hợp chất có nguồn gốc tự nhiên, không độc, giá thành

rẻ Nhờ tính chất an toàn sinh học và kháng nấm chitosan được ứng dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm [10]

Trong thực tế chitosan thường được chế biến ở dạng vẩy mịn, trong môi trường thích hợp chitosan sẽ hòa tan tạo ra dung dịch có độ nhớt, độ dính cao có khả năng đông tụ các hạt vô cơ cũng như các thành phần hữu cơ khác Tùy theo nhu cầu người ta có thể tạo ra các dẫn xuất khác nhau của chitosan, các dẫn xuất này có khả năng tạo ra các màng mỏng trong suốt, bền vững có tính kháng nấm, tính bán thấm và vô hại với con người và môi trường [10]

Chitosan không tan trong nước, có độ pH > 6,6 do có nhóm amino (NH2) tự do, nhưng tan tốt trong dung dịch axit như: axit formic, axit axetic…

độ nhớt của dung dịch chitosan có mối quan hệ tỷ lệ thuận với khối lượng phân tử chitosan, nồng độ dung dịch và ngược lại [4]

2.4.2 Tác dụng kháng vi sinh vật của chitosan

Gần đây một số nghiên cứu cho rằng chitosan có 2 hoạt tính sinh học: Một là chitosan như một chất diệt khuẩn polycation, do có tính kháng nấm hoặc nó có tác dụng làm thay đổi hình thái, cấu trúc và phá hoại các tổ chức phân tử của tế bào nấm Hai là chitosan như là một elicitor sinh học, chitosan

có thể bảo vệ quả như sự tích lũy chitinase, β-1,3- glucanse và hợp chất phenol,

sự hóa gỗ, sự tổng hợp phytoalexins, và ngăn chặn enzyme phân cắt mô tế bào giúp cho quả có sức đề kháng tốt hơn dưới tác động của mầm bệnh [12]

Mức độ deaxetyl hóa ảnh hưởng đến khả năng kháng vi sinh vật của chitosan Mức độ deaxetyl hóa càng cao thì khả năng kháng vi sinh vật của chế phẩm chitosan càng lớn [4]

2.4.3 Tác dụng của màng chitosan trong bảo quản rau quả tươi

Chitosan với tính chất an toàn sinh học và tính kháng nấm đã được nghiên cứu rộng rãi để ứng dụng vào nông nghiệp và công nghiệp thực phẩm Chitosan và dẫn xuất của nó có thể làm màng bán thấm trên bề mặt quả, giúp

điều chỉnh không khí trong nội bộ quả, làm giảm sự thoát hơi nước và cải tiến chất lượng quả Màng chitosan có tác dụng như một màng chắn cơ học giúp bảo vệ quả khỏi tác nhân gây bệnh [10]

2.5 Giới thiệu về nisin

2.5.1 Khái quát về nisin

Để thay thế các chất diệt khuẩn hoá học độc hại như: hypoclorit canxi, natri nitrat, kali nitrat, hoặc nitrit và các axit hữu cơ như: axit axetic, benzoic, propionic, sulfua dioxit… các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu và triển khai ứng dụng các chất diệt khuẩn sinh học không độc hại, được gọi là các bacteriocin Hầu hết các bacteriocin được tìm thấy ở các vi khuẩn lên men lactic, có cấu tạo từ 20 đến 60 axit amin, có tính kỵ nước và tích điện âm Tập hợp gen cấu trúc và gen điều hòa sinh tổng hợp bacteriocin ở vi khuẩn có thể nằm trong hệ gen hoặc trong plasmid Các bacteriocin này được phân thành 3 lớp chính: lantibiotic, phi-lantibiotic và nhóm bacteriocin kích thước lớn, kém bền nhiệt [23]

Bacteriocin bị phân cắt nhanh chóng bởi protease có trong dịch tiêu hóa của người Phổ hoạt tính kháng khuẩn của bacteriocin thường hẹp, giới hạn trong loài nhưng đối với bacterocin - nisin lại có phổ kháng khuẩn rộng.Tất cả các nghiên cứu đều chỉ ra rằng bacteriocin là một chất bảo quản không độc hại[23] Hiện nay, nisin đã trở thành chất bảo quản thực phẩm sinh học phổ biến, bắt đầu được sử dụng từ những năm 1950 và đến nay đã được sử dụng ở trên 50 nước Năm 1969, Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (FAO) và Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã khuyến cáo sử dụng bacteriocin - nisin như một chất bảo quản thực phẩm tự nhiên và một lần nữa khẳng định bacteriocin - nisin là an toàn Năm 1988, tại Mỹ, Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) đã phê chuẩn quyết định quan trọng cho việc sử dụng nisin bổ sung vào nguyên liệu lên men phomat, bơ như một chất

bảo quản trước khi tiến hành khử trùng Pasteur [22] Hiện nay, nisin vẫn là bacteriocin thương phẩm quan trọng và được sử dụng rộng rãi, được sử dụng trong bảo quản thịt, sữa, các sản phẩm chế biến từ thịt, sữa, bột dinh dưỡng cho trẻ em, các sản phẩm chế biến từ gạo, các loại nước hoa quả đóng chai như siro đào, dứa, bột nghiền cà chua…để chống lại nhiều loại vi khuẩn gây thối hỏng thực phẩm và gây ngộ độc cho người

Cơ chế tác động bacteriocin:

- Nisin thường được coi là chất tẩy rửa cation bề mặt, có khả năng hấp thụ vào thành tế bào vi khuẩn Đây là bước đầu tiên trong quá trình phá hủy màng Nhiều bằng chứng chỉ ra rằng nisin tác động vào màng trong củ a màng

tế bào vi khuẩn vì nisin làm thay đổi tính thấm của màng đối với các ion và phân tử có kích thước nhỏ Thêm vào đó, nisin làm giảm lực proton, làm giảm chức năng của màng tế bào, và gradient pH…dẫn đến tế bào vi khuẩn bị chết Hầu hết nisin chỉ có khả năng kháng lại vi khuẩn Gram dương nhưng nisin Z lại có khả năng kháng lại cả vi khuẩn Gram âm [22]

- Nisin tác động lên cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương theo hai cơ chế: khi màng tế bào không có lớp phospholipid mang ion âm, nisin đóng vai trò như chất mang ion âm chọn lọc Khi màng tế bào có lớp phospholipid , nisin tạo thành các lỗ tạm thời, không bền, không có tính chọn lọc trên tế bào, liposome và màng lipid của tế bào Bằng cách này, nguyên sinh chất trong tế bào bị cô đặc lại, lớp lipid của màng bị xáo trộn Từ đó , nisin đi vào trong màng, gắn vớ i nhau và gắn vào màng theo hư ớng của màng và dần tạo thành các lỗ [22]

- Ngoài ra, nisin còn có thể gắn chặt vào bề mặt màng, làm xáo trộn các nhóm phân cực của phospholipid trên màng tế bào Nisin cùng với phospholipid đồng thời gắn vào màng để phá màng lipid từ đó hình thành nên các lỗ màng [22]

có tạo bào tử như Bacillus và Clostridium [23] Nisin Z còn có khả năng phá hủy màng tế bào vi khuẩn Gram âm như E coli và Salmonella Giá trị quan

trọng của nisin đối với việc bảo quản thực phẩm được thể hiện ở tác động ức

chế của nó lên các vi khuẩn sinh bào tử như Clostridium và Bacillus, nguyên

nhân gây ra thối rữa thực phẩm Bào tử của những vi khuẩn này nhạy cảm với nisin hơn cả t ế bào dinh dưỡng Scott và Taylor đã chứng minh rằng nisin có

thể ngăn cản sự sinh bào tử của Clostridium botulinum kiểu A, B, E một cách hiệu quả Bào tử của B thermophilus có khả năng chịu nhiệt mạnh nhất cũng

nhạy cảm với nisin Với nồng độ nisin 21 U/ml các bào tử của nó bị ức chế

Nisin cũng được chỉ ra là có tác dụng ức chế lên L Monocytogenes [22]

Nisin đã được chứng nhận là an toàn và đã được dùng để bảo quản nhiều loại thực phẩm khác nhau như một số rau quả dạng sơ chế, các loại rau quả thực phẩm đóng hộp, các sản phẩm chế biến từ thịt, các sản phẩm chế biến từ cá, trứng, sữa thanh trùng và các loại đồ uống Nisin không ức chế nấm men, sử dụng nisin trong các loại đồ uống có cồn có thể ngăn cản sự lên men axit bởi lactic Thêm nisin vào quá trình thanh trùng bia có thể kéo dài quá trình cất giữ bia Nisin còn được sử dụng để bảo quản các thực phẩm chế biến từ đậu tương và chế biến từ ngũ cốc, các loại thức ăn đóng gói Nisin có hoạt tính ức chế các loại vi khuẩn kháng nhiệt, có thể gây thối rữa các thực phẩm đóng gói và giảm 90% thời gian của quá trình gia nhiệt trước khi đóng

gói Khi đóng gói ở 55o

C khoảng 7 ngày, các sản phẩm có thể bị thối rữa nhưng nếu sử dụng nisin như quy định thì thời gian bảo quản sẽ lâu hơn, có thể bảo quản trong vòng 2 năm [22] Để bảo quản thực phẩm, nisin có thể bổ sung với hàm lượng 100 mg/kg - 200 mg/kg và tối đa là 500 mg/kg Ở Trung Quốc, nisin đã được sản xuất trên nồi lên men 100 m3

Ở Ấn Độ, sản lượng nisin dùng cho bò sữa hàng năm là 520 kg còn ở Mỹ sản lượng này là 7000 kg

2.6 Hiện trạng công nghệ bảo quản quả ở nước ta

Hầu hết các loại quả ở nước nói chung ,thanh long ruột đỏ nói riêng có phẩm chất rất ngon, rất được ưa chuộng ở thị trường trong và ngoài nước Đặc biệt, nhu cầu thị trường ngoài nước khá lớn tuy nhiên các nước nhập khẩu yêu cầu phải cung cấp đủ số lượng đồng thời chất lượng ổn định nhưng phía Việt Nam chưa đáp ứng được các yêu cầu này [6] Trong khi đó, do nhu cầu trao đổi và hợp tác giao lưu giữa các quốc gia, nhất là sau khi Việt Nam gia nhập

tổ chức Thương mại thế giới WTO, các giống cây và quả nhập nội ngày càng nhiều đã và đang làm tăng thêm hương vị cho quả Việt Nam, đồng thời cũng

tạo nên sự cạnh tranh thị trường gay gắt hơn

Hiện trạng về công nghệ bảo quản sau thu hoạch quả nước ta nói chung

và công nghệ bảo quản quả thanh long ruột đỏ còn có một số tồn tại sau [5]:

- Thiếu nghiên cứu kỹ về chỉ số thu hoạch quả: đây là một chỉ số quan trọng, nhưng chỉ có một số cơ quan nghiên cứu bước đầu thực hiện đối với một số quả chính trong đó có thanh long ruột đỏ

- Công nghệ thu hoạch, sau thu hoạch (xử lý, bảo quản, vận chuyển ) lạc hậu và thiếu đầu tư cơ sở vật chất kèm theo (kho lạnh chuyên dùng, thiết

bị rửa, xử lý, buồng ủ chín, bao bì, đóng gói, vận chuyển ) Cả nước mới chỉ

có vài cơ sở nhà sơ chế, đóng gói đạt tiêu chuẩn xuất khẩu

- Tổn thất trong quá trình thu hoạch và sau thu hoạch còn khá lớn (ước khoảng 25% về khối lượng, chưa kể đến tổn thất về chất lượng)

- Nông dân và các thành viên trong hệ thống cung ứng chưa được huấn luyện và hướng dẫn đầy đủ về kỹ thuật thu hoạch và xử lý bảo quản, nên quả

có độ chín không đồng đều, quả dễ bị mất nước, nhiễm vi sinh vật, quá nhiều

dư lượng thuốc bảo vệ thực vật nên việc thu mua, xử lý quả đảm bảo số lượng và chất lượng đồng đều gặp khó khăn, ảnh hưởng đến việc kinh doanh nhất là xuất khẩu

- Điều kiện kiểm soát vệ sinh an toàn thực phẩm và dư lượng các chất độc hại khi xử lý quả chưa được chú ý Cơ sở vật chất cho công nghệ xử lý, bảo quản và chế biến tại vùng nguyên liệu còn thiếu thốn

- Chưa đầu tư thích đáng cho việc nghiên cứu công nghệ sau thu hoạch cây ăn quả

Việc giải quyết được từng bước nhưng vấn đề nêu trên không những sẽ làm giảm tổn thất sau thu hoạch, duy trì giá trị dinh dưỡng chất lượng quả, mà còn làm cơ sở để phát triển ngành quả một cách bền vững, phục vụ tiêu dùng trong nước và tham gia xuất khẩu, đặc biệt là làm tăng thêm thu nhập của người nông dân, lực lượng lao động hiện còn chiếm khoảng trên 70% dân số Việt Nam [6]

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng, vật liệu nghiên cứu

3.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Quả thanh long ruột đỏ: được trồng tại Viện Nghiên cứu Rau quả, được thu hái ở các độ chín khác nhau

3.1.2 Vật liệu nghiên cứu

Màng kháng khuẩn chitosan - nisin: được sản xuất tại Viện Công nghệ Sinh học – là sản phẩm của đề tài cấp nhà nước

3.1.3 Thiết bị và dụng cụ

3.1.3.1 Thiết bị

- Máy đo màu Color Meter của hãng Color Tec PCM/PSM, Mỹ

- Máy đo độ cứng của quả ABSOLUTE của hãng Mitutoyo, Nhật Bản

- Chiết quang hiển thị số - DIGITAL REFACTOMETER–ATAGO,

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

- Địa điểm: Phòng thí nghiệm Bảo quản & Chế biến - Viện Nghiên cứu

Rau quả Hà Nội.Thị trấn Trâu Quỳ, Huyện Gia Lâm, Thành Phố Hà Nội

- Thời gian: Từ 12/2014 đến 06/2015

3.3 Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Nghiên cứu xác định độ chín thu hái phù hợp của quả

thanh long ruột đỏ cho mục đích bảo quản tươi

Nội dung 2: Nghiên cứu xác định phương pháp tiền xử lý thích hợp cho

mục đích bảo quản đối với quả thanh long ruột đỏ

Nội dung 3: Nghiên cứu xác định nồng độ chitosan - nisin thích hợp cho quá trình bảo quản quả thanh long

Nội dung 4: Nghiên cứu xác định phương pháp tạo màng thích hợp

Nội dung 5: Nghiên cứu xác định nhiệt độ bảo quản phù hợp đối với thanh long đã được bao màng

Nội dung 6: Đề xuất quy trình công nghệ bảo quản quả thanh long ruột

Tiến hành nghiên cứu với quả thanh long ruột đỏ được thu hái ở 4 độ

chín thu hái khác nhau

- ĐC1: Quả thu hái ở ngày thứ 27 sau khi hoa nở (vỏ quả có màu đỏ lẫn xanh, tai quả cứng)

- ĐC2: Quả thu hái ở ngày thứ 29 sau khi hoa nở (vỏ quả có màu đỏ

ánh xanh, tai quả cứng)

- ĐC3: Quả thu hái ở ngày thứ 31 sau khi hoa nở (vỏ quả có màu đỏ

hoàn toàn, tai quả cứng)

- ĐC4: Quả thu hái ở ngày thứ 33 sau khi hoa nở (vỏ quả có màu đỏ

hoàn toàn, tai quả hơi mềm)

Các chỉ tiêu theo dõi: nhận xét về đặc điểm hình thái, kích thước, khối lượng độ cứng quả, sự thay đổi màu sắc vỏ quả (E), tỷ lệ hư hỏng (%), hàm lượng chất khô hòa tan tổng số (oBx), hàm lượng axit hữu cơ tổng số (%)

3.4.1.2 Thí nghiệm 2 cho nội dung 2: Nghiên cứu xác định phương pháp tiền

xử lý thích hợp cho mục đích bảo quản đối với quả thanh long ruột đỏ

Với mục đích loại bỏ đất cát, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, mầm bệnh cũng như các vi sinh vật gây hư hỏng có trên bề mặt vỏ quả góp phần ổn định chất lượng quả trong thời gian bảo quản, tiến hành bố trí 3 công thức, mỗi công thức gồm 7 quả thanh long ruột đỏ được thu hái ở độ chín phù hợp (là kết quả của thí nghiệm 1), mỗi công thức nhắc lại 3 lần nhằm khảo sát xử

lý quả trong các dung dịch khác nhau ở cùng thời gian 1 phút, cụ thể:

- Không xử lý (nhúng trong nước sạch)

- Xử lý bằng thiabendazole có nồng độ 500 ppm

- Xử lý bằng dung dịch clorin nồng độ 0,1%

Các mẫu sau khi xử lý được để khô tự nhiên và được nhúng trong chế phẩm dung dịch chitosan – nisin, để khô tự nhiên và được đóng trong các thùng carton và bảo quản ở nhiệt độ 7 ± 1oC

Thời gian theo dõi là 28 ngày, định kỳ 7 ngày/lần lấy mẫu để phân tích các chỉ tiêu

Các chỉ tiêu theo dõi: hàm lượng chất khô hòa tan (oBx), tỷ lệ hư hỏng (%), tỷ lệ hao hụt khối lượng (%), sự thay đổi màu sắc vỏ quả (E) và sự phát triển của nấm mốc (%)

Kết quả của thí nghiệm 2 được sử dụng cho các thí nghiệm tiếp theo 3.4.1.3 Thí nghiệm 3 cho nội dung 3: Nghiên cứu xác định nồng độ chitosan

- nisin thích hợp cho quá trình bảo quản quả thanh long ruột đỏ

Nguyên liệu được thu hái ở độ chín thích hợp (là kết quả của thí nghiệm 1) rồi được xử lý theo kết quả thu được của thí nghiệm 2, sau đó tiến

hành bao quả bằng màng kháng khuẩn sinh học chitosan - nisin ở các nồng độ 50%, 70%, 100% (coi chế phẩm chitosan – nisin được cung cấp là 100%) Thí nghiệm gồm 4 công thức, mỗi công thức gồm 7 quả, nhắc lại 3 lần

- ĐC: Không sử dụng màng kháng khuẩn

- CT1: Sử dụng màng kháng khuẩn chitosan – nisin ở nồng độ 50%

- CT2: Sử dụng màng kháng khuẩn chitosan - nisin ở nồng độ 70%

- CT3: Sử dụng màng kháng khuẩn chitosan - nisin ở nồng độ 100% Tất cả các mẫu thí nghiệm được để khô tự nhiên sau đó được đặt trong thùng carton và đưa vào bảo quản ở nhiệt độ 7 ± 1o

Từ đó, lựa chọn được công thức có nồng độ thích hợp

3.4.1.4 Thí nghiệm 4 cho nội dung 4: Nghiên cứu xác định phương pháp tạo màng thích hợp

Quả thanh long ruột đỏ được thu hái ở độ chín thích hợp (là kết quả của thí nghiệm 1) rồi được xử lý theo kết quả thu được của thí nghiệm 2, sau đó tiến hành bao quả bằng màng kháng khuẩn sinh học chitosan - nisin ở nồng độ

đã chọn (là kết quả của thí nghiệm 3) bằng phương pháp phun và nhúng Thí

nghiệm gồm 2 công thức, mỗi công thức gồm 7 quả, nhắc lại 3 lần

- Tạo màng kháng khuẩn chitosan – nisin bằng phương pháp nhúng trong 2 phút

- Tạo màng bằng phương pháp phun (sử dụng máy bơm tạo sương trong quá trình phun tạo màng đối với dung dịch chitosan –nisin có nồng độ

đã chọn lên bề mặt vỏ quả thanh long ruột đỏ)

Tất cả các mẫu thí nghiệm được để khô tự nhiên ở nhiệt độ thường sau

đó được đặt trong thùng carton và đưa vào bảo quản ở nhiệt độ 7 ± 1o

C

Thời gian theo dõi là 28 ngày, định kỳ 7 ngày/lần lấy mẫu để phân tích các chỉ tiêu

Các chỉ tiêu theo dõi: sự biến đổi màu sắc vỏ quả (E), tỷ lệ thối hỏng (%), hao hụt khối lượng tự nhiên (%), hàm lượng chất khô hòa tan (o

Bx) Trên cơ sở các kết quả thu được sẽ lựa chọn được phương pháp tạo màng thích hợp

3.4.1.5 Thí nghiệm 5 cho nội dung 5: Nghiên cứu xác định nhiệt độ bảo quản phù hợp đối với thanh long ruột đỏ đã được bao màng

Tiến hành các thí nghiệm như trên đối với quả thanh long ruột đỏ sau thu hái ở độ chín thích hợp, sau khi xử lý và bao màng được để khô tự nhiên

và đóng trong các thùng carton các mẫu được tiến hành bảo quản ở các nhiệt

Từ đó xác định được nhiệt độ phù hợp nhằm kéo dài thời gian thương phẩm của quả thanh long ruột đỏ

3.4.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu

3.4.2.1 Phương pháp xác định hao hụt khối lượng tự nhiên

Được biểu thị bằng sự hao hụt về khối lượng chất khô hay thủy phần của từng quả Cân khối lượng từng quả trước khi bảo quản và ở mỗi lần phân

tích bằng cân phân tích

Hao hụt khối lượng tự nhiên được tính theo công thức:

1

2 1

M

M

Trong đó:

- X (%) là hao hụt khối lượng tự nhiên ở mỗi lần phân tích

- M1 : Khối lượng của quả trước bảo quản (g)

- M2: Khối lượng của quả sau bảo quản (g)

3.4.2.2 Phương pháp xác định sự biến đổi màu sắc của vỏ quả

Xác định sự biến đổi màu sắc vỏ quả qua từng giai đoạn bằng máy đo

màu Color Meter của hãng Color Tec PCM/PSM, Mỹ

Nguyên tắc: Dựa trên sự phản xạ ánh sáng từ bề mặt quả tới bộ phận

quang phổ của máy

Kết quả đo thể hiện ra trên máy và đối chiếu với quả cầu màu

- L: Biểu thị từ sáng tới tối có giá trị từ 0  100

- a: Biểu thị từ màu xanh lá cây tới đỏ có giá trị từ –60  +60

- b: Biểu thị từ màu vàng đến xanh da trời có giá trị từ –60  +60

Độ biến đổi màu sắc của quả được xác định bằng công thức :

∆E = [(Li-L0)2 + (ai-a0)2 + (bi-b0)2]1/2Trong đó : Li, ai, bi : Kết quả đo màu ở lần phân tích thứ i

L0, a0, b0 : Kết quả đo màu của nguyên liệu đầu vào