Ứng dụng chế phẩm phối hợp Chitosan – Nano bạc trong quá trình bảo quản vải thiều Bắc Giang.

Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới quá trình bảo quản vải thiều .... Bên cạnh việc phát triển cây ăn quả như cam, quýt, bưởi… thì trong vòng 10 - 20 năm trở lại đ

NGUYỄN THỊ THU HOÀI

“ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM PHỐI HỢP CHITOSAN - NANO BẠC

TRONG BẢO QUẢN VẢI THIỀU BẮC GIANG ”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ Sau thu hoạch

Khóa học : 2011 - 2015

Thái Nguyên, năm 2015

NGUYỄN THỊ THU HOÀI

“ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM PHỐI HỢP CHITOSAN - NANO BẠC

TRONG BẢO QUẢN VẢI THIỀU BẮC GIANG”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành : Công nghệ Sau thu hoạch

Giáo viên hướng dẫn : ThS Lương Hùng Tiến

Thái Nguyên, năm 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thiện luận văn mọi sự giúp đỡ đều

đã được cám ơn và các trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc

Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Hoài

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn ban giám hiệu Nhà trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên, các phòng ban liên quan, Ban chủ nhiệm khoa CNSH & CNTP, cùng toàn thể các thầy cô trong khoa CNSH & CNTP, cùng các thầy cô giáo khác đã giảng dạy, hướng dẫn tôi để tôi có những kiến thức như ngày hôm nay Trong suốt thời gian thực tập tại phòng thí nghiệm khoa CNSH & CNTP, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy cô giáo bộ môn để có thể hoàn thành tốt khóa luận này Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chân thành tới Ths Lương Hùng Tiến – giảng viên khoa CNSH & CNTP – Trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên, người đã hướng dẫn tận tình và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện bài khóa luận của mình

Ngoài ra, trong quá trình thực hiện khóa luận tôi còn nhận được rất nhiều sự động viên và giúp đỡ từ gia đình, bạn bè, người thân và các bạn trong tập thể lớp Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả những sự giúp đỡ quý báu đó

Trong suốt quá trình thực hiện báo cáo, mặc dù tôi đã làm việc và nỗ lực hết mình song không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi mong nhận được sự đóng góp của thầy cô, bạn bè để báo cáo hoàn thiện hơn

Thái Nguyên, ngày 27 tháng 5 năm 2015

Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Hoài

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của thịt quả vải [24] 9

Bảng 2.2: Hàm lượng chitin có trong một số động vật giáp xác [16] 25

Bảng 2.3: Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích [21] 30

Bảng 2.4: Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano bạc [20] 34

Bảng 4.1: Sự biến đổi chất khô tổng số của vải ở các chế độ tiền xử lý khác nhau (Đv: 0 Bx) 43

Bảng 4.2: Sự biến đổi của hàm lượng acid hữu cơ tổng số ở các chế độ tiền xử lý khác nhau trong quá trình bảo quản vải (Đv: %) 44

Bảng 4.3: Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới tỷ lệ hư hỏng của quả vải trong quá trình bảo quản (Đv: %) 45

Bảng 4.4: Sự thay đổi của các nồng độ chế phẩm chitosan - nano bạc tới hàm lượng chất khô tổng số trong quá trình bảo quản vải (Đv: 0 Bx) 46

Bảng 4.5: Sự thay đổi hàm lượng acid hữu cơ tổng số của vải ở các nồng độ chế phẩm chitosan - nano bạc trong quá trình bảo quản (Đv: %) 47

Bảng 4.6: Sự thay đổi chỉ số L, a, b của vải ở các nồng độ chế phẩm chitosan - nano bạc trong quá trình bảo quản 48

Bảng 4.7: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng chất khô tổng số trong quá trình bảo quản vải (Đv: %) 49

Bảng 4.8: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng acid hữa cơ tổng số trong quá trình bảo quản vải (Đv: %) 50

Bảng 4.9 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tỷ lệ hư hỏng trong quá trình bảo quản vải (Đv: %) 51

Bảng 4.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng đường tổng số trong quá trình bảo quản vải (Đv: %) 52

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Cấu trúc hóa học của chitin 26

Hình 2.2: Cấu trúc hóa học của chitosan 26

Hình 2.3: Hiện tượng cộng hưởng plasmon của hình cầu 32

Hình 2.4 : Ảnh UV- VIS của các hạt nano bạc [10] 34

MỤC LỤC

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích - yêu cầu của đề tài 2

1.2.1 Mục đích 2

1.2.2 Yêu cầu 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

2.1 Giới thiệu chung về cây vải 4

2.1.1 Nguồn gốc và sự phân bố của cây vải 4

2.1.2 Đặc điểm thực vật của cây vải 4

2.1.3 Công dụng và giá trị kinh tế của vải 9

2.2 Tình hình sản xuất, tiêu thụ vải trong nước và ngoài nước 11

2.2.1 Tình hình sản xuất vải trên thế giới 11

2.2.2 Tình hình sản xuất vải trong nước 13

2.3 Những diễn biến chính xảy ra trong quá trình bảo quản vải 15

2.3.1 Hô hấp 15

2.3.2 Hiện tượng thoát hơi nước 15

2.3.3 Thối hỏng 16

2.3.4 Sự thay đổi các sắc tố 16

2.3.5 Biến đổi hóa học 16

2.3.6 Hiện tượng nâu hóa vỏ quả vải 17

2.4 Bảo quản vải quả 21

2.4.1 Công nghệ bảo quản vải tươi trong môi trường khí quyển cải biến 21

2.4.2 Bảo quản bằng phương pháp xử lý nhiệt 22

2.4.3 Công nghệ bảo quản bằng hóa chất 23

2.5 Tổng quan về chitosan 24

2.5.1 Nguồn gốc của Chitin và chitosan 24

2.5.2 Cấu trúc hóa học của chitosan 25

2.5.3 Đặc tính kháng vi sinh vật của chitosan và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động kháng khuẩn của chitosan 26

2.5.4 Ứng dụng của chitosan 28

2.6 Giới thiệu chung về nano bạc 29

2.6.1 Giới thiệu về công nghệ nano 29

2.6.2 Giới thiệu về bạc kim loại 30

2.6.3 Giới thiệu về hạt nano bạc 31

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 37

3.1.1 Đối tượng 37

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 37

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 37

3.3 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất nghiên cứu 37

3.3.1 Thiết bị, dụng cụ nghiên cứu 37

3.3.2 Hóa chất nghiên cứu 37

3.4 Nội dung nghiên cứu 38

3.5 Phương pháp nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi 38

3.5.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 38

3.5.2 Phương pháp theo dõi 40

3.5.3 Phương pháp xử lý số liệu 42

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 43

4.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới quá trình bảo quản vải thiều 43

4.1.1 Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới hàm lượng chất khô tổng số của vải bảo quản 43

4.1.2 Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới hàm lượng acid hữu cơ tổng số của vải trong quá trình bảo quản 44

4.1.3 Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới tỷ lệ hư hỏng của vải trong quá trình

bảo quản 45

4.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm chitosan - nano bạc tới quá trình bảo quản vải 46

4.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm tới hàm lượng chất khô tổng số trong quá trình bảo quản vải 46

4.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm tới hàm lượng acid hữu cơ tổng số trong quá trình bảo quản vải 47

4.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm chitosan - nano bạc tới sự biến đổi về màu sắc của vỏ quả vải sau 7 ngày bảo quản 48

4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới thời gian bảo quản vải 49

4.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng chất khô tổng số trong quá trình bảo quản vải 49

4.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng acid hữa cơ tổng số trong quá trình bảo quản vải 50

4.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tỷ lệ hư hỏng trong quá trình bảo quản vải 51

4.3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng đường tổng số trong quá trình bảo quản vải 51

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55

5.1 Kết luận 55

5.2 Kiến nghị 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

PHẦN 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Cây vải (Litchi chinenis Sonn) có nguồn gốc từ miền Nam Trung Quốc Hiện nay

vải được trồng ở nhiều nước thuộc vùng nhiệt đới cũng như á nhiệt đới Các nước có diện tích và sản lượng vải chủ yếu gồm Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Việt Nam, Australia Ngoài ra vải còn được trồng nhiều ở Nam Phi, Brazin, New Zealand

Vải thiều là loại cây ăn quả đặc sản có giá trị dinh dưỡng cao, chứa hàm lượng đường cao, lượng acid thích hợp, với các chất khoáng và vitamin đã tạo nên hương

vị thơm ngon và hấp dẫn Về giá trị kinh tế quả vải được xếp sau dứa, chuối, cam, quýt Quả vải có tính cạnh tranh lớn, là mặt hàng xuất khẩu thu ngoại tệ cao đối với nhiều nước Sản lượng vải trên thế giới thấp, cung không đủ cầu, giá bán so với chuối tiêu cao gấp 5 lần, cam quýt gấp 2 – 3 lần

Quả vải ngoài ăn tươi còn được chế biến như sấy khô, làm đồ hộp, làm nước giải khát, được thị trường trong nước và thế giới ưa thích Vị ngọt đậm ăn vào thấy hương thơm tưởng chừng như thứ rượu tiên trên đời Vải chữa bệnh yếu tim, lại thêm trí nhớ,

bổ dạ dày, lá lách, yên thần kinh nên dễ ngủ…[11]

Sản lượng vải của nước ta trong những năm gần đây không ngừng tăng lên nhưng mùa thu hoạch vải lại rất ngắn (30 – 60 ngày) thường có một vụ trong năm Việc tiêu thụ vải còn gặp rất nhiều khó khăn do đó quả vải bị rớt giá liên tục đem lại thiệt hại kinh tế không nhỏ cho người trồng vải Chính vì vậy, bảo quản để làm sao giữ cao nhất sự nguyên vẹn về chất lượng của quả vải trong lộ trình thương mại của

nó là hết sức cần thiết và đây cũng là vấn đề nhức nhối của UBND Tỉnh Bắc giang nói riêng và người dân trồng vải nói chung

Chitosan là Polysaccharide sinh học thu được từ quá trình deacetyl hóa chitin được sản xuất từ đầu, vỏ tôm, cua, mực…là phụ phẩm của ngành thủy sản Chitosan

là chất không độc, an toàn cho người, có khả năng tự phân hủy sinh học, thân thiện với môi trường Chitosan thể hiện nhiều đặc tính đáng chú ý như có khả năng tạo màng thấm khí trên bề mặt quả giúp giữ ẩm độ trên bề mặt quả, giữ cho quả màu

sắc đẹp, cảm quan tốt, tính kháng khuẩn Chitosan giúp cố định nano bạc trên bề mặt quả làm gia tăng hiệu quả kháng vi sinh vật, tránh các hạt bạc nano đâm xuyên vào thịt quả [15]

Nano bạc là các hạt bạc có kích thước từ 1nm đến 100nm, hạt bạc nano có diện tích bề mặt riêng rất lớn nên hạt bạc có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với vật liệu khối do khả năng giải phóng nhiều ion bạc hơn Ngoài tính khử khuẩn, nano bạc còn có khả năng chống nấm, khử mùi có khả năng phát xạ tia hồng ngoại đi xa, chống tĩnh Nano bạc có khả năng phân tán ổn định trong các loại dung môi khác nhau hay các polymer tự nhiên như chitosan, cellulose [7]

Phối hợp chitosan - nano bạc sẽ tạo ra chế phẩm có tính kháng khuẩn, ổn định,

an toàn, thân thiện với môi trường để sử dụng trong bảo quản các loại quả sau thu hoạch nhằm gia tăng thời gian bảo quản, nâng cao chất lượng cảm quan, tăng thu nhập cho nông dân

Tuy nhiên việc nghiên cứu sử dụng chế phẩm phối hợp chitosan - nano bạc trong bảo quản trái cây nói chung và vải thiều nói riêng vẫn còn mới lạ, vì vậy

chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài : “Ứng dụng chế phẩm phối hợp chitosan –

nano bạc trong quá trình bảo quản vải thiều Bắc Giang”

1.2 Mục đích - yêu cầu của đề tài

1.2.1 Mục đích

Ứng dụng chế phẩm phối hợp chitosan - nano bạc trong bảo quản vải thiều

1.2.2 Yêu cầu

+ Nghiên cứu các chế độ tiền xử lý vải trước khi tiến hành bảo quản

+ Nghiên cứu nồng độ phối chế thích hợp của chế phẩm chitosan và nano bạc + Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới thời gian bảo quản

1.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

+ Giúp sinh viên củng cố và hệ thống lại các kiến thức đã học và nghiên cứu khoa học

+ Biết được phương pháp nghiên cứu một vấn đề khoa học, xử lý và phân tích

số liệu, cách trình bày một báo cáo khoa học

+ Việc nghiên cứu ứng dụng chế phẩm phối hợp chitosan – nano bạc trong bảo quản vải là cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo để ứng dụng rộng rãi hơn

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Nâng cao khả năng bảo quản vải để giảm những tổn thất sau thu hoạch, kéo dài thời gian bảo quản nhằm nâng cao giá thành của sản phẩm Ngoài ra còn làm đa dạng về các phương pháp bảo quản trái cây nói chung và vải thiều nói riêng

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 Giới thiệu chung về cây vải

2.1.1 Nguồn gốc và sự phân bố của cây vải

Cây vải có tên khoa học là Litchi chinenis Sonn (Nephelium litchi cambess)

thuộc họ Bồ hòn có nguồn gốc ở miền Nam Trung Quốc Hiện nay ở Trung Quốc

có những cánh rừng vải dại xanh tốt ở núi Kim Cổ Lĩnh, tỉnh Phúc Kiến có cây vải

đã 1200 tuổi và vẫn cho quả [12] Mặc dù lịch sử trồng vải lâu đời như vậy nhưng cho đến cuối thế kỷ 17 cây vải mới được đưa sang trồng ở Myanma, thế kỷ 18 được trồng ở Ấn Độ Cây vải được trồng ở Hawai từ năm 1873, ở Florida (Mỹ) từ năm

1883 Sau đó cây vải được di thực sang các nước Pakistan, Đông Dương, Đài Loan, Nhật, Indonesia, Philippines, Brazil, Nam Phi [28]

Hiện nay vải được trồng rộng khắp ở vùng đồng bằng và vùng có độ cao trên 1.000m so với mặt nước biển, chủ yếu tập trung các nước: Trung Quốc cũng như ở khu vực Đông Nam Á (Thái Lan, Việt Nam, Đài Loan, Malaysia…), Ấn Độ, miền Nam Nhật Bản và gần đây là tại Florida và Hawai của Hoa Kỳ cũng như các khu vực

ẩm ướt thuộc miền đông Australia Các vùng trồng vải chủ yếu của Trung Quốc phải

kể đến Phúc Kiến, Quảng Đông, Quảng Tây, Tứ Xuyên, còn vải ở Thái Lan được trồng tập trung ở Chiềng Mai, Lam Phun, Prae [4]

Ở Việt Nam, cây vải được trồng cách đây khoảng 2.000 năm và phân bố từ 18

- 190 vĩ Bắc trở ra nhưng chủ yếu vẫn là vùng đồng bằng sông Hồng, trung du miền núi phía Bắc và một phần khu 4 cũ [11] Vải là loại cây ăn quả mang lại thu nhập khá cao so với một số loại cây ăn quả khác (như chuối, cam, chanh…), đặc biệt là cây vải thiều Do vậy, cây vải ngày càng được quan tâm phát triển và được trồng tập trung thành các vùng như: Thanh Hà (Hải Dương), Lục Ngạn (Bắc Giang), Đông Triều (Quảng Ninh) [12]

2.1.2 Đặc điểm thực vật của cây vải

2.1.2.1.Phân loại

Cây vải (Litchi chinensis Sonn) là loài duy nhất trong chi Litchi thuộc họ Bồ hòn (Sapindaceae) Nó được chia thành ba nhóm: nhóm chín sớm, nhóm chín muộn

và nhóm chín trung bình Với các giống chín sớm thích hợp với khí hậu nóng hơn còn các giống chín muộn thích hợp với khí hậu mát hơn

Phân loại theo phẩm chất của quả gồm có: vải chua (vải ta), vải nhỡ và vải thiều Trong đó giống vải được ưa chuộng nhất là vải thiều

Vải chua: cây mọc khỏe, quả to, hạt to, tỷ lệ ăn được chiếm khoảng 50 – 60%,

là loại chín sớm (cuối tháng 4 đầu tháng 5) Vải chua ra hoa, đậu quả đều, năng suất

Vải thiều Thanh Hà: được nhân giống từ cây vải tổ ở thôn Thúy Lâm, xã Thanh sơn, huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương Đặc điểm về giống: cây sinh trưởng tốt, tán hình bán cầu cân đối Quả: hình cầu, khi chín có màu đỏ tươi, gai thưa, ngắn Trọng lượng quả trung bình 20,7g (45 - 55 quả/kg) ; tỷ lệ phần ăn trung bình 75%, độ Brix 18 - 21%, thịt quả chắc, vị ngọt đậm, thơm Năng suất trung bình cây

8 - 10 tuổi đạt 55kg/cây (8 - 10 tấn/ha) Đây là giống chính vụ, thời gian cho thu hoạch trong tháng 6 [2],[5]

Vải thiều Phú Hộ: cây có tán tròn, cành khỏe, lá rộng màu xanh đen, lá hơi dài

và dẹt, chùm quả to, nhiều quả nhưng quả thưa Quả to, hình trái tròn, chín có màu

đỏ thẫm, quả nặng 25 - 30g tỷ lệ cùi khoảng 70% hàm lượng chất khô cao Độ chua cũng cao, thích hợp làm đồ hộp

Vải thiều Ninh Giang: là giống vải thiều được phát hiện ở vùng Ninh Giang Giống vải này chín muộn, đầu tháng 7 mới cho thu hoạch

Sau nhiều năm nghiên cứu, điều tra và tuyển chọn tại 7 tỉnh trồng vải chủ lực

ở miền Bắc trong chương trình giống quốc gia, Viện Nghiên cứu rau quả đã bước đầu tuyển chọn được các giống vải có nhiều triển vọng: giống vải thiều Thanh Hà, giống vải Hùng Long, giống vải lai Bình Khê, giống vải lai Hưng Yên

Giống vải Hùng Long: đây là giống vải đột biến tự nhiên, được các cán bộ khoa học Viện Nghiên cứu rau quả phát hiện và chọn lọc thành công tại xã Hùng Long, huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ Đặc điểm về giống: cây sinh trưởng tốt, tán cây hình bán cầu Chùm hoa to theo kiểu hình tháp, cuống hoa có màu nâu đen Quả hình tròn, hơi dài, khi chín có màu đỏ thẫm, gai thưa, nổi Trọng lượng quả trung bình 23,5g (40 - 45 quả/kg); tỷ lệ ăn được trung bình 72%, độ Brix 17 - 20%, vị ngọt, hơi chua nhẹ, được nhiều người ưa chuộng Năng suất trung bình cây 8 - 10 tuổi đạt 80kg/cây (10 - 15 tấn/ha) Đây là giống chín sớm, thời gian cho thu hoạch vào giữa tháng 5 [2],[3]

Giống vải lai Bình Khê: đây là giống vải lai tự nhiên có nguồn gốc tại xã Bình khê, huyên Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh Đặc điểm về giống: cây sinh trưởng tốt, tán cây hình bán cầu dẹt, lá có màu xanh tối, chùm hoa to, phân nhánh thưa, dài, cuống hoa có màu nâu đen Quả to, hình trứng, khi chín có màu đỏ thẫm, mỏng vỏ, gai thưa, ngắn Trọng lượng quả trung bình đạt 33,5g (28 - 35 quả/kg); tỷ lệ phần ăn được trung bình 71,5%; độ Brix 17 - 20%, vị ngọt thanh Năng suất trung bình cây

30 tuổi đạt 94,2 kg/cây (12 - 15 tấn/ha) Đây là giống chín sớm, thời gian cho thu hoạch trong khoảng 10 ngày đầu tháng 5 [5]

Giống vải lai Yên Hưng: đây cũng là một giống vải lai tự nhiên, có nguồn gốc tại xã Đông Mai, huyện Yên Hưng, tỉnh Quảng Ninh Cây sinh trưởng khỏe, tán cây hình bán cầu, lá có màu xanh hơi vàng Chùm hoa to trung bình, phân nhánh dài, cuống hoa có màu nâu đen Quả hình tim, khi chín có màu đỏ vàng rất đẹp Trọng lượng quả trung bình đạt 30,1g/quả (30 - 35 quả/kg); tỷ lệ phần ăn được trung bình 73,2%; độ Brix 14 - 18%, vị ngọt, hơi chua nhẹ Năng suất trung bình cây 20 tuổi đạt 89,8 kg/cây (12 - 16 tấn/ha), đây là giống vải chín sớm

2.1.2.2 Đặc điểm thực vật và hình thái

Cây vải thích hợp với khí hậu nóng vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới không có sương giá hoặc chỉ có mùa đông rét nhẹ với nhiệt độ không xuống dưới -40C và với mùa hè nóng bức, nhiều mưa và độ ẩm cao Nó phát triển tốt trên các loại đất thoát nước tốt, hơi chua và giàu chất hữu cơ (mùn) Ở một vài nơi người ta còn trồng vải

làm cây cảnh

Vải là loại cây thân gỗ, kích thước trung bình, có thể cao tới 15 - 20m, có các

lá hình lông chim mọc so le, mỗi lá dài 15 - 25cm, với 2 - 8 lá chét ở bên dài 5 - 10cm và không có lá chét ở đỉnh Các lá non mới mọc có màu đỏ hồng sáng, sau đó chuyển dần thành màu xanh lục khi đạt tới kích thước cực đại

Hoa vải nhỏ màu trắng ánh sáng xanh lục hoặc trắng ánh vàng, có dạng hình tháp, tồn tại dưới dạng chùm, mỗi chùm có khoảng 100 - 300 hoa Trên chùm có 4 loại hoa: hoa cái, hoa đực, hoa lưỡng tính và hoa dị hình

Hoa đực thực ra là một hoa lưỡng tính, bầu nhụy thoái hóa, nhị đực bình thường, có phấn tốt Số nhị đực 5 - 10 hoặc ít hơn Hoa đực có chức năng chủ yếu là cung cấp phấn cho thụ phấn và thụ tinh Tỷ lệ hoa đực chiếm khoảng 70%

Hoa cái bầu rất phát triển, thường có 2 ô, cá biệt có 3 - 4 ô, khi hoa nở đầu nhụy tách làm đôi, cá biệt thành 3 hoặc thành 4 Hoa cái cũng là một hoa lưỡng tính, nhưng nhị đực thoái hóa, không có phấn còn bầu nhụy bình thường, có khả năng thụ phấn và kết thành quả Theo giống và tình hình ra hoa cuả các năm khác nhau mà số lượng hoa cái có thể biến đổi, tỷ lệ hoa cái thường khoảng 30%

Hoa lưỡng tính: vừa có nhị, vừa có bầu nhụy đều phát triển bình thường nhưng loại này không nhiều

Hoa dị hình: số lượng trên cây ít, có hoa ở bầu nhụy hoặc rất nhiều ô (từ 1 - 16 ô) Loại này không có khả năng hình thành quả

Thời gian ra hoa khác nhau phụ thuộc từng giống: các giống vải chua ra hoa ngay từ tháng 12, 1, 2 Vải thiều Trung Quốc như các giống Phú Hộ, Thanh Hà, Quế Vị… ra hoa vào tháng 2, 3 Vải nhỡ ra hoa vào giữa thời gian nói trên

Sau khi thụ tinh, hạt phát triển trước, cùi (một loại vỏ giả) chậm lớn hơn, hình thù quả méo mó Khoảng 3 - 4 tuần trước khi quả chín hạt ngừng không lớn nữa và cùi phát triển nhanh Lúc đầu chỉ như một cái chụp đèn bao quanh hạt ở phía cuống quả, cùi ngắn hơn hạt Sau đó cùi dài dần phủ kín hạt đồng thời dày lên chứa đầy chất

dự trữ (đường, acid, vitamin…) Giai đoạn này trao đổi vật chất mạnh, yêu cầu về nước lớn và nếu bị hạn quả rụng nhiều hoặc nếu không rụng thì bé, chất lượng thấp

Là loại quả hạch, hình cầu hoặc hơi thuôn, dài 3 - 4cm và đường kính 3cm Lớp vỏ ngoài màu đỏ, cấu trúc sần sùi không ăn được nhưng dễ dàng bóc được Bên trong là lớp cùi thịt màu trắng mờ, ngọt và giàu vitamin C, với kết cấu tương tự như của quả nho Tại trung tâm là một hạt màu nâu, dài 2cm và đường kính cỡ 1 - 1,5cm Hạt tương tự như hạt của quả dẻ ngựa, có độc tính nhẹ và không nên ăn chín vào giai đoạn từ tháng 6 (các vùng gần xích đạo) đến tháng 10 (các vùng xa xích đạo), vào khoảng 100 ngày sau khi ra hoa

Khi chín, trên vỏ quả xuất hiện màu đỏ ngày càng đậm hơn Màu vỏ đỏ nhạt hay thắm tươi hay tối tùy thuộc từng giống

- Vỏ quả (chiếm 8 - 15%)

Gồm hai lớp phân biệt: lớp vỏ cứng ở bên ngoài có dạng vảy, khi quả non các vảy là các gai nhỏ, khi quả lớn lên các gai này giãn dần ra tạo thành vảy Lớp vỏ này dày chứa chủ yếu xenlulozo và các sắc tố (quả non sắc tố chủ yếu là chlorophyl, khi quả chín các sắc tố chủ yếu là caroten và antoxian)

Lớp vỏ lụa phía trong tiếp giáp với thịt quả nhưng tách rời hoàn toàn với thịt quả khi quả chín

- Thịt quả (chiếm 60 - 80%)

Cấu tạo gồm các tế bào mỏng, thịt quả chứa nhiều nước (78 - 84%) Thịt quả tách rời với vỏ quả, chỉ kết hợp với hạt ở phần cuống nên rất thuận tiện cho chế biến

- Hạt

Hạt vải là dạng hạt đơn có màu nâu, bề mặt nhẵn bóng Hạt chứa các nhân tố

di truyền và các chất dự trữ cho quá trình nảy mầm của hạt như: tinh bột, protein ngoài ra còn chứa alkaloid… [1]

2.1.3 Công dụng và giá trị kinh tế của vải

2.1.3.1 Giá trị dinh dưỡng

Vải là loại quả đặc sản của vùng Nam Á có giá trị dinh dưỡng cao Vải được

sử dụng để ăn tươi là chủ yếu vì trong cùi vải có giá trị dinh dưỡng cao như: đường, protein, muối khoáng và nhiều loại vitamim Ngoài ra quả vải còn chứa một số thành phần chất khoáng như Ca và P… cần thiết cho sức khỏe con người Vải khi chín có màu đỏ đẹp, mùi thơm hấp dẫn, cùi trắng mọng nước Thành phần hóa học của thịt quả bao gồm nước, protein, glucid, tro, muối khoáng và nhiều loại vitamin được thể hiện ở bảng 2.1 sau:

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của thịt quả vải [24]

Nước là thành phần chủ yếu trong quả vải, chiếm từ 77 – 82% quyết định mức

độ sống của quả Lượng nước quá cao hay quá thấp đều ức chế hô hấp từ đó ảnh hưởng không tốt tới chất lượng quả Nước tồn tại ở hai dạng là tự do và liên kết [6] Hàm lượng glucid trong quả chiếm một lượng tương đối lớn, gồm chủ yếu hai loại đường đơn và đường kép như saccarose, glucose, fructose, maltose, galactose… [6] Cùi vải có giá trị dinh dưỡng cao, khá đầy đủ và cân đối Kết quả phân tích thành phần dinh dưỡng trong cùi vải cho thấy: đường tổng số 12,38 – 22,58% trong đó: đường glucose là 3,85 - 10,16%; acid 0,096 - 0,109%; vitamin C 43,12 – 163,70 mg/100g cùi; vitamin K 196,5 mg/100g cùi; các chất khoáng Ca, P, Fe… và một

lượng nhỏ vitamin B1, B2 Hàm lượng các chất khoáng như P, K, và vitamin C có trong cùi vải cao hơn so với nhiều loại quả khác Chính vì những đặc tính quý báu

đó, quả vải ngày càng được con người ưa chuộng [6]

Hàm lượng đường trong thịt quả quyết định chủ yếu vị ngọt của vải Tuy nhiên hương vị đặc trưng của quả lại do tỉ lệ giữa hàm lượng đường và hàm lượng acid hữu cơ có trong chúng quyết định Vị ngọt mà chua của vải phù hợp với thị hiếu của cả người phương Đông và người phương Tây là do có tỉ lệ đường/acid không cao (khoảng 53,3 – 54) [6]

Tinh bột được tập trung nhiều ở hạt vải (chiếm khoảng 99% lượng tinh bột trong quả và khoảng 37 – 40% khối lượng hạt) Xenlulose là thành phần chủ yếu tạo nên vỏ quả [4]

Ngoài các chất trên trong vỏ quả còn chứa một lượng nhỏ tanin và các chất màu Nhóm chất này có tác dụng tạo nên màu sắc cho vỏ quả và khả năng chống chịu vi sinh vật trong quá trình bảo quản Hàm lượng tanin càng cao thì sự tồn tại của các vi sinh vật càng thấp vì vậy làm tăng thời gian bảo quản của quả Các chất màu quyết định màu sắc vỏ quả [4]

2.1.3.2 Giá trị công nghiệp và dược liệu

Vải ngoài dùng ăn tươi còn có thể chế biến thành nhiều sản phẩm khác nhau: như sấy khô, làm đồ hộp, làm vị thuốc trong y học Với một số doanh nghiệp kinh doanh trong lĩnh vực chế biến rau quả hiện nay thì các sản phẩm như cùi vải đông lạnh, vải đông lạnh nguyên quả,… được chế biến từ quả vải tươi cũng là một trong những sản phẩm chủ lực Ngoài ra vỏ và hạt vải cũng được một số doanh nghiệp xuất khẩu sang Pháp, Ấn Độ

Trong vỏ quả, vỏ cây, rễ có chứa nhiều tanin dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp Hạt vải chứa nhiều tinh bột (37%) có thể dùng lên men rượu, làm giấm ăn… [13]

Theo các sách thuốc cổ, việc thường xuyên ăn vải giúp bổ não, lợi tỳ vị, phục hồi rất tốt cho người mới ốm dậy, suy nhược gầy yếu Vải cũng làm đẹp da rất có lợi cho phụ nữ Cùi vải phơi khô là thuốc bổ nguyên khí rất có lợi cho sức khỏe người cao tuổi Cùi vải được dùng phổ biến dưới dạng nước giải khát, đây là loại

nước uống ngon, mát, phù hợp với túi tiền người tiêu dùng trong mùa hè với tác dụng thanh nhiệt, bổ dưỡng, tiêu độc [13]

2.1.3.3 Gía trị kinh tế

Ở nước ta, cây vải trong các vườn gia đình đem lại thu nhập khá cao so với một số cây ăn quả khác, đặc biệt là cây vải thiều Do đó cây vải được người sản xuất quan tâm và ngày càng được phát triển mạnh

Trồng cây ăn quả đem lại hiệu quả cao so với nhiều loại cây trồng khác Nhiều kết quả điều tra ở Việt Nam và một số nước nông nghiệp khác như Ấn Độ, Thái Lan đều cho thấy: trồng các cây ăn quả như táo, ổi, vải, nhãn… cho hiệu quả kinh tế cao gấp 5 lần trồng lúa, gấp 10 lần trồng ngô và 6 lần trồng khoai tây Ở nước ta, trồng vải có hiệu quả kinh tế cao gấp 10 - 12 lần trồng lúa, cá biệt gấp 40 lần, tùy vào từng thời điểm thu hoạch và địa bàn khác nhau [6]

Vì vậy phát triển cây vải theo mô hình trang trại không những góp phần xóa đói, giảm nghèo mà còn đưa một số hộ nông dân trồng vải vươn lên làm giàu Do vải là loại cây tương đối dễ trồng, tuổi thọ cao nên nó đã góp phần tích cực vào phát triển kinh tế vùng sâu, vùng xa, vùng núi cao, vùng đồng bằng dân tộc tiểu số Ngoài những lợi ích kinh tế, cây vải còn có nhiều lợi ích trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống kinh tế xã hội Trong chương trình quốc gia về phủ xanh đất trống đồi trọc loại cây này có một vai trò đáng kể Bởi đây là một loại cây lâm nghiệp, lại có thể phát triển trên cả vùng đất bị dốc nên nhanh chóng làm xanh lại những vùng đồi trọc Trên các vùng ven sông cây vải có tác dụng trong việc chống ngập úng Ngoài ra gỗ của chúng còn được sử dụng xây dựng nhà cửa hoặc làm đồ

gỗ gia dụng [3]

2.2 Tình hình sản xuất, tiêu thụ vải trong nước và ngoài nước

2.2.1 Tình hình sản xuất vải trên thế giới

Hiện nay trên thế giới có trên 20 nước trồng vải với sản lượng hàng năm trên 2 triệu tấn, tập trung chủ yếu ở khu vực châu Á Thái Bình Dương Một số nước sản xuất vải lớn như:

Trung Quốc là nước có sản lượng vải lớn nhất chiếm khoảng 65% sản lượng vải của toàn thế giới (1,3 triệu tấn) Quảng Đông là tỉnh sản xuất vải chủ yếu của Trung Quốc, sản lượng chiếm gần 50% sản lượng vải của thế giới (1 triệu tấn)

Ấn Độ là nước đứng thứ hai về sản lượng vải, chiếm khoảng 21,5% sản lượng vải thế giới (430.000 tấn) Vùng trồng vải lớn nhất Ấn Độ là Bihar (309.600 tấn), West Bengal (36.000 tấn), Tripura (26.000 tấn), Assam (16.800 tấn), Uttar Pradesh (13.700tấn), Punjab (132.000tấn)

Thái Lan trồng vải cách đây 200 năm, sản lượng vải của Thái Lan hiện nay khoảng 80.000 tấn Vải được trồng chủ yếu ở 9 tỉnh phía Bắc, tập trung ở Chiềng Mai và Chiềng Rai

Nepal (14.000 tấn), Bangladesh (13.000 tấn), ngoài ra vải cũng được trồng ở Australia, và một số nước Châu Phi như: Nam Phi, Madagatxca (35.000 tấn/năm là nước có sản lượng vải cao nhất Châu Phi), Reuyniong và Moritiuyt

Vải chủ yếu được tiêu dùng ở thị trường nội địa (90 - 95%), chỉ một phần nhỏ được xấu khẩu (5 - 10%) Theo tổng kết của nhiều nước trồng vải thì những vấn đề khó khăn lớn nhất trong sản xuất vải là bảo quản quả vải để xuất khẩu Sâu bệnh cũng là yếu tố làm giảm năng suất, sản lượng và chất lượng vải

Vải đang được ưa thích ở thị trường thế giới, đặc biệt là thị trường Châu Âu Các nước nhập khẩu vải nhiều nhất là: Pháp, Đức, Anh, Hà Lan mỗi năm nhập khẩu khoảng 15.000 tấn Các nước Châu Á như: Trung Quốc (mùa vải của Trung Quốc chậm hơn của nước ta 15 - 20 ngày), Philippin, Nhật và Singapore nhập khẩu vải hàng năm ước tính 10.000 tấn

Thị trường Hồng Kông ngoài việc nhập khẩu vải tiêu thụ tại chỗ còn là nơi tái xuất vải lớn nhất sang các thị trường khác nhau trên thế giới như: vùng Viễn Đông (Nga) và một số nước Trung Cận Đông, EU… Chính vì vậy sự cạnh tranh thị trường này khá gay gắt Đầu những năm 80 vải Quảng Đông gần như độc chiếm thị trường này Những năm gần đây vải ở các vùng khác tham gia vào thị trường này như Đài Loan, Thái Lan, Việt Nam

Ở Australia cũng là một nước trồng nhiều vải, sản lượng vải năm 1990 vào khoảng 15.000 tấn quả, đáng chú ý nhất là nước này rất chú trọng công tác cải tạo giống, chăm sóc cũng như bảo quản và chế biến quả sau thu hoạch

Theo số liệu của FAO, sản lượng vải năm 2004 của thế giới đạt hơn 3 triệu tấn, tập trung chủ yếu ở khu vực Châu Á Thái Bình Dương, trong đó quốc gia dẫn đầu là Trung Quốc đạt 1,3 triệu tấn, kế đến là Ấn Độ đạt 430.000 tấn, Việt Nam đạt 250.000 tấn, Thái Lan đạt 80.000 tấn [9]

Năm 2009, với sản lượng đạt 336.000 tấn giảm 20% so với năm 2008, Ấn Độ

là nhà sản xuất vải lớn thứ 2 thế giới sau Trung Quốc Bang Bihar sản xuất gần 80% sản lượng của Ấn Độ Quốc gia này xuất khẩu khoảng 1.300 tấn vải tươi và chế biến, chủ yếu đến Châu Âu và các quốc gia Châu Á

2.2.2 Tình hình sản xuất vải trong nước

Trước đây cây vải được trồng chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc và hầu như không có vùng tập trung Trong những năm gần đây, nhờ phong trào làm vườn phát triển, cây vải đã được trồng thành vùng tập trung như: Bình Khê - Đông Triều, Bằng Cả - Hoành Bồ thuộc tỉnh Quảng Ninh, Lục Ngạn, Lục Nam, Tân Yên thuộc tỉnh Bắc giang

Nhiều tỉnh như Thái Nguyên, Lạng Sơn, Thanh Hóa, Nghệ An… đều có kế hoạch tăng diện tích trồng vải thiều, coi vải thiều là cây chủ lực trong chương trình phát triển cây ăn quả

Trong những năm gần đây, với chủ trương đẩy mạnh công tác phát triển cây

ăn quả đặc sản trên phạm vi toàn quốc, với sự quan tâm của Đảng và nhà nước, đặc biệt là sự đầu tư của Bộ Nông Nghiệp và phát triển Nông Thôn nên diện tích trồng cây ăn quả mỗi ngày càng tăng Bên cạnh việc phát triển cây ăn quả như cam, quýt, bưởi… thì trong vòng 10 - 20 năm trở lại đây, cây vải đã được người sản xuất quan tâm nên ngày càng được phát triển mạnh thành các vùng tập trung như: Thanh Hà, Lục Ngạn, Đông Triều, Phú Hộ, vườn quốc gia Cát Bà… và một số vùng như Hà Tây, Hòa Bình cũng đang có kế hoạch trồng vải thiều và xem đó như một loại cây chủ lực của cơ cấu cây ăn quả trong vùng

Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật ứng dụng trong sản xuất, sản lượng vải của nước ta hàng năm rất lớn Chỉ tính riêng tỉnh Bắc Giang sản lượng vải năm

2006 là hơn 70.000 tấn, năm 2007 là khoảng 243.300 tấn và năm 2008 là khoảng

trên 240.000 tấn… Trong đó các huyện có sản lượng lớn nhất là Lục Ngạn, Lục Nam,Yên Thế

Đặc biệt là từ năm 2006 - 2007 được sự phối hợp của Sở Khoa học Công nghệ tỉnh Bắc Giang cùng với Trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội, các dự án sản xuất vải thiều an toàn đã được thành lập và triển khai Năm 2007 nông dân huyện Lục Ngạn, tỉnh Bắc Giang đã sản xuất thí điểm 150 ha vải thiều an toàn Sang năm 2008 diện tích vải thiều an toàn của huyện Lục Ngạn được tăng lên 1.800 ha với sản lượng ước đạt 11.000 tấn [8]

Nhìn chung, vải vẫn được tiêu thụ dưới dạng tươi là chính Theo ước tính hiện nay có khoảng 70% sản lượng vải tiêu thụ dưới dạng này Trong đó tiêu dùng nội địa chiếm khoảng 35 - 40% Phần lớn lượng quả vải tươi sau thu hoạch đều được vận chuyển về phục vụ nhu cầu của dân cư các thành phố lớn như Hà Nội, Hải Phòng, Nam Định, Vinh… ngay trong ngày Một phần được các thương lái, các doanh nghiệp xuất khẩu hàng nông sản vận chuyển đến các thị trường tiêu thụ ở xa hơn như TP Hồ Chí Minh, Đồng Nai… hoặc xuất khẩu sang các nước Trung Quốc, Triều Tiên, Nhật Bản, Lào, Campuchia [13]

Tuy nhiên trong những năm gần đây, giá vải thiều bán trong nước tương đối thấp Gía vải thiều Thanh Hà năm 2007 bán bình quân được 2.000 đồng/kg Năm

2008 sản lượng vải toàn tỉnh Hải Dương đạt 27.000 tấn tập trung chủ yếu ở 2 huyện Thanh Hà và Chí Linh, giá bán vải bình quân ở mức 2.000 đồng/kg

Năm 2008, với diện tích cho thu hoạch khoảng 35.000 ha, sản lượng vải của Bắc Giang đạt 213.974 tấn (trong đó, huyện Lục Ngạn đạt 80.000 tấn, Sơn Động gần 11.000 tấn, Tân Yên 10.500 tấn) Nhờ đẩy mạnh công tác tuyên truyền và xúc tiến thương mại nên công tác tiêu thụ vải thiều năm 2008 đã diễn ra khá thuận lợi Vải thiều của tỉnh được tiêu thụ chủ yếu là bán tươi (chiếm 45 - 50%), sấy khô (35 - 40%) và chế biến đóng hộp (5 - 10%) Thị trường tiêu thụ vẫn chủ yếu là Phía Nam, Trung Quốc và một số nước ASEAN Tuy nhiên, giá bán vải thiều chưa được ổn định, dao động từ 3.000 – 7.500 đồng (ở chính vụ), giá bán vải sấy khô sau dịp Tết nguyên đán năm 2009 xuống rất thấp, từ 7.000 – 10.000 đồng/kg [26]

Năm 2009, sản lượng vải toàn tỉnh Bắc Giang đạt 122.900 tấn quả tươi, bằng 57,5% so với sản lượng năm 2008 Cụ thể, huyện Lục Ngạn đạt 40.000 tấn, Lục Nam đạt 25.000 tấn, Yên Thế đạt 23.000 tấn, Lạng Giang đạt 10.000 tấn, Sơn Động đạt 10.000 tấn, Tân Yên đạt 14.000 tấn [27]

Vụ vải năm 2009, tỉnh Hải Dương có khoảng 13.500ha vải thiều, tập trung ở hai huyện Thanh Hà Và Chí Linh Sản lượng vải toàn tỉnh đạt gần 50.000 tấn, bằng khoảng 70% so với năm 2008 Mặc dù sản lượng giảm, nhưng giá vải thiều năm

2009 cao hơn so với năm 2008 Vải thu hoạch sớm giá từ 12.000 – 20.000 đồng/kg, vải chính vụ từ 6.000 – 8.000 đồng/kg (năm 2008, giá từ 2.000 – 3.000 đồng/ kg)

2.3 Những diễn biến chính xảy ra trong quá trình bảo quản vải

Trong quá trình bảo quản thường xảy ra các biến đổi sinh lý, sinh hóa Các biến đổi này có liên quan chặt chẽ với nhau và phụ thuộc vào tính chất tự nhiên của quả như giống, điều kiện gieo trồng, chăm sóc, độ chín khi thu hái, vận chuyển và những yếu tố kỹ thuật trong quá trình bảo quản

2.3.1 Hô hấp

Sau khi thu hoạch quả tiếp tục hô hấp để duy trì sự sống, nhưng các chất hữu

cơ đã tiêu hao không được bù đắp lại như khi còn ở trên cây nên chúng sẽ tồn tại cho đến khi nguồn dự trữ cạn kiệt Trong quá bảo quản, hoạt động hô hấp thường làm biến đổi thành phần hóa sinh của quả, tiêu hao vật chất dự trữ, làm giảm đáng

kể chất lượng dinh dưỡng và cảm quan cũng như rút ngắn tuổi thọ của quả Vải là loại quả hô hấp đột biến, không có thời gian chín sau thu hoạch (Joubert 1986) Akamine và Goo (1973) cho rằng trong giai đoạn phát triển của quả cường độ hô hấp giảm nhưng khi chín và thu hoạch cường độ hô hấp tăng lên rất mạnh Đây chính là một trong những nguyên nhân gây khó khăn cho việc bảo quản vải tươi [9]

2.3.2 Hiện tượng thoát hơi nước

Là hiện tượng bất lợi cho sản phẩm là hoa quả tươi, vì khi quả héo vi sinh vật

dễ dàng tấn công hơn Đối với quả vải, hiện tượng thoát hơi nước gắn liền với sự nâu hóa bề mặt vỏ quả, làm cho quả nhanh khô, cứng hơn và quả lúc này mất đi độ đàn hồi vốn có, độ cứng của quả tăng Để hạn chế sự thoát hơi nước trên quả vải người ta tiến hành bao gói Đặc biệt những nghiên cứu của Kader và Edna Peris và cộng sự, đều

thống nhất nhận định rằng phương pháp MAP đối với quả vải giữ cho quả tránh được

sự thoát hơi nước trên bề mặt quả và hạn chế sự biến màu nâu trên vỏ quả

2.3.3 Thối hỏng

Coates, Johnson và cộng sự cho rằng quả vải rất dễ bị lây nhiễm bệnh sau thu hoạch Kết quả của Coates và Gowanlock cho thấy sự nảy mầm của bào tử Colletotrichum spp tạo ra vòi nhiễm bệnh có thể xuyên thủng lớp biểu bì trong khi Johnson và Sanchote cho rằng sự phát triển của Penicillium spp phụ thuộc vào vết thương vỏ quả nhiều hơn và làm cho biến màu vỏ quả Bảo quản ở nhiệt độ thấp có

ý nghĩa thành công trong việc giảm sự phát triển bệnh

Tuy nhiên trong quá trình bảo quản, sự lấy nhiễm cũng không ngừng phát triển, đặc biệt nấm bệnh gặp được môi trường có lợi và sự phát triển tỷ lệ thối hỏng

do sự tăng hô hấp tạo những mô bệnh đã bị bệnh, tại đây hàm lượng ethylen được sản sinh nhiều hơn Burchill và Maude cho rằng một số nấm bệnh tự nó cũng sản sinh ra ethylen và ảnh hưởng lên mô tế bào khỏe sau đó lan ra trên cả quả [17]

2.3.4 Sự thay đổi các sắc tố

Sắc tố màu sẽ bị biến mất trong quá trình bảo quản, đặc biệt là sự biến nâu trên vỏ quả vải Lưu huỳnh và axit hay là sự kết hợp cả hai được sử dụng để duy trì màu đỏ trên quả vải, đó là kết quả nghiên cứu của Tongdee và cộng sự Cả hai cách

xử lý này đều làm gia tăng tính thấm của tế bào và axit hóa chất sáp, nhưng lưu huỳnh cũng tạo ra hợp chất sunfit gây biến màu Do vậy xử lý lưu huỳnh có phần nào đó liên quan đến sự tẩy trắng, trong khi xử lý axit thì màu đỏ ở vỏ quả được cải thiện Tuy vậy, hiện nay phương pháp xử lý lưu huỳnh được hạn chế sử dụng trên thế giới nhằm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm [22]

2.3.5 Biến đổi hóa học

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

Đường: trong quá trình bảo quản quả, các loại đường đã dần dần bị thủy phân thành đường đơn giản Sau đó, các đường đơn này tham gia vào quá trình hô hấp để tạo năng lượng duy trì sự sống của quả Những nghiên cứu của Chen và cộng sự;

Paull và cộng sự chỉ ra rằng thông thường khi quả chín, nồng độ đường saccharose

và fructose tăng [18]

Ngoài ra, các chất hữu cơ khác như axit, vitamin đều giảm trong quá trình bảo quản Kết quả nghiên cứu của Holcroft và Mitcham, Chen và cộng sự cho thấy nồng độ axit ascobic, phenol, đường, và axit hữu cơ giảm trong suốt quá trình bảo quản [18]

2.3.6 Hiện tượng nâu hóa vỏ quả vải

Thông thường, quả vải khi chín có màu đỏ rất hấp dẫn, tuy nhiên sau khi thu hoạch vỏ quả bị biến đổi rất nhanh và chuyển sang màu nâu sẫm Ở điều kiện thường quá trình này có thể diễn ra trong vòng 48 giờ Vải có hàm lượng tanin trong

vỏ cao, do đó khi bảo quản ở nhiệt độ thấp, có đủ oxy, dưới tác dụng của enzym polyphenol oxidase (PPO) các hợp chất polyphenol, các chất màu anthocyanin bị phân hủy tạo ra các sản phẩm phụ có màu nâu làm cho vỏ quả bị nâu hóa rất nhanh Đây là vấn đề tồn tại lớn nhất trong bảo quản vải, cho đến nay chưa có biện pháp giải quyết triệt để

Underhill đã đưa ra một số nghiên cứu về hiện tượng nâu hóa của quả vải Theo ông hiện tượng nâu hóa của quả vải có thể được gây ra bởi sự oxi hóa các hợp chất polyphenol hơn là các chất màu anthocyanin Ở điều kiện bảo quản lạnh dài ngày (trên 4 tuần), vỏ quả vẫn bị chuyển màu nâu ngay cả khi độ ẩm môi trường bảo quản duy trì ở mức cao Điều này có quan hệ chặt chẽ với quá trình già, chín và hoạt tính của enzym PPO [23]

Cũng theo Underhill biểu hiện về mặt màu sắc trong mô bị hydrat hóa dường như liên quan đến sự phân chia tế bào Sắc tố anthocyanin nằm ở không bào, mà tại

đó Ratajczak và Wilkins; Tomos và cộng sự cho rằng hàm lượng acid cao Sự mất nước có thể phá vỡ vách ngăn, tăng tính thấm nước của màng, tạo ra pH của không bào làm tăng vận tốc oxi hóa các anthocyanin và thành phần các tế bào khác tăng nhanh hơn Kết quả là các sắc tố màu biến mất, xuất hiện các dài sắc tố nâu

Dựa trên cơ sở này, Jiang và Fu đã tìm ra tỷ lệ mất nước tương quan với tính thấm của màng, tỷ lệ biến màu nâu, hoạt động oxi hóa polyphenol và PH mô tế bào, tương quan một cách vô hiệu hóa với lượng sắc tố anthocyanin Các yếu tố khác cũng tạo ra sự biến nâu vỏ quả bao gồm các loại vết thương cơ giới khác nhau

(cuống quả bị ảnh hưởng khi thu hoạch, quả bị rơi từ trên cao và rơi vào những đồ đựng không an toàn cho quả); hay do sự tấn công từ các vi sinh vật và côn trùng hay nhiệt độ khắc nghiệt.

Các tác giả Zang, Quantick và John khi nghiên cứu sự biến nâu trên quả vải khi bảo quản ở điều kiện thường với ngưỡng nhiệt độ từ 20 - 250C cho thấy flavan- 3-ol monomers và dimers là những hợp chất phenol chính hiện diện tới 87% làm vỏ quả bị nâu trong quá trình bảo quản

Điều kiện tiến trình hydrat hóa theo các phương pháp bao gói có thể làm chậm

sự biến nâu vỏ quả Đóng gói quả trong những túi và giỏ vật liệu giữ độ ẩm cho quả

để có thể giảm sự mất nước hay làm chậm tỷ lệ biến nâu

Zhang và Quantick đã dùng chitosan và acid glutamic đã làm giảm sự mất nước 20% ở 40C và có ý nghĩa làm chậm lại sự biến nâu trên vỏ quả so với những quả đối chứng không xử lý [19]

Paull và Chen cho rằng bảo quản lạnh làm giảm sự biến nâu trên bề mặt vỏ quả Tongdee cũng cho thấy nhiệt độ thấp làm chậm sự bốc hơi nước và làm chậm quá trình hô hấp và có thể làm chậm quá trình già của tế bào

Các nghiên cứu của Gooman và Markeakis, Mayer và Harel chỉ ra rằng: xử lý xông hơi S02 có tác dụng hạn chế hoạt lực của enzym polyphenol oxidase (enzym gây hiện tượng nâu hóa vỏ quả vải), đồng thời có khả năng diệt nấm bệnh kéo dài thời gian bảo quản vải

Sự ổn định của các anthocyanin trong vỏ quả vải phụ thuộc vào cấu trúc của chúng và chính cấu trúc này lại phụ thuộc trực tiếp vào pH của môi trường (Pufferl

và Cullrera, 1974) Sự ổn định của anthocyanin được duy trì ở PH dưới 3 (Brovillard, 1982) Trong khi đó độ ph của quả vải có xu hướng tăng dần trong quá trình bảo quản, vì thế nên cấu trúc của anthocyanin cũng thay đồi và ảnh hưởng đến

sự ổn định của màu sắc của quả

Norbert Furumo, Ph.D, đã nghiên cứu cơ chế biến đổi hàm lượng anthocyanin trong vỏ quả vải: enzym PPO xúc tác cho phản ứng chuyển anthocyanin từ dạng ortho - diphenone thành các orthoquinone, các gốc tự do này lại phản ứng với ortho

- diphenone trong quả vải Kết quả của phản ứng enzym và phi enzym (giữa các

ortho - diphenone, ortho - diquinone) tạo ra các sắc tố sẫm màu làm hàm lượng anthocyanin giảm xuống

Bao gói quả vải trong bao bì chất dẻo và bảo quản ở nhiệt độ 50C kết hợp với

xử lý hóa chất sau thu hoạch có tác dụng chống biến màu vỏ quả vải và có thể bảo quản tới 5 tuần

Màu đỏ của vỏ quả vải bị mất dần đi trong suốt quá trình bảo quản là kết quả của sự tăng pH của tế bào Zauberman và Duvenhage đã đưa ra kết quả nghiên cứu

về việc ngâm quả vải trong dung dịch HCl loãng có thể khôi phục lại hoàn toàn màu

đỏ bị mất sau khi xông hơi SO2

Underhill và Crichley chỉ ra rằng: sau thu hoạch hàm lượng anthocyanin không giảm nhiều trong suốt thời gian bảo quản Tuy nhiên các nghiên cứu của Zhang và cộng sự cho rằng 50% hàm lượng anthocyanin mất đi sau 3 ngày bảo quản ở nhiệt độ

300C, độ ẩm không khí 70% [23]

Zhaoqi Zhang, Xuequn Pang, Zuoliang, Yueming Jiang đã nghiên cứu vai trò của anthocyanin đối với sự nâu hóa vỏ quả vải sau thu hoạch Chỉ số nâu hóa tăng lên trong khi hàm lượng anthocyanin lại giảm Đồng thời trong thí nghiệm này ông cũng chỉ ra rằng sự nâu hóa vỏ quả vải có thể giải quyết bằng các cách sau: hạn chế

sự oxi hóa các hợp chất phenol và anthocyanin bởi enzym PPO để tạo ra các ortho quinones, sự thủy phân sắc tố anthocyanin bởi enzym anthocyanase [25]

Năm 1990 Huang tiến hành nghiên cứu và đưa ra kết luận có sự tăng hoạt tính của enzym PPO trong vỏ quả sau 29 ngày bảo quản ở 40C

Các nghiên cứu của Zauberman và cộng sự và Critchley cho thấy hiệu quả bổ sung của việc nhúng quả vải trong môi trường axit loãng (pH thấp) sau khi đã xử lý

SO2 được nhúng trong môi trường axit loãng HCl nồng độ 1N trong 2 phút sẽ có tác dụng khôi phục hoàn toàn màu sắc tự nhiên của quả vải trong vòng 24h giờ Tuy nhiên khi sử dụng phương pháp này vẫn có hiện tượng thẩm thấu của dung dịch axit vào thịt quả Việc nhúng axit phải được thực hiện sau khi xử lý SO2 [23]

Kobkiat Saengnil, Kanyarat Lueangprasent and Jamnong Ulthaibutra nghiên cứu biện pháp hạn chế hoạt động của enzym nâu hóa vỏ quả vải sau thu hoạch bằng

nước nóng và axit Oxalic Trong thí nghiệm này tác giả xử lý chống nấu hóa vỏ quả vải bằng nước nóng ở 980

C trong thời gian 30 giây, sau đó nhúng trong dung dịch axit Oxalic ở các nồng độ 15% bảo quản ở nhiệt độ thường (25±1) có thể duy trì màu sắc vỏ quả vải sau 5 ngày Đồng thời trong thí nghiệm này ông đưa ra kết luận

sự oxi hóa hợp chất polyphenol là nguyên nhân chính gây hiện tượng nâu hóa vỏ quả sau thu hoạch

Indoomatee Ramma (2000, 2001) tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của xử lý axit và xông S02 đến màu sắc của vỏ quả sau thu hoạch Ông đã tiến hành nghiên cứu các công thức xử lý khác nhau và lựa chọn được công thức mang lại hiệu quả cao nhất đối với việc duy trì màu sắc của vỏ quả vải (S02 + 3% HCl)

Jacques Joas, Yanis Caro, Marie Noelle Ducamp, Max Reynes nghiên cứu ảnh hưởng của pH và sự nâu hóa vỏ quả Trong thí nghiệm này tác giả tiến hành xử lý kết hợp giữa axit citric ở các pH khác nhau (pH: 0,8; 01; 1,3) và chitosan 1%, bảo quản ở nhiệt độ 100C Sau 8 ngày bảo quản ông đưa ra kết luận công thức xử lý axit

ở pH: 0,8 cho hiệu quả tốt hơn hai công thức còn lại trong việc duy trì màu sắc của

vỏ quả vải

Zhaoqi Zhang và các cộng sự nghiên cứu ảnh hưởng của việc xử lý axit citric

ở pH 1; 3; 5 kết hợp với xông S02 đến sự nâu hóa vỏ quả vải sau thu hoạch Trong nghiên cứu này ông cũng đưa ra vai trò của enzym PPO và POD đối với sự nâu hóa

vỏ quả vải thu hoạch Hoạt tính của enzym này đều tăng lên trong quá trình bảo quản [25]

Các nhà khoa học Viện Nghiên cứu rau quả (RIFAV) (2003) triển khai và thực hiện thành công dự án “Hoàn thiện công nghệ bảo quản nhằm kéo dài thời hạn tồn trữ đồng thời duy trì chất lượng thương phẩm của vải” Kết quả nghiên cứu cho thấy vải sau khi xử lý theo quy trình mới có thể bảo quản được trên 1 tháng ở nhiệt độ

40C, tỷ lệ quả thương phẩm đạt trên 95%, chất lượng tốt, màu sắc tự nhiên, hấp dẫn người tiêu dùng Quy trình công nghệ xử lý và bảo quản mới đã được ứng dụng thử nghiệm liên tục trong 3 vụ vải 2003 đến 2005 tại huyện Lục Ngạn cho thấy hiệu quả kinh tế tăng hơn 20% so với không bảo quản [14]

2.4 Bảo quản vải quả

2.4.1 Công nghệ bảo quản vải tươi trong môi trường khí quyển cải biến

Trong công nghệ này, quả vải tươi sau khi được phân loại, ngắt khỏi chùm (nếu để nguyên chùm sẽ tốn diện tích bảo quản) sau đó được chứa trong các túi PP,

PE, PVC… Các túi này có thể đục lỗ với diện tích lỗ chiếm khoảng 20 - 30% diện tích bề mặt (công nghệ bảo quản bằng khí tự sinh) hay buộc kín (với công nghệ bảo quản trong môi trường khí quyển cải biến) Người ta cũng có thể tạo ra môi trường

có thành phần khí quyển thay đổi (bằng khí tự sinh hay nhân tạo) với thể tích của một kho hoặc một contenơ để bảo quản quả vải tươi Trong trường hợp này có thể xếp trong sọt, trên giàn bảo quản chứ không nhất thiết phải đựng trong các túi màng mỏng Việc hạ thấp nhiệt độ trong quá trình bảo quản sẽ cho hiệu quả bảo quản cao hơn, thời gian bảo quản dài hơn so với bảo quản ở nhiệt độ thường

Khi đựng vải trong các túi chất dẻo có đục lỗ, thành phần khí trong túi dần dần

bị biến đổi trong quá trình bảo quản nhờ quá trình hô hấp của quả Nồng độ khí oxy (O2) sẽ giảm dần còn nồng độ khí cacbonic (CO2) tăng dần sẽ ức chế quá trình hô hấp của quả Khi sự hô hấp bị ức chế thì các quá trình biến đổi vật lý, hóa học và sinh học diễn ra chậm, nồng độ khí O2 và CO2 cũng ít bị biến đổi thêm nên phẩm chất quả có thể giữ được trong một thời gian dài Mặt khác khi nồng độ O2 giảm xuống, nồng độ khí CO2 tăng lên có tác dụng ức chế hoạt động của các loại vi sinh vật gây thối hỏng quả Tuy nhiên, tác dụng này không lớn Chính vì vậy, việc xử lý quả bằng các chất diệt khuẩn (như CuSO4 0,5% hoặc HCl 2% trong 3 phút) trước khi đóng gói có ảnh hưởng rất lớn trong việc kéo dài thời gian bảo quản Bằng cách này, người ta có thể bảo quản được quả vải tươi trong vòng 7 - 8 ngày ở điều kiện nhiệt độ thường và 25 - 30 ngày ở điều kiện nhiệt độ thấp Công nghệ bảo quản bằng khí tự sinh khá đơn giản và có hiệu quả nhưng quá trình tự điều chỉnh thành phần khí kéo dài, không chủ động trong sản xuất Đặc biệt là rất khó kiểm tra thường xuyên để đánh giá chất lượng quả trong quá trình bảo quản

Nhằm khắc phục nhược điểm trên, người ta có thể điều chỉnh thành phần khí quyển bảo quản một cách thích hợp ngay từ ban đầu bằng các biện pháp vật lý, hóa

học khác nhau để ức chế hô hấp của quả Các kết quả nghiên cứu nhiều năm qua cho thấy, thành phần khí quyển bảo quản ở mức hàm lượng O2 5%; CO2 3 - 5% còn lại là nitơ (N2), hoặc tỷ lệ không khí và hơi cacbonic theo tỷ lệ 3:1 đều có tác dụng kéo dài thời gian bảo quản vải tươi Tất nhiên việc tạo và duy trì được thành phần khí quyển này không đơn giản và khá tốn kém nên chưa được áp dụng rộng rãi trong sản xuất

2.4.2 Bảo quản bằng phương pháp xử lý nhiệt

Phương pháp xử lý nhiệt cho quả vải tươi để bảo quản được tiến hành ngay sau khi thu hái và trước khi đưa vào bảo quản dài ngày Việc xử lý này có tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật gây hại có trên bề mặt quả cũng như bên trong vỏ quả Phương pháp này có tác dụng tốt trong việc loại bỏ ruồi đục quả (sâu đầu quả) – nguyên nhân lớn nhất cản trở việc xuất khẩu quả tươi từ Việt Nam Ngoài ra việc xử

lý nhiệt cho quả sau thu hoạch cũng có tác dụng làm giảm sự mất nước từ quả, hạn chế hoạt tính của các enzym oxy hóa do vậy hạn chế được quá trình nâu hóa vỏ quả trong bảo quản

Quy trình bảo quản có xử lý nhiệt như sau:

tươi -> Ngắt cuống -> Lựa chọn (loại bỏ những quả sâu, thối, bầm giập hoặc chín quá) -> Rửa sạch -> Tráng qua bằng nước chứa clo -> Để ráo nước -> Xử lý nhiệt -> Phân loại và lựa chọn lại -> Làm khô -> Đóng túi PE (hoặc các loại khác)

có đục lỗ -> Bảo quản (ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ thấp)

Việc xử lý nhiệt có thể tiến hành theo một trong 3 phương pháp sau:

Khác với hai phương pháp trên, phương pháp ngâm nước nóng lại ngâm khối quả vào nước có nhiệt độ 47 - 52OC trong thời gian 15 - 30 phút Chính vì vậy phương pháp này thuận tiện, dễ sử dụng và chi phí ít hơn cả

Vải sau khi xử lý nhiệt nếu bảo quản trong điều kiện nhiệt độ thấp có thể bảo quản được 20 - 25 ngày mà vẫn giữ được màu sắc tự nhiên của vỏ, chất lượng quả tốt, hương vị tự nhiên còn nguyên vẹn

Ưu điểm lớn nhất của phương pháp xử lý nhiệt là các sản phẩm sau khi bảo quản không còn tồn dư của các chất bảo quản, lại không còn các loại vi sinh vật, nhất là sâu đầu quả… Nên có thể đáp ứng được yêu cầu của thị trường ngoài nước

2.4.3 Công nghệ bảo quản bằng hóa chất

Ngoài các loại hóa chất kìm hãm quá trình chín của quả như đã nêu, rất nhiều loại hóa chất khác cũng được sử dụng nhằm tiêu diệt các loại vi sinh vật gây hại như phương pháp xử lý nhiệt nói trên Đó là những chất Benomyl (Belate), TBZ, CBZ (Carbendazim), Topxin- M (Tiophanatmetyl), Prochlora… Biện pháp chủ yếu

để xử lý quả là nhúng trong dung dịch các hóa chất nói trên

Quy trình xử lý để bảo quản như sau:

Quả tươi -> Ngắt cuống -> Lựa chọn (loại quả sâu, thối, quá chín) -> Rửa sạch -> Tráng qua bằng nước clo -> Để ráo nước -> Nhúng trong dung dịch hóa chất -> Phân loại và lựa chọn lại -> Làm khô -> Đóng vào bao PE, PP, PVC hay hộp carton -> Bảo quản (ở nhiệt độ thường hoặc nhiệt độ thấp)

Quả vải sau khi được lựa chọn đựng trong rổ nhựa, mắt thưa để thuận tiện cho các thao tác rửa, tráng nước clo, nhúng hóa chất và hong khô sau này Nồng độ dung dịch hóa chất thường sử dụng là 0,1 - 2,0 g/l tùy loại hóa chất (Benlate và CBZ là hai chất hay sử dụng nhất được áp dụng ở nồng độ 1,0 g/l) Nhiệt độ dung dịch hóa chất cũng thường được nâng lên 45 - 50OC để tăng cường khả năng sát trùng của hóa chất Thời gian lưu quả trong dung dịch hóa chất khoảng 1 - 3 phút

Để hong khô quả trước khi đóng túi có thể để khô tự nhiên trên các gian hong khô hoặc dùng quạt thổi

Vải tươi được xử lý các loại hóa chất nói trên có thể bảo quản được 7 ngày trong điều kiện nhiệt độ thường và bảo quản 20 - 30 ngày trong điều kiện nhiệt độ thấp mà vẫn giữ được các giá trị thương phẩm

Mặc dù quy trình xử lý đơn giản, chi phí không cao và có tác dụng khá tốt trong quá trình bảo quản vải, nhãn tươi nói riêng và rau quả nói chung nhưng các sản phẩm sau bảo quản thường vẫn còn lưu lại mùi hóa chất lượng hóa chất tồn dư phải tuân thủ chặt chẽ các tiêu chuẩn về vệ sinh an toàn thực phẩm… nên khó đáp ứng được yêu cầu của thị trường tiêu thụ trong và ngoài nước Do vậy phương pháp này ngày càng ít được áp dụng trong thực tế sản xuất

2.5 Tổng quan về chitosan

2.5.1 Nguồn gốc của Chitin và chitosan

Chitin được Bracannot phát hiện lần đầu tiên vào năm 1811 trong cặn dịch chiết của một loại nấm và đặt tên là “fungine” để ghi nhớ nguồn gốc tìm ra nó Năm 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 ông 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 cellulose Năm 1929 Karrer đun sôi chitin 24h trong dung dịch KOH 5% và đun tiếp 50 phút ở 160oC với kiềm bão hòa và ông đã thu được sản phẩm có phản ứng màu đặc trưng của thuốc thử, chất đó chính là chitosan Việc nghiên cứu về dạng tồn tại, cấu trúc, tính chất lý hóa của chitosan đã được công bố từ những năm 30 của thế kỷ XX Chitin là một polysaccharide tự nhiên quan trọng với số lượng lớn đứng thứ hai sau cellulose Chitin tồn tại trong động vật, một số loại nấm [15]

Trong động vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của một số động vật không xương sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn Trong động vật bậc cao monomer của chitin là thành phần chủ yếu trong mô da, nó giúp cho sự tái tạo và gắn liền các vết thương ở da

Ngoài ra chitin còn có trong màng tế bào nấm họ Zygemycetes, các sinh khối nấm mốc, một số loại tảo Trong nấm men Saccharomyces cerevisiae chitin chiếm

5% trọng lượng khô của thành tế bào Hầu hết chitin nằm giữa các sẹo chồi, chỉ một phần nhỏ phân bố ở phần khác trên thành tế bào [7]

Trong các loài thủy sản đặc biệt là vỏ tôm, cua, mực hàm lượng chitin khá cao khoảng 3 - 41% so với trọng lượng khô Vì vậy vỏ của chúng là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất chitin [15]

Bảng 2.2: Hàm lƣợng chitin có trong một số động vật giáp xác [16]

giống nấm như Mucorales Tuy nhiên phần lớn chitosan hiện nay được thu nhận và

sử dụng lại chủ yếu từ quá trình deacetyl hóa chitin

2.5.2 Cấu trúc hóa học của chitosan

Chitosan thu được từ quá trình deacetyl hóa chitin, thay thế nhóm N- acetyl thành nhóm amin ở vị trí C2

Do quá trình khử acetyl xảy ra không hoàn toàn nên người ta qui ước nếu độ deacetyl hóa (degree of deacetylation) DD > 50% thì gọi là chitosan, nếu DD < 50% gọi là chitin [15]

Chitosan có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị 2-amino-2-deoxy-P-D- glucosamine liên kết với nhau bằng liên kết P-(1 - 4) glucozit

Công thức cấu tạo của chitin và chitosan:

Hình 2.1: Cấu trúc hóa học của chitin

Hình 2.2: Cấu trúc hóa học của chitosan

+ Tên gọi khoa học: Poly(1-4)-amino-deoxy-P-D-glucose; poly(1-4)- amino-2-deoxy-P-D-glucopyranose

2-+ Công thức phân tử: [C6H11O4N]n

+ Phân tử lượng: M chitosan = (161,07)n

Trong thực tế các mạch chitin - chitosan đan xen nhau, vì vậy tạo ra nhiều sản phẩm đồng thời, việc tách và phân tích chúng rất phức tạp

2.5.3 Đặc tính kháng vi sinh vật của chitosan và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động kháng khuẩn của chitosan

Đặc tính kháng vi sinh vật

Gần đây những nghiên cứu về tính kháng khuẩn của chitosan đã chỉ ra rằng chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật

a, Khả năng kháng virus, kháng nấm

Khả năng kháng virus:

Chitosan ức chế hệ thống sinh sản của virus thực vật đã được nghiên cứu, mức

độ ngăn cản sự truyền nhiễm virus khác nhau theo trọng lượng phân tử của chitosan, có nhiều nghiên cứu kết luận rằng chitosan có khả năng kháng lại virus khoai tây, thuốc lá, dưa chuột,…

Khả năng kháng nấm:

Hoạt tính kháng nấm của chitosan được chứng minh qua các nghiên cứu với

nhiều loại nấm khác nhau: Saccharomycodes ludwigii, Pseudomonas fragi, Candida,

Zygosaccharomyces bailii, Pyricularia grisea,

Sự ức chế và làm ngưng hoạt động của nấm men, nấm mốc phụ thuộc vào nồng độ chitosan, pH, nhiệt độ, đặc điểm dinh dưỡng

b, Khả năng kháng vi khuẩn

Chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của rất nhiều vi khuẩn như E.coli,

Samonella, Vibiro parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus,

Ngoài ra các thí nghiệm cũng cho thấy có rất nhiều ion kim loại có thể ảnh hưởng đến đặc tính kháng khuẩn của chitosan như: K+, Na+, Mg2+, Ca2+

Nói chung các kết luận cơ chế chính xác về hoạt động kháng khuẩn của chitosan vẫn chưa được nghiên cứu và công bố rõ ràng, những cơ chế chính đã được

đề xuất như sau:

- Tương tác giữa các ion tích điện dương trên các phân tử chitosan và các điện tích âm trên màng tế bào vi sinh vật dẫn đến thay đổi trong cấu trúc màng tế bào, thay đổi khả năng thẩm thấu gây rò rỉ protein và các thành phần khác trong tế bào, làm giảm chức năng sinh lý và sinh hóa của vi khuẩn dẫn đến mất khả năng bảo vệ, trao đổi chất của tế bào

- Chitosan đóng vai trò như chất chọn lọc liên kết với các ion kim loại, sau đó

ức chế các chất độc và sự phát triển của vi khuẩn

- Chitosan liên kết với nước, ức chế các enzyme khác nhau