Ứng dụng chế phẩm phối hợp chitosannano bạc trong bảo quản cam.

Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm chitosan và nano bạc tới hàm lượng acid hữu cơ tổng số trong quá trình bảo quản cam .... 50 Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm chitosan và nano bạc t

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TRẦN THỊ HIỀN

“ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM PHỐI HỢP CHITOSAN - NANO BẠC

TRONG BẢO QUẢN CAM”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

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

Giáo viên hướng dẫn : ThS Lương Hùng Tiến

Thái Nguyên, năm 2015

i

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

Trần Thị Hiền

ii

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 Đai 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 tháng…….năm 2015

Sinh viên

Trần Thị Hiền

iii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Giá trị dinh dưỡng của 100g cam tươi (theo nutritiondata.self.com) 5

Bảng 2.2 Sản lượng cam năm 2011 của một số nước trên thế giới (FAO) 7

Bảng 2.3: Hàm lượng chitin có trong một số động vật giáp xác [L14] 20

Bảng 2.4: Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích 30

Bảng 2.5: Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano bạc 34

Bảng 4.1: Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới hàm lượng acid hữu cơ tổng số trong quá trình bảo quản cam (Đv: %) 46

Bảng 4.2: Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới hàm lượng chất khô tổng số trong quá trình bảo quản cam (Đv: Bx) 47

Bảng 4.3: Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới lượng đường tổng số trong quá trình bảo quản cam (Đv: %) 48

Bảng 4.4: Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới tỷ lệ hư hỏng trong quá trình bảo quản cam (Đv: %) 49

Bảng 4.5 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm (chitosan và nano bạc) tới hàm lượng acid hữu cơ tổng số trong quá trình bảo quản cam 50

Bảng 4.6: Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm (chitosan và nano bạc) tới hàm lượng chất khô tổng số trong quá trình bảo quản cam (Đv: Bx) 51

Bảng 4.7: Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm (chitosan và nano bạc) tới hàm lượng đường tổng số trong quá trình bảo quản cam (Đv: %) 52

Bảng 4.8: Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm (chitosan và nano bạc) tới tỷ lệ hư hỏng trong quá trình bảo quản cam (Đv: %) 53

Bảng 4.9: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng acid hữa cơ tổng số trong quá trình bảo quản cam (Đv: %) 54

Bảng 4.10: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng chất khô tổng số trong quá trình bảo quản cam (Đv: %) 55

Bảng 4.11: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng đường tổng số trong quá trình bảo quản cam 56

Bảng 4.12: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tỷ lệ hao hụt trong quá trình bảo quản cam 57

iv

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Cấu trúc hóa học của chitin 21 Hình 2.2: Cấu trúc hóa học của chitosan 21 Hình 2.3: Hiện tượng cộng hưởng plasmon của hình cầu 32

vi

MỤC LỤC

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Muc đích đề tài 2

1.3 Mục tiêu đề tài 2

1.4 Ý nghĩa của đề tài 2

1.4.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Giới thiệu chung về cam 3

2.1.1 Nguồn gốc cam 3

2.1.2 Các giống cam trồng ở nước ta hiện nay 3

2.1.3 Giá trị dinh dưỡng của quả cam 4

2.1.4 Giá trị công nghiệp và dược liệu 5

2.1.5 Giá trị kinh tế của cây cam 6

2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam ở Việt Nam và trên thế giới 6

2.2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam trên thế giới 6

2.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam tại Việt Nam 7

2.3 Bảo quản cam sau thu hoạch 7

2.3.1 Sự biến đổi của cam sau thu hoạch 7

2.3.2 Các bệnh sau thu hoạch của cam 10

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình bảo quản cam 12

2.3.4 Các phương pháp bảo quản cam 15

2.4 Tổng quan về chitosan 19

2.4.1 Nguồn gốc của Chitin và chitosan 19

2.4.2 Cấu trúc hóa học của chitosan 20

2.4.3 Tính chất cơ bản của chitosan 21

2.4.4 Đặc tinh kháng vi sinh vật của chitosan và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động kháng khuẩn của chitosan 25

vii

2.4.5 Ứng dụng của chitosan 26

2.5 Giới thiệu chung về nano bạc 28

2.5.1 Giới thiệu về công nghệ nano 28

2.5.2 Giới thiệu về bạc kim loại 29

2.5.3 Giới thiệu về hạt nano bạc 31

2.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 37

2.6.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 37

2.6.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 37

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NÔI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 39

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 39

3.1.1 Nguyên liệu nghiên cứu 39

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 40

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 40

3.3 Nội dung nghiên cứu 40

3.4 Phương pháp nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi 41

3.4.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 41

3.4.2 Phương pháp theo dõi 42

PHẦN 4 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 46

4.1 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới nguyên liệu 46

4.1.1 Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới hàm lượng acid hữu cơ tổng số trong quá trình bảo quản cam 46

4.1.2 Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới hàm lượng chất khô tổng số trong quá trình bảo quản cam 47

4.1.3 Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới hàm lượng đường tổng số trong quá trình bảo quản cam 48

4.1.4 Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới tỷ lệ hư hỏng trong quá trình bảo quản cam 49

4.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm (chitosan và nano bạc) tới quá trình bảo quản cam 50

viii

4.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm (chitosan và nano bạc) tới hàm lượng

acid hữu cơ tổng số trong quá trình bảo quản cam 50

4.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm (chitosan và nano bạc) tới hàm lượng chất khô tổng số trong quá trình bảo quản cam 51

4.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm (chitosan và nano bạc) tới hàm lượng đường tổng số trong quá trình bảo quản cam 51

4.2.4 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm (chitosan và nano bạc) tới tỷ lệ hư hỏng trong quá trình bảo quản cam 52

4.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ tới thời gian bảo quản cam 53

4.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng acid hữa cơ tổng số trong quá trình bảo quản cam 54

4.3.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng chất khô tổng số trong quá trình bảo quản cam 54

4.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm lượng đường tổng số trong quá trình bảo quản cam 55

4.3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tỷ lệ hao hụt trong quá trình bảo quản cam 56

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 58

5.1 Kết luận 58

5.2 Kiến nghị 58

TÀI LIỆU THAM KHẢO 59

PHẦN 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Cam là một trong những cây ăn quả đặc sản lâu năm của Việt Nam bởi giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao Trong thành phần cam có chứa nhiều vitamin C, vitamin

A, canxi, acid folic, chất xơ và có chứa tinh dầu mang mùi thơm… Vì vậy cam là nguồn bổ sung dinh dưỡng cho cơ thể Cam có thể dùng ăn tươi, làm mứt, nước giải khát, chữa bệnh như ngăn ngừa bệnh tim mạch, phòng bệnh ung thư vì chúng

giàu chất chống oxy hóa (Phạm Thị Thanh Nhàn, 2011) [8]

Trong những năm gần đây, diện tích và sản lượng cam ở nước ta ngày càng

mở rộng, tăng sản lượng nhưng giá trị của cam lại thấp do nhiều yếu tố như: sản lượng thu hoạch lớn nhưng giá trị lại tập trung vào thời gian ngắn gây hiện tượng mất giá hay chưa có phương pháp bảo quản giai đoạn sau thu hoạch hợp lý … Điều này gây thiệt hại lớn tới giá kinh tế, giảm thu nhập cho người nông dân

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

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 (Đặng Văn Phú và cs, 2008)[9]

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 trong bảo quản trái cây nói chung và cam nói riêng vẫn còn mới lạ, vì vậy tôi tiến hành

thực hiện đề tài “Ứng dụng chế phẩm phối hợp chitosan-nano bạc trong bảo quản cam”

1.2 Muc đích đề tài

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

1.3 Mục tiêu đề tài

- Nghiên cứu các chế độ tiền xử lý cam trước khi tiến hành bảo quản

- Nghiên cứu xác định 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

1.4 Ý nghĩa của đề tài

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu chung về cam

2.1.1 Nguồn gốc cam

Cam có tên khoa học là Citrus sinensis Osbeck thuộc họ Rutaceae, giống

Citrus và loài sinenis Là loài cây ăn quả cùng họ với bưởi Nó có quả nhỏ hơn quả

bưởi, vỏ mỏng, khi chín thường có màu da cam, có vị ngọt hoặc hơi chua Loài cam

là một cây lai được trồng từ xưa, có thể lai giống giữa loài bưởi (Citrus maxima) và quýt (Citrus reticulata) Nó là cây nhỏ, cao đến khoảng 10m, có cành gai và lá

thường xanh dài khoảng 4 - 10 cm (Đường Hồng Dật, 2003)[4]

Nhiều kết quả nghiên cứu cho rằng cam có nguồn gốc từ vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới Đông Nam Á, trong đó sự phát triển của một số loài cam quýt cũng như những loài cùng họ được phần bố từ biên giới Đông Bắc của Ấn Độ qua Miến Điện

và một vùng phía nam của đảo Hải Nam

Cam quýt thuộc họ Rutaccac (có khoảng 130 giống), họ phụ Aurantioideae (có khoảng 33 giống), tộc Citreae (khoảng 28 giống), tộc phụ Citrinae Tộc phụ

Citrinae có khoảng 13 giống, trong đó có 6 giống quan trọng là Citrus, Poncicus, Fortunella, Eremocitrus và Clymenia Đặc điểm chung của 6 giống này là cho trái

có tép (phần ăn được trong múi) với cuống thon nhỏ, mọng nước

Giống Citrus được chia làm 2 nhóm nhỏ là Eucitrus và Papela Nhóm Papela

có 6 loài, thường dùng làm gốc ghép, hay lai với các loài khác và đã lai tạo được nhiều giống lai nổi tiếng được trồng ở các nước

Ở Việt Nam, theo thống kê bước đầu đã có trên 80 giống cam, được trồng ở các nhà vườn, trong các trang trại, trung tâm nghiên cứu, các giống này thường gọi theo tên các địa phương chúng sinh sống Ví dụ cam Vinh ( Xã Đoài), cam Sơn Kết hoặc theo hương vị, chua ngọt như cam mật, cam đường (Phạm Thị Thanh Nhàn, 2011)[8]

2.1.2 Các giống cam trồng ở nước ta hiện nay

2.1.2.1 Cam Vinh (Xã Đoài)

Cam Vinh có 2 dạng: quả tròn và quả tròn dài Dạng tròn dài có năng suất cao hơn Khối lượng quả trung bình khoảng 180 – 200g, quả chín vàng có 10 – 12 múi Quả có hương thơm hấp dẫn Cây cao khoảng 3 – 4m lá to, rộng, màu nhạt, tán cách mặt đất khoảng 70 – 1000cm (Đường Hồng Dật, 2003)[1]

2.1.2.2 Cam sành

Ở Việt Nam, cam sành được trồng ở tất cả các vùng trồng cây có múi Sản lượng cam sành ở miền Nam cao hơn miền Bắc Ở các tỉnh phía Bắc, cam sành thường được mang theo tên địa phương trồng nhiều Đáng chú ý là các vùng cam sành Hàm Yên (Tuyên Quang), Bắc Quang (Hà Giang), Bố Hạ (Bắc Giang), Yên Bái Sản lượng cam sành phía Bắc nhiều nhất là ở Hàm Yên, Bắc Quang (Đường Hồng Dật, 2003)[1], (Nguyễn Hữu Đống và cs, 2003)[4]

2.1.2.3 Cam Canh

Giống cam canh được trồng ở vùng Canh, ngoại thành Hà Nội, Quả nặng khoảng 100g, màu vàng đỏ Vỏ quả rất mỏng, mịn, sát chặt với múi, lằn những khía múi ra ngoài vỏ quả Mỗi quả có 11 – 13 múi, màng múi mỏng, tép nhỏ, ruột cũng vàng nhỏ, rất ngọt Cây cam trồng 5 năm có thể cho tới 100 quả, 8 năm cho 1000 quả trên 1 cây (Nguyễn Hữu Đống và cs, 2003)[4]

2.1.2.4 Cam mật

Là giống cam được trồng phổ biến, trái được dùng để xuất khẩu và tiêu thụ nội địa Có giá trị kinh tế cao, được bà con các tỉnh vùng Đồng bằng sông Cửu Long ưa thích Phần lớn các miệt vườn vùng Tây Nam bộ trồng loại cam này (Đường Hồng Dật, 2003)[1]

2.1.2.5 Cam dây

Là giống cam được trồng phổ biến tại vùng đồng bằng sông Cửu Long và vùng Đông Nam Bộ Ở tỉnh Tiền Giang, cam dây chiếm khoảng 80% diện tích trồng cam quýt của tỉnh (Nguyễn Hữu Đống và cs, 2003)[4]

2.1.3 Giá trị dinh dưỡng của quả cam

Cam là loại quả chứa nhiều thành phần dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể, nhất

là vitamin C, các loại đường như glucose, fructose, các loại khoáng,

Bảng 2.1 Giá trị dinh dưỡng của 100g cam tươi (theo nutritiondata.self.com)

2.1.4 Giá trị công nghiệp và dược liệu

Vỏ cam có chưa tinh dầu Tinh dầu được lấy từ vỏ, lá, hoa được dùng trong công nghiệp thực phẩm và công nghiệp mỹ phẩm Tinh dầu cam có giá trị dinh dưỡng khá cao trên thị trường quốc tế (1 kg tinh dầu cam quýt có giá trị trên dưới 300 USD)

Nhiều nước trên thế giới, từ thời xa xưa người ta đã dùng các loại quả cam, quýt, chanh để làm thuốc chữa bệnh Ở thế kỷ XVI, các thầy thuốc Trung Quốc,

Ấn Độ đã dùng quả cam, quýt để phòng bệnh dịch hạch, chữa bệnh phổi, bệnh chảy máu dưới da Ở Mỹ, vào những năm ba mươi của thế kỷ XX, các thầy thuốc dã dùng cam, quýt kết hợp với isulin để chữa bệnh đái tháo đường Ở Nga, bắt đầu từ thế kỷ XI, các loại cây ăn quả có múi đã được dùng để phòng ngừa và chữa trị bệnh trong y học dân gian Ở nước ta, nhân dân đã dùng cây, lá và hoa của các loại cây

ăn quả có múi để phòng chữa và chữa bệnh từ thời xa xưa (Nguyễn Hữu Đống và

cs, 2003)[4]

2.1.5 Giá trị kinh tế của cây cam

Cây cam là cây ăn quả có múi thuộc loại lâu năm, nhanh cho thu hoạch Nhiều loại cây có thể cho thu hoạch từ năm thứ 2 sau khi trồng Ở nước ta 1 ha cam có thời kỳ 8 tuổi, năng suất trung bình có thể đạt 16 tấn, với giá bán cam hiện nay người trồn cam có thể thu nhập tới 200 triệu đồng (Đường Hồng Dật, 2003)[1]

Vụ cam năm 2011, tổng diện tích cam sành có chất lượng tốt đạt 2.325,7 ha, trong đó diện tích cho thu hoạch đạt 2.150,4 ha, tăng so với năm 2010 là 88,10 ha Năng suất bình quân đạt 12 - 13 tấn quả/ha Sản lượng đạt 28 – 30 ngàn tấn quả Sản lượng tuy không tăng so với năm 2010 những chất lượng và độ đồng đều cao hơn, vì vậy giá bán ra thị trường cũng cao hơn mọi năm và tổng số tiền thu được từ cây cam khoảng 120 tỉ đồng (Đường Hồng Dật, 2003)[1]

Sản lượng một số cây ăn quả đạt khá, trong đó sản lượng cam năm 2013 ước tính đạt 530,9 ngàn tấn, tăng 1,7% so với năm 2012 (theo báo cáo của bộ nông nghiệp 2013)

2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam ở Việt Nam và trên thế giới

2.2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam trên thế giới

Cam chiếm phần lớn sản lượng trái cây họ cam quýt trên thế giới, chiếm hơn một nửa sản lượng cam quýt toàn cầu vào năm 2004, sản xuất cam quýt thế giới và

tiêu thụ đã tăng mạnh kể từ giữa những năm 1980

Brazil là nước sản xuất lớn nhất thế giới của cam, sản xuất khoảng 1/3 sản lượng của thế giới Niên Vụ 2009 – 2010, sản lượng cam thế giới đạt 52,2 triệu tấn, trong đó Brazil 17,74 triệu tấn, Mỹ 7,4 triệu tấn, các nước thuộc EU 6,5 triệu tấn,

Trung Quốc 6,35 triệu tấn, Việt Nam 600,000 tấn Lượng cam tham gia thị trường thế giới khoảng 3,8 triệu tấn, trong đó Mỹ 525,000 tấn, EU 240,000 tấn, Trung Quốc 185,000 tấn, Việt Nam nhập khẩu 60,000 tấn từ Trung Quốc và Mỹ

Bảng 2.2 Sản lượng cam năm 2011 của một số nước trên thế giới (theo FAO)

2.2.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam tại Việt Nam

Ở nước ta, cây cam được trồng khắp 3 miền Bắc - Trung - Nam với nhiều giống cam ngon như cam Sành, cam Vinh, cam mật, cam canh, cam đường, (Phạm Văn Duệ, 2006)[2]

Năng suất cam quýt của Việt Nam tương đương với các nước trong khu vực khoảng 7 - 10 tấn/ha đới với cam nhưng vẫn thấp hơn nhiều so với các nước trên thế giới như Mỹ, Brazil có năng suất 30 - 40 tấn/năm

2.3 Bảo quản cam sau thu hoạch

2.3.1 Sự biến đổi của cam sau thu hoạch

Cam thuộc nhóm quả rất dễ bị tổn thương cấu trúc tế bào thịt quả khi nhiệt độ trên 30oC Khi gặp nhiệt độ cao, cấu trúc tế bào thịt quả dễ bị tổn thương, vi sinh vật dễ dàng xâm nhập và gây giảm chất lượng, giảm giá trị dinh dưỡng

Vi sinh vật gây thối hỏng trên quả cam chủ yếu là do nấm mốc (mốc xám

Penicillium glaucum và mốc xanh penicillium digitatum, mốc xanh biển Pencillium italicum) vi sinh vật gây thối cuống Trong một số trường hợp, quả cam không bị

hỏng do nấm mốc hoặc do thôi cuống nhưng lại bị mất nước dẫn đến quả cam không còn căng mọng, vỏ nhăn nheo Sau một thời gian ngắn, hàm lương đường, vitamin C, acid, và một số hợp chất khác có mặt trong cam cũng bị mất đi dẫn đến mất hương vị vốn có (Nguyễn Mạnh Khải và cs, 2006)[6]

2.3.1.1 Biến đổi vật lý (Trần Thế Tục, 1983)[12]

Trong môi trường bảo quản, cam sẽ xảy ra một số biến đổi vật lý như: sự bay hơi nước, sự giảm khối lượng tự nhiên Các hiện tượng này làm giảm trọng lượng của cam, dẫn tới khô héo, gây rối loạn sinh lý và giảm khả năng kháng khuẩn, kết quả làm cam bị thối rữa và hư hỏng

a) Sự bay hơi nước

Sự bay hơi nước phụ thuộc vào yếu tố:

- Yếu tố nội tại

 Mức độ háo nước của hệ keo trong tế bào, phân tử keo trong nguyên sinh chất: hệ keo có tính háo nước sẽ giữ được nước tốt hơn, giúp cam ít mất nước và tươi lâu hơn

 Cấu tạo và trang thái của mô bao cái: cam có câu trúc vỏ dày, chắc thì hạn chế mất nước hơn các loại trái mềm, vỏ mỏng

 Đặc điểm và mức độ bị tổn thương cơ học: cam nguyên vẹn, không bị tổn thương thì lượng nước mất đi ít hơn Những quả non hay bị thương tật do va chạm

về cơ học và nấm bệnh có khả năng mất nước nhiều hơn Những vết thương nhỏ vài

cm2 trên quả cam có thể làm tăng sự mất nước lên tới 3 - 4 lần Sự mất nước cũng khác nhau ở các giai đoạn trong quá trình tồn trữ, ở giai đoạn đầu và giai đoạn bắt đầu hư hỏng sự mất nước tăng, giai đoạn giữa giảm Sự bay hơi nước ảnh hưởng đến cả tính chất cảm quan và chất lượng cam, quá trình này được thể hiện thời gian dài

- Yếu tố bên ngoài

 Giống khác nhau, độ già chín khác nhau thì biến đổi khác nhau Cam quá chín làm tăng lượng ẩm thoát ra vì khi cam quá chín quá trình già hóa của hệ keo,

làm giảm tính háo nước

 Bên cạnh đó sự bay hơi nước còn phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như:

độ ẩm, nhiệt độ của môi trường bảo quản, tốc độ chuyển động không khí, cách abo

gói, thời gian và phương pháp bảo quản, tồn trữ

Độ ẩm giảm, nhiệt độ tăng đều làm cho sự mất ẩm tăng lên Dó đó trong thực

tế tồn trữ, để làm giảm sự mất nước của cam, người ta thường áp dụng các biện

pháp như: hạ nhiệt độ, tăng độ ẩm và giảm tốc độ chuyển động của không khí trong kho bảo quản Bên cạnh đó, áp dụng các phương pháp bảo quản kết hợp

b) Sự giảm khối lƣợng tự nhiên

Sự giảm khối lượng tự nhiên bao gồm: sự bay hơi nước chiếm 75 - 85%, sự tổn hao các chất hữu cơ trong quá trình hô hấp là 15 - 25% Trong bất cứ điều kiện tồn trữ nào, không thể tránh khỏi sự giảm khối lượng tự nhiên Tuy nhiên, khi tạo được điều kiện tồn trữ tối ưu có thể giảm đến tối thiểu sự giảm khối lượng này

c) Sự sinh nhiệt

Lượng nhiệt sinh ra trong rau quả khi tồn trữ là do hô hấp, 2/3 lượng nhiệt này tỏa ra môi trường xung quanh, còn lại tham gia vào quá trình trao đổi chất bên trong, quá trình bay hơi nước và một phần dự trữ ở dạng năng lượng hóa học Sự sinh nhiệt làm cho nhiệt độ ngày càng tăng, dẫn đến cường độ hô hấp mạnh Khi nhiệt độ và ẩm độ tăng tới mức thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật thì lượng nhiệt sinh ra lại tăng thêm, một phần do hô hấp của rau quả, một phần do vi sinh vật Đó là nguyên nhân làm cam nhanh hỏng

2.3.1.2 Biến đổi sinh lý, sinh hóa (Phạm Thị Thanh Nhàn, 2011)[8]

a) Quá trình hô hấp

Biến đổi sinh lý, sinh hóa là quá trình sống diễn ra trong quả trước và sau khi thu hái Trong đó, hô hấp là một quá trình quan trọng nhất trong cả quá trình sống của cam Hô hấp là hấp thụ khí oxy nhằm đốt cháy đường và acid để giải phóng ra khí cacbonic và nhiệt

Cam thuộc nhóm quả có hô hấp không có đỉnh biến Tuy nhiên, diễn biến cường độ hô hấp của quả cam sau khi thu hái trên cây có diễn biến như đường hô hấp của nhóm quả hô hấp đột biến Điều này giải thích là lý do xảy ra một vài rối loạn sinh lý diễn ra trong quả cam sau thu hái

b) Sự biến đổi thành phần hóa học

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

- Glucid: là thành phần thay đổi lớn nhất trong quá trình tồn trữ cũng như trong quá trình sinh trưởng, phát triển của quả Hàm lượng tinh bột giảm do quá trình đường hóa dưới tác dụng của các enzyme nội tại mà chủ yếu là phosphorylase Tổng lượng khi đó tăng lên và đường trong quá trình chín không chỉ do đường hóa tinh bột mà còn do sự thủy phân hemicellulose Khi bị thủy phân, hemicellulose tạo thành các đường xylose, manose, galactose và arabinose

- Pectin: chiếm 1/3 tổng chất khô của quả cam Trong quá trình chín, enzyme protopectinase hoạt động mạnh, phân hủy protopectin thành pectin hòa tan làm yếu dần các mối liên kết giữa các tế bào và quả cam bị mềm Khi trái chín, tách hẳn khỏi nhau, quả bị nhũn và cấu trúc bị phá hủy

- Acid: Hàm lượng acid hữa cơ giảm do tham gia vào quá tình hô hấp và decarboxyl hóa, khi đó các acid hữu cơ bị phân hủy tạo ra aldehyde và khí cacbonic Tổng số các acid hữu cơ trong cam giảm cùng với sự giảm lượng tinh bột và sự tăng lượng đường, vì vậy làm tăng trị số pH và làm tăng vị ngọt của cam

- Màu sắc: có sự thay đổi đáng kể, sự thay đổi này sẽ tăng dần từ màu xanh sang vàng hay cam trong suốt thời gian bảo quản, đó là do sự giảm chlorophyll và tăng lượng carotenoid

- Hàm lượng vitamin C: Giảm đáng kể trong quá trình tồn trữ do quá trình khử

vì các mô bị phá hủy tạo điều kiện cho sự xâm nhập của oxy

- Hương thơm được tạo ra do các chất bay hơi tổng hợp trong quá trình chín của trái bao gồm rượu, aldehyde, ester,…

2.3.2 Các bệnh sau thu hoạch của cam (Nguyễn Hữu Đống và cs, 2003)[4]

a) Thối do mốc xanh và mốc ghi

Đây là bệnh gây hại nghiêm trọng cho cam, quýt và các quả có múi khác Dấu hiệu đầu tiên của sự thối hỏng là một phần quả bị mềm nhũn, mọng nước Ở nhiệt độ phòng, mốc xanh phát triển chậm hơn so với ở điều kiện nhiệt độ thấp so với mốc ghi Hiện nay chưa tìm ra chính xác chủng vi sinh vật nào là nguyên nhân gây nên bệnh thối này của cam, quýt, tuy nhiên đã xác định được trạng thái bào tử

của chúng, đó là penicillium italicum (mốc xanh) và penicillium digitatum (mốc

ghi) Bào tử penicillium digitatum màu xanh, bao phủ bởi sợi nấm màu trắng trong

khi đó bào tử mốc ghi có màu xanh o-liu, và cũng được bao quanh bởi màng sợi nấm trắng, nhiệt độ giới hạn đối với loại bệnh này là 70

C

b) Bệnh thối nâu

Loại bệnh này có tên khoa học là Phytophthora citrophthora, phổ biến ở hầu

khắp các vùng trồng cam, quýt Dấu hiệu đầu tiên của loại bệnh này là phần bị nhiễm bệnh sẽ mất màu sáng, mở rộng nhanh chóng và những chỗ nhiễm sẽ nhanh chóng chuyển thành màu nâu hoặc màu nâu xám Những quả bị nhiễm thường vẫn duy trì độ cứng và độ dai Mốc trên bề mặt quả khó có thể nhận biết, nhưng khi nấm

đã phát triển, có thể quan sát thấy bằng mắt thường

Loại bệnh này hiếm được tìm thấy ngoại trừ khi trời mưa hoặc sau khi trời mưa Các quả ở phần thấp của cây dễ bị nhiễm bệnh hơn các quả ở phần trên cao

c) Bệnh thối cuống do phomopsis

Bệnh thối cuống gây nên tổn thất nghiêm trọng cho cam, quýt, đặc biệt là ở vùng khí hậu nóng ẩm Nhiệt độ phù hợp cho sự phát triển này của bệnh này khoảng 23 đến

240C, nhiệt độ thấp nhất 100C Những quả bị nhiễm thường xuất hiện các triệu chứng như: mềm, mỏng quả, vỏ chuyển thành màu nâu sáng Tuy nhiên, những cùi thối thường không bị mất màu Sợi nấm đôi khi xuất hiện trên bề mặt quả

Phomopsis citri là nguyên nhân gậy nên loại bệnh này Trong điều kiện thời

tiết ẩm ướt, các bào tử sẽ thâm nhập vào một vài tế bào vỏ quả, sau đó sẽ phát triển thành hệ nấm và sẽ chết khi quả chuyển sang trạng thái chín

d) Bệnh thối cuống do Diplodia

Bệnh thối cuống được biết đến từ rất sớm Triệu chứng của loại bệnh này cũng

tương tự như bệnh thối cuống do Phomopsis citric gây ra, nhưng chúng có thể phát

triển được ở tất cả các tổn thương có trên bề mặt của quả Tuy nhiên những tổn

thương do thối Diplodia thường có màu nâu tối hơn so với những tổn thương do

Phomopsis gây ra Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của loại này là khoảng 20 -

300C Ở điều kiện nhiệt độ này, quả có thể bị hư hỏng hoàn toàn chỉ sau 3 - 4 ngày bảo quản

e) Bệnh thối cuống do Alternaria

Những thối hỏng do bệnh này gây ra lại bắt đầu nằm sâu trong lòng quả và không thể quan sát được Thông thường nó bắt đầu xuất hiện tại núm cuống khi quả còn cứng Sau khi bảo quản trong thời gian dài, hoặc để trên cây lâu quá, nấm sẽ phát triển trong các mô mao quản của lõi hoặc của lớp cùi bên trong Sự thối cuống hiếm khi xuất hiện trên bề mặt của quả, mặc dù trong lõi quả và lớp cùi đã bị thối Mức độ hư hỏng phụ thuộc hoàn toàn vào tình trạng sinh lý của quả Chính vì vậy khi xử lý quả cùng với 2,4-dichlorophenoxy acetic acid sẽ có tác dụng trì hoãn mức độ hư hỏng Chủng vi sinh vật nào là nguyên nhân gây nên hiện tượng thối

hỏng vẫn chưa được biết Tuy nhiên, dạng bào tử của chúng là Alternaria citri

f) Bệnh nẫu chua

Nẫu chua là bệnh phổ biến ở hầu khắp các vùng trồng cây có múi trên thế giới Nó xuất hiện trên các quả được bảo quản, được vận chuyển trong giai đoạn chín và chín quá mức Những quả bị thối do loại bệnh này gây ra thường có vị chua, nhão bét

Nguyên nhân gây nên bệnh này là do chủng Galactomyces geotrichum (dạng bào tử là Geotrichum candidum) Dạng bào tử rất phổ biến trong đất vườn, nơi mà

mùa vụ trước, loại bệnh này đã xuất hiện Những quả khi thu hái bị rơi xuống đất nên loại bỏ khỏi khối quả bởi vì những tổn thương rất dễ bị nhiễm loài nấm gây bệnh này

Nẫu chua không thể phát triển được ở nhiệt độ dưới 50C, nhiệt độ mà có thể bảo quản tốt nhất cho cam và quýt

2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình bảo quản cam (Phạm Thị Thanh Nhàn, 2011)[8]

Các quá trình sinh lý sinh hóa vẫn diễn ra đối với cam sau thu hoạch Do đó, việc bảo quản được đặt ra nhằm duy trì sự sống của chúng cũng như vẫn giữ được giá trị dinh dưỡng và giá trị cảm quan trong thời gian tồn trữ Người ta thấy rằng, trong quá trình bảo quản thì tất cả các yếu tố nội tại nguyên liệu và các yếu tố ngoại cảnh đều có ảnh hưởng tới thời gian bảo quản cam

Đối với yếu tố ngoại cảnh thì nhiệt độ, độ ẩm và thành phần khí quyển tồn trữ

là các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến thời gian tồn trữ của trái

a) Nhiệt độ

Nhiệt độ là các yếu tố của môi trường có ảnh hưởng quyết định nhất đến quá trình của cam khi tồn trữ Nhiệt độ càng cao thì quá trình trao đổi chất xảy ra càng mạnh được thể hiện qua cường độ hô hấp Theo định luật Van’t Hoff, khi tăng nhiệt độ lên 100C thì tốc độ phản ứng tăng lên khoảng 2 lần Cường độ hô hấp tăng sinh ra nhiều nhiệt lượng và thúc đẩy quá trình hư hỏng của cam

Như vậy để tồn trữ cam được lâu thì cần phải hạ thấp nhiệt độ tồn trữ Ở nhiệt

độ thấp sẽ làm giảm tốc độ các phản ứng hóa học, làm nguyên sinh chất của tế bào

co lại, làm giảm tính thẩm thấu của màng tế bào và từ đó giảm khả năng trao đồi chất Vì vậy làm giảm hoạt động của các quá trình sinh lý sinh hóa trong cam, ức chế sự phát triển của vi sinh vật và kéo dài thời gian bảo quản

Ngược lại, khi độ ẩm tương đối cao thì tốc độ bay hơi nước và cường độ hô hấp giảm nên cam ít mất nước hơn và bảo quản tốt hơn, tuy nhiên lại tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển gây hư hỏng

Khi bảo quản cam, để chống thoát hơi nước và kéo dài thời gian bảo quản, cần duy trì độ ẩm tương đối của môi trường bảo quản trong khoảng 80 - 90%

Thành phần khí quyển tồn trữ

Thành phần của khí quyển tồn trữ có ảnh hưởng quan trọng đến cường độ hô hấp, hay nói khác đi là có ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất bên trong cam Mỗi loại khí có trong môi trường bảo quản đều ảnh hưởng thời gian bảo quản

- Oxy (O2): là thành phần tham gia chủ yếu vào quá trình hô hấp hiếu khí Hàm lượng oxy càng cao thì cường độ hô hấp càng tăng và ngược lại Khi hàm lượng oxy giảm xuống mức cho phép thì hô hấp hiếu khí ngừng, thay vào đố là hô hấp yếm khí tạo ra rượu và các chất khác

- Khí cacbonic (CO2): Chủ yếu tác động lên quá trình hô hấp của cam cũng như của vi sinh vật Đối với cam, CO2 ức chế quá trình hô hấp, từ đó hạn chế các quá trình phân giải hóa sinh Còn với vi sinh vật, CO2 làm chậm quá trình hoạt động của và phát triển của chúng, vì vậy có thể hạn chế được một phần nguy cơ gây bệnh của vi sinh vật

c) Sự thông gió và làm thoáng khí

Thông gió là quá trình quan trọng là chuyển động đảo trộn không khí trong phòng và thay đổi không khí trong phòng bằng không khí ngoài trời nhằm đảm bảo

sự tăng đồng đều về nhiệt độ và độ ẩm tại mọi điểm trong phòng, tránh hiện tượng tăng nhiệt và độ ẩm cục bộ, đồng thời ức chế sự phát triển của nấm bệnh

Tuy nhiên, nếu thông gió quá nhiều thì khối lượng tự nhiên của cam giảm nhiều và nồng độ O2 cao sẽ làm tăng quá trình chín Vì vậy, cần thông gió hợp lý để đảm bảo điều kiện tồn trữ tối ưu

d) Hóa chất bảo quản

Khi sử dụng hóa chất bảo quản phù hợp, hoa quả có thể bảo quản được dài ngày ngay cả nhiệt độ bình thường Hóa chất được sử dụng phải đáp ứng được những yêu cầu sau:

- Diệt được vi sinh vật ở liều lượng thấp dưới mức gây nguy hiểm cho người

- Không tác dụng tới các thành phần trong trái cây để dẫn tới biến đổi màu sắc, mùi vị làm giảm chất lượng sản phẩm

- Không tác dụng với vật liệu làm bao bì hoặc dụng cụ thiết bị công nghệ

- Dễ tách ra sản phẩm khi cần sử dụng

e) Bao bì

Bao bì cũng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng tới quá trình bảo quản Ngoài tác dụng đóng gói, giúp trái cây không bị va đập, nó còn có tác dụng trực tiếp tới sự biến đổi của trái cây

Các yếu tố cần chú ý khi sử dụng bao bì để chứa đựng:

- Độ bền cơ học của bao bì có thể bảo vệ sản phẩm

- Độc tính của nguyên liệu làm bao bì

- Nhu cầu thị trường và nhu cầu của các hoạt động vận chuyển, chất dỡ….về hình dạng, kích thước, trọng lượng…đảm bảo cho hoạt động bao gói và chất dỡ cơ học

2.3.4 Các phương pháp bảo quản cam (Phạm Thị Thanh Nhàn, 2011)[8]

 Bảo quản ở nhiệt độ thấp

Bảo quản ở nhiệt độ thấp là phương pháp thường được ứng dụng nhiều nhất Bảo quản lạnh là cách tốt nhất để hạn chế các hư hỏng sinh lý vào bệnh lý trên nông sản Nhiệt độ làm giảm hô hấp và các hoạt động trao đổi chất khác, giảm thoát hơi nước, giảm sự sản sinh cũng như tác động của các vi sinh vật

Chúng ta cần xác định nhiệt độ bảo quản lạnh phù hợp đối với từng đối tượng khác nhau để nâng cao chất lượng bảo quản Ví dụ như cam bảo quản được 1 - 2 tuần trong điều kiện 12 - 130

C và 6 - 7 tuần trong điều kiện 40C, xoài 2 - 3 tuần ở

100C , nho 4 - 6 tuần trong điều kiện 40C (Phạm Thị Thanh Nhàn, 2011)[8]

Tuy nhiên nhiệt độ thấp cũng có một vài tác hại: gây đóng băng nước trong dịch bào, gây hư hỏng lạnh, tăng cường sự thoát hơi nước từ nông sản, làm mất khả năng chín sau, khả năng nảy mầm và trao đổi chất

Khi chọn nhiệt độ bảo quản phải chọn khoảng nhiệt độ cao hơn nhiệt độ đóng băng của nước trong dịch bào để duy trì các hoạt động sinh lý của nông sản Trước khi bảo quản, cam được chọn theo độ chín, kích thước, hư hỏng… sau đó ngâm cam trong nước sô đa khoảng 10 - 15 phút rồi rửa lại bằng nước sạch và để ráo nước Khi cam đã ráo ta tiến hành xử lý hóa chất, bọc màng sáp, … tiếp đến xếp cam vào

và đưa đi bảo quản tại kho lạnh

 Bảo quản cam bằng phương pháp xử lý nước nóng

Là phương pháp sử dụng nhiệt độ cao của nước hay hơi nước để xử lý cam trước khi đưa vào bảo quản Phương pháp này dựa trên nguyên tắc: nhiệt trên bề mặt quả nhỏ hơn nhiệt độ tại ngưỡng tổn thương có thế tiêu diệt hoặc trì hoãn sự phát triển của mầm bệnh nấm Xử lý nhiệt có lợi về giá thành, thiết bị đơn giản, không để lại hóa chất sau khi xử lý Với những quả có múi thường sử dụng nước ấm

để xử lý Ngâm cam trong nước 480C trong 2 - 4 phút được đề nghị để tiêu diệt

bệnh chớm của Phycophchora sp từ quả thu hoạch vài ngày sau khi trời mưa

 Bảo quản cam bằng hóa chất

Sau khi thu hái cam được lau sạch sẽ rồi mới xử lý bằng hóa chất Hóa chất thường dung là Topxin-M

Cách tiến hành: Trước tiên nhúng cam vào nước vôi bão hào, vớt ra để ráo nước trong không khí Khi đó CO2 trong khí quyển sẽ tác dụng với Ca(OH)2 tạo thành màng CaCO3 bao quanh cam làm hạn chế bay hơi nước, hạn chế hô hấp, ngăn cản vi sinh vật xâm nhập Sau đó nhúng cam vào dung dịch Topxin-M 0,1% và vớt

ra để ráo Khi đã ráo nước, cam được gói từng quả bằng giấy mềm hoặc đựng trong túi polyethylene dầy 0.04mm Xếp cam vào sọt và đưa đi bảo quản ở nơi thoáng mát ở nhiệt độ thường hoặc lạnh

 Bảo quản cam bằng chế phẩm BQE-15

Màng bán thấm đang là xu thế hiện nay trên thế giới trong việc bảo quản các loại quả, màng bán thấm có tác dụng bảo quản và tạo bóng cho bề mặt quả Dung dịch tồn tại ở dạng nhũ thể tương Emulsion (có thể ăn được Edible coating hoặc không ăn được) cho quả vừa nhằm tác dụng bảo quản vừa mạng tính thẩm mỹ rất cao (tạo bề mặt bóng đẹo cho quả, tăng sức hấp dẫn cho người tiêu dùng) Dung dịch coating được tạo ra từ vật liệu như lipid (acid béo, monoglixerin,…), protein (đạm ngô, gluten bột mì, protein đậu tương, protein của sữa) và các polysaccarit (cellulose, tinh bột, pectin,…)

Bên cạnh đó, việc sử dụng màng coating cũng sẽ tạo ra một sự thay đổi môi trường khí quyển xung quanh để đạt tới trạng thái như trong quá trình bảo quản CA hay MA do đó nó có khả năng cho thấm khí oxy có giới hạn, hạn chế sự bay hơi

nước và ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật, cũng như không cho ánh sáng mặt trời xuyên qua vào sản phẩm Môi trường MA được tạo ra nhờ quá trình coating có thể bảo vệ thực phẩm ngay tức thời được đánh giá thông qua quá trình vẫn chuyển

nó tới nơi bán lẻ và tới tay người tiêu dùng

BQF-15 dạng thể sữa bán lỏng, màu nâu vàng, nhạt, thành phần chính là keo

PE kích thước rất nhỏ (trung bình 50mm), chất chỉ thị sữa anionic, tan một phần trong nước, độ nhớt nhỏ hơn 200 cp (ở 230C), pH 8.5 - 9.5, hợp chất không bay hơi 24.5 - 25.5, khối lượng riêng 0.97 - 0.99, nhiệt độ cháy 1490F (tương đương 650

C), không ổn định ở trạng thái sâu, thời gian bảo quản 12 tháng

BQF-15 sử dụng để tạo màng bán thấm trực tiếp cho các loại cam, quýt, bưởi Chất lượng quả hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu của FDA (Mỹ) sood 21 CFR, mục 175.105 và Euro Dir 90/128/EEc chấp nhận để bọc màng bán thấm (coating) cho rau quả tươi Theo nguyên lý tạo màng rất mỏng trên bề mặt quả nhằm cho thấm khí

O2 có giới hạn từ không khí vào bề mặt quả để hạn chế cường độ hô hấp của quả Hạn chế bay hơi nước của quả để giữ được độ tươi, giảm hao hụt khối lượng, ngăn cản vi sinh vật tiếp xúc với quả để giảm tỉ lệ thối hỏng của quả Ngoài ra hình thức quả bên ngoài tươi đẹp, bóng, hấp dẫn người tiêu dùng Dễ sử dụng (chỉ cần khăn thấm lau trên mặt quả cam là được), không độc hại và chi phí rẻ Cam có thể bán tại các siêu thị lớn trên các thành phố và được xuất khẩu mang lại giá trị cao

Tại Việt Nam, kết quả nghiên cứu ứng dụng công nghệ bọc màng bán thám (coating) bằng BQF-15 (xuất xứ Mỹ) kết hợp với MAP cho cam được triển khai từ

2005 - 2008 tại Hà Giang, Tuyên Quang, Hòa Bình, Vĩnh Long, Hà Nội…cho thấy thời gian bảo quản kéo dài từ 2 - 3 tháng, tỉ lệ tổn thất 5 - 8%, chất lượng quả cứng, đẹp, bóng, chi phí 288.000 đ/tấn, lợi ích mang lại cho cam vượt qua thời gian quy định để có giá bán cao hơn

 Bảo quản cam bằng màng chitosan

Đây là sản phẩm và quy trình công nghệ do cán bộ khoa học của Viên nghiên cứu cây ăn quả miền Nam và Viện nghiên cứu và Phát triển Công Nghệ Sinh học (Trường Đại Học Cần Thơ) nghiên cứu thành công trong việc bảo quản các loại quả

tươi sau thu hoạch Chitosan được chiết xuất từ vỏ tôm thành một dạng dung môi lỏng có tác dụng tạo thành màng mỏng phủ trên bề mặt vỏ quả nhằm ngăn chặn sự mất nước và xâm nhập của nấm bệnh Với cam các tác giả khuyến cáo quy trình bảo quản cam bằng cách bao màng chitosan ở nồng độ 0,25% kết hợp với bao Polyethylene (PE) có đục lỗ với đường kính 1mm được ghép mí bằng máy ép vào bảo quản ở nhiệt độ lạnh 120C có thể bảo quản được tới 8 tuần

 Bảo quản cam bằng khí quyển điều chỉnh (A.A.Kader, 1993)[14]

Phương pháp này bao gồm các điều kiện bảo quản như khí quyển cải biến (MA - Modified Atmosphere), khí quyển kiểm soát (CA - Controlled Atmosphere)…Cam được bảo quản trong môi trường khí quyển điều chỉnh mà thành phần nồng độ các chất khí như O2 CO2, N2…được điều chỉnh và kiểm soát sao cho phù hợp với mục đích bảo quản nghĩa là hàm lượng khí CO2 tăng lên, hàm lượng O2 giảm đi để hạn chế quá trình hô hấp và thời gian bảo quản sẽ được kéo dài Để nâng cao hiệu quả bảo quản, phương pháp này thường sử dụng các vật liệu bảo quản là các màng chất dẻo có tính thấm khí như PE LDPE, PP, ULDPE, xelophan…gọi chung là phương pháp bao gói khí quyển điều chỉnh (MAP)

Sự không cân bằng về thành phần không khí CO2, O2, N2 khi bảo quản có thể gây mất mùi nhưng điều này có thể hạn chế, ngăn cản bằng cách làm thoáng quả Bảo quản cam ở 12 tuần ở 10C với thành phần khí ở 0% hay 5% CO2 và 15%

O2, sau đó để một tuần ở 210C sẽ duy trì được mùi vị tốt hơn và tạo chấm đen ít hơn

so với bảo quản ở không khí bình thường (Boralhon, 1994)

Nhưng theo (Hardenburg, 1990) nếu ở mức CO2 từ 2 - 5% đặc biệt kết hợp với

5 hay 10% O2 thì mùi vị của cam bị mất Điều này cũng trùng hợp với kết quả của (Anon, 1968 và Sealand, 1991) cho thấy thành phần không khí bảo quản 5%và 10%

O2 sẽ làm ảnh hưởng đến mùi vị của cam và cam sẽ thối hỏng

Theo Kader (1993) ở thành phần khí 5 - 10% O2 và 0 - 5% CO2 có khả năng làm chậm quá trình già hóa và duy trì độ rắn của quả, tuy nhiên không làm giảm

được thối hỏng Trên 15% CO2 sẽ gây mùi vị do có sự tích lũy các sản phẩm lên men

2.4 Tổng quan về chitosan

2.4.1 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 (Trang Sĩ Trung, 2008)[11]

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 (Trang Sĩ Trung, 2008)[11]

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 (Trang Sĩ Trung, 2008)[11] 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 (Trang Sĩ Trung, 2008)[11]

Bảng 2.3: Hàm lƣợng chitin có trong một số động vật giáp xác [L14]

STT Phân loại Hàm lƣợng chitin theo trọng lƣợng

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 (Phạm Lê Dũng Và cs, 1997)[3]

2.4.2 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 (Phạm Lê Dũng vá cs, 1997)[3]

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

- Chitosan có màu trắng hay vàng nhạt, không mùi vị

Chitosan là polymer sinh học có khối lượng phân tử cao Chitosan thương phẩm có khối lượng khoảng 100.000 - 1.200.000 Dalton, phụ thuộc vào quá trình chế biến và loại sản phẩm Trọng lượng phân tử khác nhau dẫn đến đặc tính của từng loại chitosan khác nhau, người ta thường phân loại chitosan dựa vào trọng lượng phân tử Khối lượng chitosan có thể xác định bằng phương pháp sắc kí, phân tán ánh sáng hoặc đo độ nhớt (Singh Dinesh.K và cs, 2000)[20]

Độ nhớt là yếu tố quan trọng để xác định khối lượng phân tử của chitosan Chitosan phân tử lượng cao thường làm cho dung dịch có độ nhớt cao Quá trình chế biến ảnh hưởng và quyết định đến độ nhớt của (Trang Sĩ Trung, 2008)[11]

Chitin tan hầu hết trong các dung môi hữu cơ, trong khi đó chitosan tan trong các dung dịch acid, dung dịch đệm có pH dưới 6 (Singh Dinesh.K và cs, 2000)[20] Các acid hữu cơ như acid acetic, acid formic, acid lactic thường để hòa tan chitosan Ở pH cao, có thể xảy ra hiện tượng kết tủa hoặc đông tụ, nguyên nhân là do hình thành hỗn hợp ply_ion với chất keo anion Tuy nhiên tính tan của dung dịch còn bị ảnh hưởng bởi mức độ acetyl hóa (Schuzezyk Henryk

và cs, 2000)[19]

Tỷ trọng của chitin từ tôm và cua thường là 0,06 và 0,17g/ml, điều này cho

thấy chitin từ tôm xốp hơn cua Như vậy do loài giáp xác hoặc phương pháp chế biến, mức độ acetyl hóa ảnh hưởng lớn đến tỷ trọng của chitosan (R.Das và cs)[18]

Khả năng kết hợp với nước của chitosan lớn hơn rất nhiều so với cellulose hay chitin Thông thường, khả năng hấp thụ nước của chitosan khoảng 581 - 1150% (trung bình là 702%) phụ thuộc vào từng sản phẩm Quá trình sản xuất chitosan có nhiều giai đoạn, thay đổi thứ tự sản xuất cũng ảnh hưởng đáng kể đến khả năng giữ nước và giữ chất béo (R.Das và cs)[18]

Khả năng kết hợp với chất béo của các chế phẩm chitosan trong khoảng 370,2 - 665,4%

2.4.3.2 Tính chất hóa học

Chitosan chứa nhiều nhóm -NH2 nên có thể tan trong dung dịch acid Khi tan trong dung dịch acid, chitosan tạo gel có thể tráng mỏng thành màng Ứng dụng tính chất này nên chitosan được dùng để tạo màng không thấm bảo quản trứng, trái cây hay dùng hỗ trợ trong điều trị viêm loét dạ dày, tá tràng (trong môi trường acidcủa dạ dày, chitosan tạo gel che phủ,bảo vệ niêm mạc) (Singh Dinesh.K và cs, 2000)[20]

Trong phân tử chitin/chitosan có chứa các nhóm -OH, -NHCOCH3 trong

các mắt xích N-axetyl-D-glucozamin và nhóm -OH, nhóm -NH2 trong các mắt

xích D-glucozamin có nghĩa chúng vừa là ancol vừa là amin, vừa là amit Phản ứng hóa học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế -O, -N (Singh Dinesh.K và cs, 2000)[20]

Mặt khác chitin/chitosan là những polyme mà các monomer được nối với nhau bởi các liên kết ß-(1-4)-glycozit, các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hóa học như: acid, bazơ, tác nhân oxy - hóa và các ezyme thủy phân

Ngoài ra chitosan còn có khả năng hấp thụ tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp của chitin-chitosan Trong phân tử chitin/chitosan và một số dẫn xuất của chitin có chứa các nhóm chức mà trong đó các nguyên tử oxy và nitơ của nhóm chức còn có cặp electron chưa sử dụng, do đó chúng có khả năng tạo phức,

phối trí với hầu hết các kim loại nặng và các kim loại chuyển tiếp như: Hg2+,

Cd2+, Cu2+, Ni2+, Co2+ Tùy nhóm chức trên mạch polime mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau (Singh Dinesh.K và cs, 2000)[20]

Hơn nữa chitosan và các ion kim loại như Ag+, Cu2 +, Ni 2 +, có tính chất

khử trùng và diệt khuẩn, sau khi chitosan liên kết với các ion kim loại nhờ oxy hay nitơ, các liên kết ràng buộc làm tăng cường hoạt tính kháng khuẩn, đây là một tính chất tốt, sẽ thuận lợi cho các ứng dụng trong nông nghiệp, y tế công nghiệp cũng như công nghiệp thực phẩm (Singh Dinesh.K và cs, 2000)[20]

2.4.3.3 Tính chất sinh học

Chitosan không độc, dùng an toàn cho người Chúng có tính hoà hợp sinh học cao với cơ thể, có khả năng tự phân huỷ sinh học (Singh Dinesh.K và cs, 2000)[20]

Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: tính kháng nấm, tính kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau, kích thích sự phát triển tăng sinh của tế bào, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện nghèo dinh dưỡng, tác dụng cầm máu, chống sưng u (Mosbay.M và cs, (1998)[14]

Ngoài ra, chitosan còn có tác dụng làm giảm cholesterol và lipid máu, hạ huyết áp, điều trị thận mãn tính, chống rối loạn nội tiết (Singh Dinesh.K và cs, 2000)[20]

Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các peptit - insulin, kích thích việc tiết

ra insulin ở tuyến tụy nên chitosan đã được dùng để điều trị bệnh tiểu đường Nhiều công trình đã công bố khả năng kháng đột biến, kích thích làm tăng cường

hệ thống miễn dịch cơ thể, khôi phục bạch cầu, hạn chế sự phát triển các tế bào u, ung thư, HIV/AIDS, chống tia tử ngoại, chống ngứa của chitosan (Singh Dinesh.K và cs, 2000)[20]

không thấy có tích luỹ ở gan Loại chitosan có DD ~ 50%, có khả năng phân huỷ sinh học cao, sau khi tiêm vào ổ bụng chuột, nó được thải trừ dễ dàng, nhanh chóng qua thận và nước tiểu, chitosan không phân bố tới gan và lá lách (Inui Horoshi, 1997)[13]

Nhiều tác giả đã chỉ rõ những lợi điểm của chitosan: tính chất cơ học tốt, không độc, dễ tạo màng, có thể tự phân hủy sinh học, hòa hợp sinh học không những đối với động vật mà còn đối với các mô thực vật, là vật liệu y sinh tốt làm mau liền vết thương (Inui Horoshi, 1997)[13]

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

2.4.4.1 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 (Singh Dinesh.K và cs, 2000)[20]:

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

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

- Chitosan thâm nhập vào bào tương của các vi khuẩn và thông qua các liên kết với DNA, ngăn cản sự tổng hợp RNA và protein

- Chitosan tạo thành một lớp cao phân tử không thấm nước trên bề mặt tế bào làm thay đổi tính thấm của tế bào ngăn các chất dinh dưỡng vào tế bào

- Chitosan có liên kết với các điện tích âm trong tế bào, làm chúng kết dính thành từng mảng, gây nhiễu loạn các hoạt động sinh lý của các vi sinh vật dẫn đến phá hủy tế bào

chỉnh acid trong nước quả

- Do có khả năng giữ nước, làm dẻo các mắt xích trong chuỗi peptid, chitosan còn làm tăng tính dòn, dai nên chúng được thay thế hàn the trong sản xuất thực phẩm

- Trong lĩnh vực dược phẩm chitosan được sử dụng như chất mang an toàn,

có khả năng phóng thích thuốc dần dần vào trong cơ thể làm kéo dài tác dụng của thuốc và chitosan còn làm chất mang để gắn các enzyme trong sản xuất và điều trị (Đào Tố Quyên và cs)[10],

2.4.5.3 Ứng dụng trong mỹ phẩm

Chitosan là loại polymer tích điện dương tự nhiên duy nhất có khả năng chuyển thành dạng nhớt khi hòa tan trong môi trường acid Nhờ tính chất này mà chitosan được ứng dụng trong sản phẩm chăm sóc tóc Ngoài ra còn được sử dụng trong sản phẩm chăm sóc da, do có tính bảo vệ, giữ độ ẩm, tạo màng trên da đồng thời gắn kết với các dưỡng chất cần thiết tạo điều kiện cho các chất này hoạt động tích cực trên da (Weast R.C và cs, 1988 – 1989)[21]

2.4.5.4 Ứng dụng trong môi trường

- Chitosan có khả năng hấp thụ kim loại nặng trong xử lý nước thải: Chitosan tích điện dương nên kết hợp với các polymer đa điện tích điện âm, tạo phức với các ion kim loại và kết tủa Ngoài ra chitosan còn hấp phụ các chất phóng xạ

- Giảm mùi hôi khó chịu trong nước thải

Chitosan còn xử lý vết dầu loang, thu hồi protein và khoáng từ nước thải nông nghiệp

Ngoài ra chitosan còn có tác dụng trong các ngành khác như (Weast R.C và

cs, 1988 – 1989)[21]:

+ Trong nông nghiệp: Bảo quản quả, hạt, sử dụng như thành phần chính trong các thuốc diệt khuẩn

+ Làm tăng độ bền cơ học và độ mịn của giấy, tăng chất lượng in trên giấy

do thấm mực in tốt

2.5 Giới thiệu chung về nano bạc

2.5.1 Giới thiệu về công nghệ nano

2.5.1.1 Vật liệu nano

Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước cỡ nano

mét (1nm = 1Ơ 9 m) Đây là đối tượng nghiên cứu của khoa học nano và công nghệ nano, nó liên kết hai lĩnh vực trên với nhau Tính chất của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước của chúng, vào cỡ nanômét, đạt tới kích thước tới hạn của nhiều tính chất hóa lý của vật liệu thông thường Kích thước của vật liệu nano trải một khoảng từ vài nm đến vài trăm nm phụ thuộc vào bản chất vật liệu và tính chất cần nghiên cứu (N.Kader, 2004)[16]

2.5.1.2 Phân loại vật liệu nano

Có rất nhiều cách phân loại vật liệu nano Sau đây là một cách phân loại dựa vào hình dáng vật liệu (Nguyễn Hoàng Hải)[5]:

chấm lượng tử

- Vật liệu một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, ví dụ: dây nano,ống nano,

màng mỏng, (Chiều ở đây có nghĩa là chiều chuyển động không bị hạn chế bởi kích thước của phần tử tải điện)

Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có các phần không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau

2.5.1.3 Cơ sở khoa học của công nghệ nano

Công nghệ nano dựa trên ba cơ sở khoa học chính [15]: