Nghiên cứu ảnh hưởng của alginate kết hợp nanochitosan đến chất lượng của củ ném (Allium schoenoprasum) trong quá trình bảo quản

Nghiên cứu này nhằm khảo sát ảnh hưởng của alginate (2%) kết hợp nanochitosan (0,05; 0,1; 0,2 và 0,4%) đến chất lượng của củ ném trong quá trình bảo quản. Lấy mẫu định kỳ 15 ngày một lần đểxác định cường độ hô hấp, hao hụt khối lượng, tỷ lệ hư hỏng, hàm lượng chất khô hòa tan, hàm lượng vitamin C, hàm lượng đường và hàm lượng tinh dầu.

HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY ISSN 2588-1256 Vol 3(3) – 2019:1548-1559 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ALGINATE KẾT HỢP NANOCHITOSAN ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA CỦ NÉM (Allium schoenoprasum) TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN Nguyễn Hiền Trang1*, Nguyễn Thị Hương2, Nguyễn Thỵ Đan Huyền1 Tác giả liên hệ: Nguyễn Hiền Trang Email: nguyenhientrang@huaf.edu.vn Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế Viện Vệ sinh dịch tễ Tây Nguyên Nhận bài: 17/05/2019 Chấp nhận bài: 02/06/2019 * Từ khóa: Alginate, Củ ném, Hao hụt khối lượng, Nanochitosan, Tỷ lệ hư hỏng TÓM TẮT Nghiên cứu nhằm khảo sát ảnh hưởng alginate (2%) kết hợp nanochitosan (0,05; 0,1; 0,2 0,4%) đến chất lượng củ ném trình bảo quản Lấy mẫu định kỳ 15 ngày lần đểxác định cường độ hô hấp, hao hụt khối lượng, tỷ lệ hư hỏng, hàm lượng chất khơ hòa tan, hàm lượng vitamin C, hàm lượng đường hàm lượng tinh dầu Kết nghiên cứu cho thấy thời gian thu hoạch củ ném tốt khoảng 210 ngày (7 tháng) sau gieo cho củ ném có hàm lượng chất khơ hòa tan (21,473%), hàm lượng đường (11,073%), hàm lượng vitamin C (0,083%), hàm lượng tinh dầu tốt (0,733%) Trong trình bảo quản, củ ném bao màng với alginate 2% kết hợp nanochitosan 0,2% cho kết tốt so với mẫu đối chứng (không bao chế phẩm) mẫu bao màng riêng rẽ (nanochitosan 0,2% alginate 2%) Sau tháng bảo quản, củ ném có bao màng với alginate 2% kết hợp nanochitosan 0,2% đạt chất lượng tốt so với mẫu khác với cường độ hô hấp (17,106 mLCO2/kg.h), tỷ lệ hư hỏng (27,450% ) tỷ lệ hao hụt khối lượng (27,297%) thấp nhất, hàm lượng chất khơ hòa tan (17,103%), hàm lượng vitamin C (0,044%), hàm lượng đường (8,076%) hàm lượng tinh dầu (0,446%) cao MỞ ĐẦU Cây ném (Allium schoenoprasum L.) hay có tên gọi khác nén, hành tăm thuộc họ hành (Liliaceae) có nhiều hoạt chất có giá trị sử dụng phổ biến dân gian loại rau gia vị ăn lá, thân củ giàu dinh dưỡng, có tính sát trùng, hỗ trợ chữa bệnh Ném trồng chủ yếu số vùng đất cát Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Trị Thừa Thiên Huế, Quảng Trị với địa hình chủ yếu gò đồi cồn cát ném loại trồng phù hợp, truyền thống địa phương mang lại thu nhập cao ổn định cho người dân Ở quy mô nông hộ, ném củ sau thu hoạch, làm khô sơ tồn trữ phương pháp vùi cát khơ, nơi thống 1548 mát Củ ném bảo quản kéo dài điều kiện nóng ẩm thường khó tránh khỏi tượng thối nhũn số nấm bệnh phát triển gây như: bệnh thối nhũn đen Aspergillus niger, thối xám Botrytis allii, héo vàng Fusarium oxysporum sp gây suy giảm chất lượng đáng kể ném thương phẩm (Hoàng Kim Toản cs., 2017) Các nghiên cứu cho thấy, biện pháp xử lý hóa lý tạo màng bao alginate, chitosan kết hợp bao bì phù hợp phương pháp an tồn, thân thiện với mơi trường nghiên cứu áp dụng cho nhiều loại rau có tác dụng hạn chế q trình hơ hấp giảm thất bảo quản (Baldwin cs., 1995) Lớp phủ ăn cải thiện chất lượng thịt cách làm chậm ẩm, giảm trình Nguyễn Hiền Trang cs TẠP CHÍ KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ NƠNG NGHIỆP oxy hóa đổi màu, hoạt động chất mang có tác dụng kháng khuẩn chống oxy hóa (Noemi, 2010) Trong nghiên cứu sử dụng màng kết hợp pectin – alginate màng pectin – chitosan cho thấy, chuối phủ màng có tỷ lệ hao hụt khối lượng, tỷ lệ hư hỏng, hàm lượng vitamin C, độ cứng giảm chậm nhiều so với mẫu đối chứng (Ngô Thị Minh Phương cs., 2017) Lớp phủ gellan alginate đóng vai trò việc giảm thất thoát độ ẩm, kéo dài thời gian bảo quản cải thiện độ bóng (Spanou Giannouli, 2013) Các nghiên cứu cho thấy, tạo màng bao kết hợp với biện pháp xử lý hóa lý an tồn, bao bì có điều chỉnh độ thống khí làm chậm q trình biến đổi sinh hóa hành tỏi sau thu hoạch (Geraldine cs., 2008) Do đó, việc kết hợp màng bao chất có hoạt tính sinh học hứa hẹn đem lại hiệu bảo quản củ ném tốt so với phương pháp truyền thống Xuất phát từ phân tích trên, thực đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng alginate kết hợp nanochitosan đến chất lượng củ ném (Allium schoenoprasum) trình bảo quản” với mong muốn nâng cao chất lượng, an tồn thân thiện với mơi trường hiệu giảm tổn thất trình bảo quản củ ném thương phẩm NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Củ ném (có tên khoa học Allium schoenoprasum L.) trồng thu hoạch xã huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng Trị Thời điểm thu hoạch vào tháng 1/2019 Dung dịch nanochitosan tạo phương pháp tạo gel ionic với sodium trypolyphosphate (STPP) dựa kết nghiên cứu Nguyễn Cao Cường cs (2014) Dung dịch chitosan pha http://tapchi.huaf.edu.vn/ ISSN 2588-1256 Tập 3(3) – 2019: 1558-1569 acetic acid 1% (v/v) kết hợp với khuấy từ 48 nhiệt độ phòng Sau hòa tan, điều chỉnh pH dung dịch chitosan đến pH = dung dịch NaOH 5N STPP nồng độ 0,25% (w/v) nhỏ từ từ vào dung dịch chitosan điều kiện khuấy từ tốc độ 1500 vòng/phút nhiệt độ phòng Với tỷ lệ chitosan/STPP 6:1 pH = Dung dịch alginate thương phẩm sodium alginate (xuất xứ Trung Quốc) dạng bột mịn, trắng đóng gói kg túi bạc Cho từ từ sodium alginate vào nước cất 700C dùng máy khuấy từ khuấy với tốc độ cực mạnh tránh tượng vón cục thu dung dịch alginate nồng độ 1%; 2% 3% suốt, đồng 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Xác định độ chín thu hoạch củ ném Lấy mẫu hộ trồng ném huyện Hải Lăng xác định số tiêu sinh lý hóa học củ ném thu hoạch từ đến tháng tính từ gieo củ nhằm xác định độ chín thu hoạch củ ném Độ chín thu hoạch củ ném xác định thông qua tiêu: Cường độ hô hấp; hàm lượng chất khô; hàm lượng vitamin C; hàm lượng tinh dầu hàm lượng đường 2.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ nanochitosan kết hợp alginate đến chất lượng ném trình bảo quản Alginate 2% kết hợp với nồng độ nanochitosan 0,05; 0,1; 0,2; 0,4% theo nghiên cứu Nguyễn Hiền Trang cs (2017), (mẫu đối chứng mẫu xử lý alginate tỷ lệ phù hợp, mẫu đối chứng mẫu xử lý nanochitosan 0,2%; mẫu đối chứng mẫu củ ném bảo quản điều kiện 1549 HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY thường) Mẫu phân tích 15 ngày/ lần thời gian 90 ngày Thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên với nghiệm thức, nghiệm thức đối chứng (ĐC) nghiệm thức thí nghiệm (CT), nghiệm thức lặp lại lần Nghiệm thức ĐC1 ĐC2 ĐC3 CT1 CT2 CT3 CT4 Vol 3(3) – 2019:1548-1559 Mỗi mẫu gồm 500 g ném xử lý bao củ với nồng độ alginate tỷ lệ phù hợp nồng độ nanochitosan 0,05%; 0,1%; 0,2% 0,4% Củ ném sau làm sơ bao màng với nồng độ khác (Bảng 1) Bảng Bố trí thí nghiệm Phương pháp xử lý Nồng độ cách xử lý Bao củ với alginate Alginate 2%, nhúng củ Bao củ với nanochitosan Nanochitosan 0,2%, nhúng củ Không bao củ Không bao củ Bao củ với nanochitosan kết hợp Alginate 2% kết hợp nanochitosan 0,05%, alginate nhúng củ Bao củ với nanochitosan kết hợp Alginate 2% kết hợp nanochitosan 0,1%, alginate nhúng củ Bao củ với nanochitosan kết hợp Alginate 2% kết hợp nanochitosan 0,2%, alginate nhúng củ Bao củ với nanochitosan kết hợp Alginate 2% kết hợp nanochitosan 0,4%, alginate nhúng củ Các mẫu ném khử trùng cồn 700 phút rửa lại nước cất Thời gian nhúng alginate công thức phút Các mẫu sau nhúng làm khô tự nhiên lưới Ném CT1, CT2, CT3 CT4 sau tiếp tục nhúng nanochitosan nồng độ tương ứng 0,05%; 0,1%; 0,2% 0,4% phút, sau để khơ tự nhiên bao gói túi lưới, bảo quản nhiệt độ phòng (nhiệt độ trung bình 280C) Tiến hành theo dõi phân tích định kỳ 15 ngày lần tháng Các tiêu phân tích gồm: cường độ hô hấp, hao hụt khối lượng, tỷ lệ hư hỏng thay đổi số thành phần hóa học củ ném 2.3 Phương pháp lấy mẫu 2.3.1 Lấy mẫu vườn Việc lấy mẫu thực theo TCVN 9016 : 2011 Mẫu lấy vườn trồng ném hộ dân thuộc xã Hải Dương, huyện Hải Lăng, tỉnh Quảng Trị Sau thu hoạch xử lý sơ bộ, ném vận chuyển phòng thí nghiệm trường Đại học Nơng Lâm, Đại học Huế 1550 ISSN 2588-1256 Ném phải thu nhận từ ném không bị sâu bệnh, củ ném ngun, khơng bị dập nát, trầy xước, không bị dị tật hay sâu bệnh gây hại (thông qua cảm quan) 2.3.2 Lấy mẫu phòng thí nghiệm Ném sau đem phòng thí nghiệm tiến hành phân loại lựa chọn để loại bỏ củ khơng đủ tiêu chuẩn kích thước độ chín, củ bị sâu bệnh hư hỏng Sau lấy mẫu ngẫu nhiên để phân chia mẫu thành lô thí nghiệm theo TCVN 5102-1990 2.4 Các phương pháp phân tích tiêu cơ, lý, hóa sinh 2.4.1 Xác định hao hụt khối lượng củ ném Dùng phương pháp cân để xác định khối lượng củ ném hao hụt theo thời gian bảo quản so với khối lượng ban đầu Thiết bị sử dụng cân kỹ thuật có độ xác 0,01g 2.4.2 Xác định chất khô tổng số Nguyên tắc: hàm lượng chất khô hòa tan xác định theo TCVN 7771-2007 khúc xạ kế cầm tay hiệu PAL-1 Nhật Bản Phương pháp dựa độ Nguyễn Hiền Trang cs TẠP CHÍ KHOA HỌC & CƠNG NGHỆ NƠNG NGHIỆP khúc xạ ánh sáng đường số hợp chất hữu khác quy đường 2.4.3 Xác định hàm lượng vitamin C Nguyên tắc: Vitamin C khử dung dịch iod Dựa vào lượng iod bị khử vitamin C có mẫu, ta tìm hàm lượng vitamin C (Lê Thị Mùi, 2009) 2.4.4 Xác định hàm lượng đường tổng số phương pháp Bertrand Dựa vào phản ứng oxy hóa khử đường khử với ion kim loại để xác định hàm lượng đường monosacharide có nguyên liệu (Nguyễn Thị Hiền, 2010) 2.4.5 Xác định hàm lượng tinh dầu phương pháp chưng cất qua hệ thống Soxhlet Hàm lượng tinh dầu tổng số xác định phương pháp chưng cất qua hệ thống Soxhlet theo Lê Thị Mùi (2009) 2.4.6 Xác định cường độ hô hấp Cường độ hô hấp xác định số mililit CO2 sinh đơn vị khối lượng ném đơn vị thời gian máy Dual Gasanalyser 250 (Nhật Bản) Kết đo cường độ hô hấp hiển thị nồng độ CO2 (%) hình thiết bị 2.4.7 Xác định tỷ lệ hư hỏng Củ xem bị hư hỏng có dấu hiệu bị nấm mốc, chớm thối thối đến mức không phù hợp cho sử ISSN 2588-1256 Tập 3(3) – 2019: 1558-1569 dụng (Hoàng Thị Lệ Hằng, 2011) Để xác định tỷ lệ hư hỏng ta dùng cách đếm số củ bị hỏng tổng số củ diện tích hư hỏng củ 2.5 Phương pháp xử lý số liệu Kết thí nghiệm phân tích ANOVA sử dụng phương pháp Tukey (với khoảng tin cậy 95%) để so sánh khác biệt giá trị trung bình nghiệm thức biến động lần lặp lại nghiệm thức theo thời gian Các phân tích thống kê thực hiên phần mềm Minitab 17.2.0 (2018) KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Xác định độ chín thu hoạch củ ném Thu hoạch sau thu hoạch củ ném đóng vai trò quan trọng nhằm cung cấp sản phẩm củ ném chất lượng cho thị trường rau củ tươi chế biến Sau trồng khoảng 6-7 tháng, củ to, sáng da, củ căng đều, già khơ dần bắt đầu thu hoạch Thu hoạch củ vào ngày nắng ráo, thu hoạch cẩn thận tránh làm củ bị dập nát, bị tổn thương làm cho củ dễ thối trình bảo quản Các tiêu phân tích: cường độ hô hấp (CĐHH), hàm lượng đường, hàm lượng vitamin C, hàm lượng chất khơ hòa tan, hàm lượng tinh dầu Kết thể Bảng Bảng Một số tiêu sinh lý, sinh hóa củ ném Chỉ tiêu Thời điểm thu hoạch (tháng CĐHH Hàm lượng Hàm lượng Hàm lượng chất Hàm lượng tinh sau gieo) (mLCO2/kg.h) đường (%) vitamin C (%) khơ hòa tan (%) dầu (%) 16,403b0,243 7,127c0,204 0,060c0,002 16,807c0,283 0,573c0,020 6,5 16,507b0,226 8,480b0,226 0,070b0,003 18,260b0,262 0,643b0,025 a a a a 17,106 0,130 11,073 0,138 0,083 0,005 21,473 0,325 0,733a0,025 Các số liệu trình bày dạng giá trị trung bình  độ lệch chuẩn thí nghiệm Các chữ a, b, c kết xử lý số liệu thống kê phần mềm Anova Các chữ kèm với trung bình nghiệm thức khác hàng biểu thị khác biệt có ý nghĩa (độ tin cậy 95%) Kết Bảng cho thấy: CĐHH củ ném tăng dần (16,403 mL CO2/kg.h) giai đoạn thu hoạch 6,5 đến tháng (17,106 mL CO2/kg.h) Khi thu hoạch http://tapchi.huaf.edu.vn/ thời gian tháng 6,5 tháng, tổng hàm lượng chất khơ hòa tan ném mức thấp (16,807% 18,260%) đạt cao tháng thứ (21,473%) Hàm lượng đường 1551 HUAF JOURNAL OF AGRICULTURAL SCIENCE & TECHNOLOGY củ ném thời điểm tháng (11,073%) cao so với tháng (7,127%) 6,5 tháng (8,480%) Hàm lượng vitamin C củ ném thời điểm tháng (0,083%) cao so với tháng (0,060%) 6,5 tháng (0,070%) Hàm lượng tinh dầu củ ném thời điểm tháng (0,733%) cao so với tháng (0,573%) 6,5 tháng (0,643%) Qua việc khảo sát số thành phần hóa học đặc tính sinh lý củ ném trước bảo quản giúp xác định độ chín kỹ thuật củ ném để đảm bảo độ chín đồng đều, giúp q trình bảo quản tốt Kết nghiên cứu cho thấy thời gian thu hoạch ném phù ISSN 2588-1256 Vol 3(3) – 2019:1548-1559 cường độ hơ hấp Kết phân tích biến đổi cường độ hô hấp ném mẫu thí nghiệm sau 90 ngày bảo quản trình bày Hình Qua kết thu từ hình 1, ta thấy rằng: cường độ hơ hấp tất mẫu có xu hướng giảm 90 ngày Ngun nhân lượng chất khơ hòa tan (so với nguyên liệu tươi) giảm đáng kể với hàm lượng nước giảm làm cho trình hô hấp giảm Sau 90 ngày, CĐHH mẫu ĐC cao (8,353 mLCO2/kg.h) Các mốc thời gian 15, 30, 45 ngày có tốc độ giảm cao, từ mốc thời gian 60 ngày tốc độ giảm chậm lại Các cơng thức có nồng độ alginate Cường độ hô hấp (mLCO2/kg/h 20 15 10 0 ngày Alginate + nanochitosan 15 ngày 30 ngày CT1 ĐC1 45 60 75 ngày CT2 CT3 ĐC2 ĐC3 90 ngày CT4 Hình Biểu đồ thể biến đổi cường độ hô hấp ném mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản hợp (tốt nhất) khoảng 210 ngày (7 tháng) sau gieo, lúc củ ném có giá trị dinh dưỡng tốt Điều phù hợp với nghiên cứu công bố (Mai Hoa, 2016) 3.2 Ảnh hưởng nồng độ nanochitosan kết hợp alginate đến chất lượng củ ném q trình bảo quản 3.2.1 Cường độ hơ hấp Ngay sau thu hoạch, củ ném tiếp tục thực q trình hơ hấp để trì sống Để hạn chế tượng này, sử dụng nanochitosan kết hợp alginate bọc củ ném để hạn chế tăng 1552 2% kết hợp nanochitosan 0,2% 0,4% khơng có sai khác có ý nghĩa thống kê (p