Luận án tiến sĩ nghiên cứu sơ chế và bảo quản rong nho (caulerpa lentillifera j agardh 1837) sau thu hoạch

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG LÊ THỊ TƯỞNG NGHIÊN CỨU SƠ CHẾ VÀ BẢO QUẢN RONG NHO (Caulerpa lentillifera J Agardh 1837) SAU THU HOẠCH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHÁNH HÒA - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG LÊ THỊ TƯỞNG NGHIÊN CỨU SƠ CHẾ VÀ BẢO QUẢN RONG NHO (Caulerpa lentillifera J Agardh 1837) SAU THU HOẠCH Ngành đào tạo : Công nghệ Chế biến Thủy sản Mã số : 9540105 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS Vũ Ngọc Bội PGS TS Nguyễn Hữu Đại KHÁNH HÒA - 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thực từ kinh phí Đề tài Cấp Nhà nước KC07.08/11-15:“Nghiên cứu công nghệ thiết bị bảo quản, chế biến rong nho (Caulerpa lentillifera) quy mô công nghiệp” ThS Nguyễn Thị Mỹ Trang, giảng viên Khoa Cơng nghệ Thực phẩm chủ trì chủ nhiệm đề tài cho phép sử dụng Luận án Các số liệu, kết nêu Luận án trung thực chưa công bố cơng trình nghiên cứu trước Khánh Hòa, 2019 Tác giả luận án Lê Thị Tưởng iii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành Luận án Trước hết xin gửi tới Ban Giám hiệu, Ban Chủ nhiệm Khoa Sau đại học Ban Chủ nhiệm Khoa Cơng nghệ Thực phẩm kính trọng, niềm tự hào học tập nghiên cứu Trường năm qua Sự biết ơn sâu sắc xin giành cho PGS.TS Vũ Ngọc Bội - Trưởng Khoa Công nghệ Thực phẩm - Trường Đại học Nha Trang PGS.TS Nguyễn Hữu Đại - Giám đốc Công ty TNHH Đại Phát B Plus, Cam Thịnh Đông, Cam Ranh, Khánh Hòa hết lòng hướng dẫn, giúp đỡ tơi suốt q trình thực Luận án Xin chân thành cám ơn ThS Nguyễn Thị Mỹ Trang - Chủ nhiệm đề tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước KC07.08/11-15: “Nghiên cứu công nghệ thiết bị bảo quản, chế biến rong nho (Caulerpa lentillifera) quy mô công nghiệp” hỗ trợ kinh phí cho phép sử dụng số liệu để Luận án hồn thành có chất lượng Xin chân thành cám ơn dự án VLIR-Network VietNam hỗ trợ phần kinh phí thực Luận án Xin chân thành cám ơn thầy, cô Viện Cơ điện Nông nghiệp & Công nghệ Sau thu hoạch thầy, cô Bộ môn Sau thu hoạch, Học Viện Nông nghiệp Việt Nam hỗ trợ thực thí nghiệm Luận án Xin cám ơn PGS TS Trang Sĩ Trung - Hiệu trưởng Trường Đại học Nha Trang, PGS TS Nguyễn Anh Tuấn - Bộ môn Công nghệ Chế biến Thủy sản, TS Mai Thị Tuyết Nga – Phó trưởng Khoa Cơng nghệ Thực phẩm, TS Thái Văn Đức - Trưởng Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, TS Nguyễn Thị Mỹ Hương – Trưởng Bộ môn Công nghệ Sau thu hoạch, TS Nguyễn Trọng Bách – Trưởng Bộ môn Công nghệ Chế biến Thủy sản có góp ý quý báu để tơi hồn thành Luận án Xin gửi lời cám ơn thầy, cô giáo Bộ môn công nghệ Sau thu hoạch, Bộ môn Công nghệ Thực phẩm cán làm việc phòng thí nghiệm Trung tâm Thí nghiệm Thực hành giúp đỡ, hỗ trợ suốt trình thực Luận án Sau cùng, xin ghi nhớ tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, người thân bạn bè quan tâm, chia sẻ khó khăn động viên để tơi hồn thành Luận án iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN .iv MỤC LỤC v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH xi TÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN xv MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ RONG NHO 1.1.1 Tình hình nghiên cứu rong nho ngồi nước 1.1.2 Tình hình nghiên cứu rong nho Việt Nam 13 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN NGUYÊN LIỆU THỰC VẬT TƯƠI BẰNG ĐIỀU CHỈNH KHÔNG KHÍ 26 1.2.1 Phương pháp bảo quản CA 26 1.2.2 Phương pháp bảo quản MAP 27 1.3 NHỮNG BIẾN ĐỔI CHÍNH CỦA THỰC VẬT TƯƠI KHI BẢO QUẢN 31 1.3.1 Các biến đổi vật lý 31 1.3.2 Các biến đổi sinh hóa, hóa học 32 1.4 CÁC YẾU TỐ CHÍNH ẢNH HƯỞNG ĐẾN THỜI GIAN BẢO QUẢN THỰC VẬT TƯƠI 33 1.4.1 Ảnh hưởng chất lượng ban đầu thực vật tươi 34 1.4.2 Ảnh hưởng nhiệt độ khơng khí 34 1.4.3 Ảnh hưởng độ ẩm tương đối khơng khí 34 1.4.4 Ảnh hưởng thành phần khí 35 1.4.5 Ảnh hưởng ánh sáng môi trường 35 1.5 SINH HỌC CỦA RONG BIỂN 36 CHƯƠNG 2: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 v 2.1 NGUYÊN VẬT LIỆU 40 2.1.1 Rong nho nguyên liệu 40 2.1.2 Bao bì, khí nitơ 40 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 2.2.1 Phương pháp phân tích hóa học 41 2.2.2 Phương pháp phân tích vi sinh 42 2.2.3 Phương pháp đánh giá chất lượng cảm quan 42 2.2.4 Phương pháp phân tích tiêu vật lý 43 2.3 PHƯƠNG PHÁP BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 45 2.3.1 Phương pháp tiếp cận nội dung nghiên cứu 45 2.3.2 Bố trí thí nghiệm xác định thơng số tối ưu cho nội dung nghiên cứu 46 2.4 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ 62 2.5 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 63 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 64 3.1 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG RONG NHO TƯƠI NGUYÊN LIỆU 64 3.2 NGHIÊN CỨU SƠ CHẾ RONG NHO TIỀN BẢO QUẢN 66 3.2.1 Nghiên cứu chế độ rửa rong nho nguyên liệu 66 3.2.2 Nghiên cứu chế độ nuôi phục hồi trạng thái (nuôi lại) rong nho tiền bảo quản 72 3.2.3 Nghiên cứu thiết kế thiết bị dùng cho nuôi phục hồi rong nho quy mô pilot 81 3.2.4 Nghiên cứu nuôi phục hồi rong nho quy mô pilot thiết bị thiết kế chế tạo 92 3.2.5 Xác định chế độ ly tâm tách bớt nước bám bề mặt rong nho sau nuôi phục hồi 103 3.2.6 Đề xuất quy trình sơ chế rong nho tươi 105 3.3 NGHIÊN CỨU BẢO QUẢN RONG NHO TƯƠI 111 3.3.1 Xác định cường độ hô hấp rong nho 111 3.3.2 Xác định loại bao bì bao gói rong nho 113 3.3.3 Xác định mơi trường khí điều biến để bảo quản rong nho tươi 117 3.3.4 Xác định nhiệt độ bảo quản rong nho tươi thích hợp 130 vi 3.4 ĐÁNH GIÁ CÁC BIẾN ĐỔI VỀ VẬT LÝ, HÓA HỌC VÀ VI SINH VẬT CỦA RONG NHO TƯƠI THEO THỜI GIAN BẢO QUẢN Ở NHIỆT ĐỘ THÍCH HỢP135 3.4.1 Biến đổi chất lượng cảm quan rong nho tươi 135 3.4.2 Biến đổi trọng lượng rong nho tươi theo thời gian bảo quản 136 3.4.3 Biến đổi tỷ lệ hư hỏng rong nho theo thời gian bảo quản 136 3.4.4 Biến đổi hàm lượng vitamin C rong nho theo thời gian bảo quản 137 3.4.5 Sự biến đổi hoạt tính khử gốc tự DPPH rong nho theo thời gian bảo quản 138 3.4.6 Sự biến đổi hàm lượng polyphenol rong nho tươi theo thời gian bảo quản 139 3.4.7 Sự biến đổi tiêu tổng số vi khuẩn hiếu khí rong nho tươi theo thời gian bảo quản 140 3.5 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SƠ CHẾ VÀ BẢO QUẢN RONG NHO TƯƠI THEO PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH KHÍ- MAP 142 3.6 ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG VÀ THỜI GIAN BẢO QUẢN RONG NHO BẰNG PHƯƠNG PHƯÁP ĐIỀU CHỈNH KHÍ (MAP) VỚI PHƯƠNG PHÁP BẢO QUẢN THÔNG THƯỜNG 143 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 147 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 149 TÀI LIỆU THAM KHẢO 150 PHỤ LỤC vii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ATVSTP: An toàn vệ sinh thực phẩm BB1: Bao bì BB: Bao bì BB3: Bao bì BTNMT: Bộ Tài ngun Mơi trường BYT: Bộ Y tế CA: Controlled atmosphere (Khơng khí kiểm soát) CLCQ: Chất lượng cảm quan CK: Chân không CS: Cộng DPPH: 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl DW: Dry weight (Trọng lượng khô) ĐCQ: Điểm cảm quan FCR: Folin Ciocalteu FW: Fresh weight (Trọng lượng tươi) GAP: Good Agricultural Practices HDPE: High Density Polyetylen KPH: Không phát LDPE: Low Density Polyetylen MA: Modified atmosphere (Điều chỉnh khí quyển) MT: Mơi trường MAP: Modified atmosphere packaging (Bao gói điều chỉnh khí quyển) NMKL: Nordic Committee Food Analysis (Ủy ban phân tích thực phẩm khối Bắc Âu) NĐBQ: Nhiệt độ bảo quản PA: Polyamide PE: Polyetylen PP: Polypropylen PVC: Polyvinyl chloride QCVN: Quy chuẩn Việt Nam RH: Fresh weight (Độ ẩm tương đối) TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam TSVKHK: Tổng số vi khuẩn hiếu khí TĐCQTB: Tổng điểm cảm quan trung bình VSV: Vi sinh vật viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Độ tăng trưởng rong nho nuôi theo hình thức khác Nhật Bản Bảng 1.2 Thành phần Caulerpa Lentillifera Ulva reticulate Bảng 1.3 Hàm lượng khoáng rong nho Bảng 1.4 Hàm lượng vitamin (mg/100g) rong nho Bảng 1.5 Hàm lượng axit amin rong nho (g/100g mẫu khô) Bảng 1.6 Thành phần khoáng dinh dưỡng rong nho 16 Bảng 1.7 Hàm lượng lipid rong nho 17 Bảng 1.8 Các axit béo không no rong nho 17 Bảng 1.9 So sánh axit béo không no rong nho (Caulerpa lentillifera) với loài khác chi Caulerpa vùng Ấn Độ Dương .18 Bảng 1.10 Thành phần kim loại nặng nước rong nho 18 Bảng 1.11 Kết phân tích vi sinh vật gây bệnh đường ruột rong nho .19 Bảng 1.12 Kết phân tích thành phần dinh dưỡng 100ml nước uống rong nho 24 Bảng 1.13 Tính chất số loại màng đơn thơng dụng bao bì 28 Bảng 1.14 Phân loại hô hấp thực vật dựa vào cường độ hô hấp 33 Bảng 1.15 So sánh chung q trình quang hợp hơ hấp thực vật 36 Bảng 2.1 Thang điểm cảm quan chuẩn 43 Bảng 2.2 Ma trận quy hoạch thực nghiệm với biến ảo công đoạn nuôi rong phục hồi rong nho 53 Bảng 3.1 Thành phần hóa học rong nho tươi nguyên liệu .64 Bảng 3.2 Hàm lượng kim loại nặng rong nho tươi nguyên liệu 64 Bảng 3.3 Kết phân tích vi sinh vật rong nho tươi nguyên liệu .64 Bảng 3.4 Xác định tỷ lệ rong lành vết thương, tỷ lệ rong mọc nhánh cường độ màu xanh lục rong nho 78 Bảng 3.5 Phân tích ANOVA tỷ lệ rong lành vết thương 79 Bảng 3.6 Kiểm chứng số liệu từ thực nghiệm phương trình hồi quy theo chế độ nuôi lại rong nho chọn 80 Bảng 3.7 Thành phần hóa học rong nho sau nuôi phục hồi .93 ix Bảng 3.8 Thành phần hóa học rong nho sau nuôi phục hồi 96 Bảng 3.9 Thành phần hóa học rong nho sau ni phục hồi .99 Bảng 3.10 Thành phần hóa học rong nho sau ni phục 101 Bảng 3.11 Tỷ lệ rong lành vết thương, tỷ lệ rong mọc nhánh thời gian bảo quản rong nho theo thời gian nuôi phục hồi rong nho 102 Bảng 3.12 Kết đánh giá cảm quan thời gian bảo quản rong nho 106 Bảng 3.13 Thành phần amino acid rong nho trước sau sơ chế 107 Bảng 3.14 Thành phần axit béo rong nho trước sau sơ chế 107 Bảng 3.15 Thành phần số khoáng chất rong nho trước sau sơ chế 108 Bảng 3.16 Hàm lượng số kim loại nặng rong nho trước sau sơ chế .109 Bảng 3.17 Hàm lượng số Vitamin rong nho trước sau sơ chế 109 Bảng 3.18 Kết phân tích số tiêu vi sinh vật rong nho trước sau sơ chế 109 Bảng 3.19 Ảnh hưởng tỷ lệ khí nitơ đến chất lượng thời gian bảo quản rong nho tươi 129 Bảng 3.20 Kết đánh giá chất lượng cảm quan rong nho tươi sau 18 ngày bảo quản phương pháp MAP phương pháp TT 144 Bảng 3.21 Kết phân tích số thành phần hóa học rong nho sau 18 ngày bảo quản phương pháp MAP phương pháp TT 144 Bảng 3.22 Kết đánh giá thời hạn bảo quản rong nho tươi bảo quản theo phương pháp MAP phương pháp TT 144 x Bảng 3.47 Kết ảnh hưởng nhiệt độ bảo quản đến tỷ lệ hao hụt trọng lượng rong nho NĐBQ 200C 230C 260C 290C 320C Tỷ lệ hao hụt trọng lượng (%) ngày 0,00 7,23 ± 15,46 ± 0,37 0,22 2,21 ± 0,00 0,00 0,00 0,00 ngày 12 ngày 15 ngày 18 ngày 4,08 ± 5,78 ± 8,20 ± 11,09 ± 13,44 ± 0,34 0,16 0,30 0,13 0,19 0,27 2,39 ± 5,04 ± 6,69 ± 9,38 ± 12,26 ± 15,12 ± 0,12 0,42 0,33 0,29 0,56 0,34 2,81 ± 5,78 ± 8,20 ± 10,71 ± 13,66 ± 16,12 ± 0,25 0,24 0,29 0,25 0,45 0,28 5,22 ± 8,21 ± 12,22 ± 17,71± 0,34 0,14 0,22 0,67 Bảng 3.48 Kết ảnh hưởng nhiệt độ bảo quản đến TSVKHK rong nho NĐBQ 200C 230C 260C 290C 320C TSVKHK (cfu/g) ngày ngày 12 ngày 15 ngày 18 ngày 980 ± 1440 ± 3770 ± 86,00 31,00 45,00 980 ± 1150 ± 1260 ± 1290 ± 1310 ± 1360 ± 1470 ± 76,00 66,00 25,00 45,00 37,00 55,00 32,00 980 ± 1180 ± 1360 ± 1420 ± 1460 ± 1460 ± 1660 ± 30,00 64,00 35,00 25,00 36,00 58,00 47,00 980 ± 1250 ± 1660 ± 1600 ± 1660 ± 1780 ± 1860 ± 36,00 60,00 38,00 50,00 48,00 67,00 87,00 980 ± 1390 ± 1910 ± 3080 ± 26,00 65,00 76,00 120,00 189 Bảng 3.49 Kết biến đổi vật lý, hóa học vi sinh vật rong nho tươi theo thời gian bảo quản nhiệt độ thích hợp TĐCQTB ngày ngày 12 ngày 15 ngày 18 ngày 20,00 20,00 20,00 18,10 16,90 15,80 15,20 ±0,80 ±0,66 ±0,84 ±0,63 Tỷ lệ hao hụt trọng lượng (%) Nhiệt độ bảo quản ngày ngày 12 ngày 15 ngày 18 ngày 2,3 4,6 6,3 8,8 11,7 13,3 ±0,20 ±0,44 ±0,52 ±0,48 ±1,20 ±0,94 thích hợp (23 C±3 C) Tỷ lệ hư hỏng (%) 0 ngày ngày 12 ngày 15 ngày 18 ngày 0 2,05 3,5 4,7 5,15 ±0,20 ±0,24 ±0,48 ±3,20 Hàm lượng Vitamin C (mg/g) ngày ngày 12 ngày 15 ngày 18 ngày 0,016± 0,0036 0,0157± 0,0022 0,015± 0,0028 0,0143± 0,0021 0,0133± 0,0018 0,0128± 0,0028 0,0106± 0,0018 Hiệu khử gốc tự DPPH (%) ngày ngày 12 ngày 15 ngày 18 ngày 55,83 54,1 53,9 48,9 46,4 42,42 39,8 ±5,40 ±6,20 ±5,06 ±5,40 ±6,40 ±8,40 ±7,40 Hàm lượng polyphenol tổng số (mg GAE/g FW) ngày ngày 12 ngày 15 ngày 18 ngày 0,154± 0,018 0,135± 0,016 0,112± 0,014 0,106± 0,016 0,094± 0,019 0,081± 0,012 0,077± 0,015 TSVKHK (cfu/g) ngày ngày 12 ngày 15 ngày 18 ngày 980 ±60 1330 1350 1410 1390 1390 1380 ±70 ±80 ±75 ±50 ±66 ±70 190 PHỤ LỤC 4: HÌNH ẢNH TRONG Q TRÌNH NGHIÊN CỨU Hình 4.1 Ni phục hồi rong nho quy mơ phịng thí nghiệm 5kg/mẻ Hình 4.2 Thiết bị ni phục hồi rong nho quy mơ pilot 300kg/mẻ 191 Hình 4.3 Rong nho sục khí chuyển động liên tục q trình ni phục hồi Hình 4.4 Hình ảnh rong nho bị tổn thương sau thu hoạch 192 Hình 4.5 Hình ảnh rong nho lành vết thương mọc rễ sau ni phục hồi Hình 4.6 Rong mọc nhánh 193 Hình 4.7 Đo cường độ hơ hấp rong nho Hình 4.8 Bình chứa khí nitơ phục vụ bảo quản rong nho 194 Hình 4.9 Thiết bị bao gói hút chân khơng cấp khí bảo quản Hình 4.10 Thiết bị bao gói hút chân khơng 195 Hình 4.11 Thiết bị lạnh bảo quản rong nho tươi Hình 4.12 Bảo quản rong nho phương pháp MAP 196 Hình 4.13 Rong nho tươi bảo quản 18 ngày 290C Hình 4.14 Rong nho tươi bảo quản 18 ngày 260C 197 Hình 4.15 Rong nho tươi bảo quản 18 ngày 230C Hình 4.16 Rong nho tươi bảo quản 12 ngày 320C 198 Hình 4.17 Rong nho tươi bảo quản 06 ngày 200C Hình 4.18 Rong nho tươi bảo quản 12 ngày, BGCK 65% 199 Hình 4.19 Rong nho tươi bảo quản ngày túi PVC, chưa điều chỉnh khí Hình 4.20 Rong nho tươi bảo quản 10 ngày túi PA, chưa điều chỉnh khí 200 Hình 4.21 Rong nho tươi bảo quản 10 ngày túi PP, chưa điều chỉnh khí Hình 4.22 Rong nho tươi bảo quản ngày, khơng bao gói 201 PHỤ LỤC 5: CÁC PHIẾU TRẢ KẾT QUẢ 202 PHỤ LỤC CÁC CHỨNG NHẬN, XÁC NHẬN 203 ... phẩm từ rong nho CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ RONG NHO 1.1.1 Tình hình nghiên cứu rong nho nước  Giới thiệu rong nho Rong nho biển (Caulerpa lentillifera J Agardh, 1837). .. 3.63 Rong nho bảo quản ngày theo phương pháp TT 146 xiv TÓM TẮT NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Đề tài luận án: Nghiên cứu sơ chế bảo quản rong nho (Caulerpa lentillifera J Agardh 1837) sau thu. .. trồng Rong nho (Caulerpa lentillifera J Agardh, 1837) PGS TS Nguyễn Hữu Đại di nhập từ Nhật Bản ni trồng Khánh Hịa Hiện rong nho phát triển nuôi trồng địa phương Khánh Hịa, Ninh Thu? ??n, Bình Thu? ??n