Nghiên cứu một số yếu tố công nghệ bảo quản nho ninh thuận bằng phương pháp điều chỉnh khí (controlled atmosphere CA)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ HẠNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN NHO NINH THUẬN BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH KHÍ (CONTROLLED ATMOSPHERE-CA) LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội - 2017 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ HẠNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN NHO NINH THUẬN BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH KHÍ (CONTROLLED ATMOSPHERE-CA) Chun ngành: Cơng nghệ sau thu hoạch Mã số: 62540104 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Xuân Phương TS Phạm Anh Tuấn Hà Nội – 2017 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án cơng trình riêng tơi Các số liệu tài liệu luận án trung thực, phần công bố tạp chí khoa học với đồng ý đồng tác giả, phần cịn lại chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu Tất tham khảo kế thừa trích dẫn tham chiếu đầy đủ Hà Nội, ngày Tập thể hướng dẫn NGUYỄN XUÂN PHƢƠNG tháng năm Tác giả luận án PHẠM ANH TUẤN ii NGUYỄN THỊ HẠNH LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực cơng trình nghiên cứu này, nhận nhiều giúp đỡ hỗ trợ thầy cô, đồng nghiệp, quan, bạn bè, em sinh viên người thân gia đình Trước hết tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Xuân Phương, người thầy dìu dắt, dạy bảo từ tơi lại trường công tác Thầy hướng làm luận văn thạc sỹ trực tiếp hướng dẫn suốt q trình làm luận án Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến TS Phạm Anh Tuấn, người trực tiếp hướng dẫn, bảo tơi tận tình suốt trình làm luận án Thầy tạo điều kiện để tơi thực nghiên cứu Viện Cơ điện Công nghệ Sau thu hoạch Tôi xin bày tỏ cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Hồ Phú Hà, chị bảo, giúp đỡ tơi nhiều để tơi hồn thành luận án Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô Viện Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội; đặc biệt thầy cô môn Công nghệ Thực phẩm, PGS.TS Trương Quốc Phong cán Trung tâm công nghệ sinh học tạo điều kiện giúp đỡ tơi q trình làm luận án Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cán Viện Cơ điện Công nghệ sau thu hoạch đặc biệt môn Bảo quản Thực phẩm giúp tơi thực nghiên cứu Xin cảm ơn em sinh viên khóa 55, 56, 57 ngành Công nghệ Thực phẩm giúp đỡ hỗ trợ nhiều thời gian làm luận án Lời cuối tơi dành cho gia đình hai bên nội ngoại đặc biệt chồng động viên, hỗ trợ nhiều suốt trình làm luận án Gia đình động lực, tiếp thêm sức mạnh để tơi vượt qua khó khăn, vất vả sống để hồn thành luận án tiến sỹ iii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ix DANH MỤC CÁC BẢNG x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xi MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan nho 1.1.1 Đặc điểm, nguồn gốc phân bố 1.1.2 Cấu tạo, thành phần hóa học 1.1.3 Biến đổi sinh lý nho sau thu hoạch 1.1.4 Hệ vi sinh vật nho 1.1.4.1 Vi khuẩn 10 1.1.4.2 Nấm men 11 1.1.4.3 Nấm mốc 11 1.1.5 Thực trạng sau thu hoạch nho Ninh Thuận 13 1.2 Các phƣơng pháp bảo quản nho sau thu hoạch 14 1.2.1 Bảo quản nhiệt độ thấp (bảo quản lạnh) 14 1.2.2 Bảo quản môi trƣờng thay đổi thành phần khí 15 1.2.2.1 Bảo quản mơi trƣờng khí điều chỉnh (CA) 15 1.2.2.2 Bảo quản mơi trƣờng khí cải biến (MAP) 16 1.2.3 Bảo quản hóa chất 18 1.2.4 Bảo quản màng polyme sinh học 19 1.2.5 Bảo quản Ozone 20 1.2.6 Bảo quản phƣơng pháp kết hợp 21 1.3 Tình hình nghiên cứu giới Việt Nam phƣơng pháp bảo quản nho CA 23 1.3.1 Sự biến đổi sinh lý 23 1.3.2 Sự biến đổi sinh hóa 26 1.3.3 Sự phát triển vi sinh vật 27 iv CHƢƠNG NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Nguyên vật liệu 33 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 35 2.2.1 Nội dung phƣơng pháp thực nghiệm 35 2.2.1.1 Phƣơng pháp phân lập định tên vi sinh vật nho Ninh Thuận 35 2.2.1.2 Nghiên cứu khả kháng vi sinh vật phân lập từ nho Ninh Thuận số axit hữu 37 2.2.1.3 Khả ức chế vi sinh vật axit hữu nho NH 01-48 39 2.2.1.4 Nghiên cứu biến đổi sinh lý sinh hóa nho xanh Ninh Thuận thời gian bảo quản 39 2.2.1.5 Nghiên cứu ảnh hƣởng đa yếu tố (nồng độ khí O2 CO2) đến chất lƣợng thời gian bảo quản nho xanh Ninh Thuận 40 2.2.1.6 Khảo nghiệm quy trình cơng nghệ bảo quản CA quy mơ Pilot 42 2.2.2 Phƣơng pháp phân tích 42 2.2.2.1 Các tiêu hóa lý 42 2.2.2.2 Xác định hoạt độ enzyme 44 2.2.2.3 Các tiêu vi sinh 46 2.2.2.4 Phƣơng pháp đánh giá cảm quan 47 2.2.2.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu 48 CHƢƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 3.1 Phân lập định tên vi sinh vật nho Ninh Thuận 50 3.1.1 Phân lập vi sinh vật nho Ninh Thuận 50 3.1.2 Đặc điểm hình thái vi sinh vật 50 3.1.2.1 Đặc điểm hình thái vi khuẩn 50 3.1.2.2 Đặc điểm hình thái nấm men 53 3.1.2.3 Đặc điểm hình thái nấm mốc 55 3.1.3 Định tên vi sinh vật 57 3.1.3.1 Định tên vi khuẩn 57 3.1.3.2 Định tên nấm men 57 3.1.3.3 Định tên nấm mốc 59 v 3.2 Khả kháng vi sinh vật phân lập từ nho Ninh Thuận số axit hữu 60 3.2.1 Khả kháng vi khuẩn 60 3.2.1.1 Đánh giá sơ khả kháng vi khuẩn axit hữu 60 3.2.1.2 Nồng độ ức chế tối thiểu axit hữu với vi khuẩn phân lập đƣợc 62 3.2.1.3 Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu axit hữu với vi khuẩn phân lập đƣợc Error! Bookmark not defined 3.2.2 Khả kháng nấm men phân lập từ nho Ninh Thuận số axit hữu 63 3.2.2.1 Nồng độ ức chế nấm tối thiểu axit hữu với nấm men phân lập đƣợc Error! Bookmark not defined 3.2.2.2 Nồng độ diệt nấm tối thiểu axit hữu với nấm men phân lập đƣợc Error! Bookmark not defined 3.2.3 Khả kháng nấm mốc phân lập từ nho Ninh Thuận số axit hữu 64 3.2.3.1 Khả kháng nấm mốc phân lập đƣợc số axit hữu 64 3.2.3.2 Khả kháng nấm mốc phân lập đƣợc axit lactic 65 3.2.3.3 Nồng độ ức chế nấm tối thiểu axit hữu với nấm mốc phân lập đƣợc 67 3.2.3.4 Nồng độ diệt nấm tối thiểu axit hữu với nấm mốc phân lập đƣợc Error! Bookmark not defined 3.2.4 Ứng dụng axit lactic tiền xử lý bảo quản nho NH 01-48 67 3.2.4.1 Ảnh hƣởng nồng độ axit lactic đến độ cứng 67 3.2.4.2 Ảnh hƣởng xử lý axit lactic đến màu sắc 68 3.2.4.3 Ảnh hƣởng xử lý axit lactic đến hàm lƣợng chất khô tổng số 69 3.2.4.4 Ảnh hƣởng xử lý axit lactic đến hàm lƣợng axit tổng số 70 3.2.4.5 Ảnh hƣởng xử lý axit lactic đến hàm lƣợng VSV tổng số 71 3.3 Nghiên cứu biến đổi sinh lý sinh hóa nho xanh Ninh Thuận thời gian bảo quản 73 3.3.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến cƣờng độ hô hấp nho NH 01-48 thời gian bảo quản 73 vi 3.3.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến chất lƣợng nho NH 01- 48 thơi gian bảo quản 74 3.3.2.1 Độ cứng thịt 74 3.3.2.2 Hàm lƣợng chất khô tổng số 75 3.3.2.3 Hàm lƣợng axit tổng số 76 3.3.2.4 Chất lƣợng cảm quan tỷ lệ rụng 77 3.3.3 Ảnh hƣởng nồng độ khí O2 đến chất lƣợng nho xanh NH 01- 48 trình bảo quản 80 3.3.3.1 Độ cứng thịt 80 3.3.3.2 Hàm lƣợng chất khô tổng số 81 3.3.3.3 Hàm lƣợng axit tổng số 81 3.3.3.4 Chất lƣợng cảm quan tỷ lệ rụng 82 3.3.4 Ảnh hƣởng nồng độ khí CO2 đến chất lƣợng nho xanh NH 01-48 trình bảo quản 85 3.3.4.1 Hoạt độ enzyme cellulase pectinesterase 85 3.3.4.2 Độ cứng thịt 88 3.3.4.3 Hàm lƣợng chất khô tổng số 89 3.3.4.4 Hàm lƣợng axit tổng số 89 3.3.4.5 Chất lƣợng cảm quan tỷ lệ rụng 90 3.4 Ảnh hƣởng đa yếu tố (nồng độ khí O2 nồng độ khí CO2) đến chất lƣợng thời gian bảo quản nho xanh Ninh Thuận 93 3.4.1 Lập luận chọn biến cho quy hoạch thực nghiệm 93 3.4.2 Kế hoạch thực nghiệm xử lý số liệu 94 3.4.3 Khảo sát đa yếu tố với hàm mục tiêu 97 3.4.3.1 Hàm hồi quy Y1 - Độ cứng 97 3.4.3.2 Hàm hồi quy Y2 - Hàm lƣợng chất khô tổng số 98 3.4.3.3 Hàm hồi quy Y3 - Hàm lƣợng axit tổng số 100 3.4.3.4 Hàm hồi quy Y4 – Chất lƣợng cảm quan 102 3.4.4 Tối ƣu hóa trình bảo nho xanh NH 01- 48 cơng nghệ CA 104 3.4.5 Hồn thiện quy trình cơng nghệ bảo quản nho xanh NH 01-48 phƣơng pháp CA quy mô pilot 106 vii 3.4.5.1 Kết bảo quản nho xanh CA quy mô Pilot 106 3.4.5.2 Đề xuất quy trình cơng nghệ bảo quản nho xanh NH 01-48 phƣơng pháp điều chỉnh khí CA 109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 111 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 127 Phụ lục 1: Phân lập định tên vi sinh vật nho Ninh Thuận Phụ lục 2: Số liệu thí nghiệm nghiên cứu biến đổi sinh lý sinh hóa nho NH 01-48 thời gian bảo quản Phụ lục 3: Xử lý số liệu đa yếu tố tối ƣu hóa bảo quản nho NH 01-48 phƣơng pháp CA Phụ lục 4: Một số hình ảnh trình nghiên cứu vàthực nghiệm viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Tên viết tắt Tên đầy đủ Tiếng Anh Tên đầy đủ Tiếng Việt An toàn thực phẩm ATTP CA Controlled Atmosphere Điều chỉnh khí CFU/g Colony Forming Units per gram Đơn vị khuẩn lạc/gram DNA Deoxyribonucleic acid Axit Deoxyribonucleic FDF Fruit detachment force Lực liên kết cuống FOS Fructo-oligosaccharides Fructo-oligosaccharides MAP Modified Atmosphere Packaging Bao gói khí điều biến MPP Modified Paper Packaging Bao bì bao gói điều biến MHB Mueller Hinton Broth Mơi trường không chọn lọc MIC Minimum Inhibitory Concentration Nồng độ ức chế vi khuẩn tối thiểu MFC Minimum Fungicidal Concentration Nồng độ ức chế nấm tối thiểu MBC Minimum Bactericidal Concentration Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu PG Polygalacturonase Enzyme Polygalacturonase POD Peroxidase Enzyme Peroxidase PDA Potato Dextrose Agar Môi trường thạch đường khoai tây TA Titration Acid Hàm lượng axit tổng số TSS Total solution solids Hàm lượng chất khô tổng số TVC Total viable count Hàm lượng vi sinh vật tổng số TAC Total Antioxidant Capacity Khả chống oxi hóa tổng số TGA Trypton Glucoza Agar Mơi trường vi sinh vật tổng số RNA Ribonucleic acid Axit Ribonucleic YGC Yeast Glucoza Chloramphenicol Môi trường nuôi cấy nấm men, mốc ix ... HẠNH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN NHO NINH THUẬN BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH KHÍ (CONTROLLED ATMOSPHERE- CA) Chun ngành: Cơng nghệ sau thu hoạch Mã số: 62540104 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG... cơng nghệ hồn thiện Xuất phát từ lý trên, lựa chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu số yếu tố công nghệ bảo quản nho Ninh Thuận phƣơng pháp điều chỉnh khí (Controlled Atmosphere – CA)? ?? Mục tiêu nghiên cứu: ... bảo quản nho xanh NH01-48 Ninh Thuận phương pháp điều chỉnh khí CA quy mơ phịng thí nghiệm - Nghiên cứu khảo nghiệm hồn thiện quy trình cơng nghệ sơ chế bảo quản nho xanh NH01-48 Ninh Thuận phương