Ngiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng măng tây bảo quản bằng màng bao gói khí quyển điều chỉnh có bổ sung chất kháng khuẩn guanidine

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN THỊ YẾN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG MĂNG TÂY BẢO QUẢN BẰNG MÀNG BAO GĨI KHÍ QUYỂN ĐIỀU CHỈNH CĨ BỔ SUNG CHẤT KHÁNG KHUẨN GUANIDINE LUẬN VĂN THẠC SĨ CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM HÀ NỘI, NĂM 2021 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGUYỄN THỊ YẾN NGHIÊN CỨU MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG MĂNG TÂY BẢO QUẢN BẰNG MÀNG BAO GĨI KHÍ QUYỂN ĐIỀU CHỈNH CĨ BỔ SUNG CHẤT KHÁNG KHUẨN GUANIDINE LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số : 8540101 Người hướng dẫn khoa học 1: TS Phạm Thị Thu Hoài Người hướng dẫn khoa học 2: TS Chu Xuân Quang HÀ NỘI, NĂM 2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực Tôi xin cam đoan giúp đỡ việc hoàn thành luận văn cảm ơn, thơng tin trích dẫn luận văn ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2021 HỌC VIÊN Nguyễn Thị Yến i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp này, bên cạnh cố gắng nỗ lực thân, nhận giúp đỡ nhiều cá nhân tập thể Đầu tiên, xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Phạm Thị Thu Hoài - trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp TS Chu Xuân Quang - Trung tâm Công nghệ vật liệu Viện Ứng dụng Công nghệ người tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp Qua đây, xin gửi lời cảm ơn tới thầy cô Khoa Công nghệ Thực phẩm, trường Đại học Kinh tế Kỹ thuật Công nghiệp bạn nghiên cứu viên Trung tâm Công nghệ Vật liệu - Viện Ứng dụng Công nghệ giúp đỡ tơi suốt q trình thực đề tài Cuối với lòng biết ơn, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè động viên, khích lệ giúp đỡ tơi suốt thời gian vừa qua Trong trình biên soạn luận văn khơng tránh khỏi sai sót, kính mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để báo cáo hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2021 HỌC VIÊN Nguyễn Thị Yến ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Giới thiệu chung măng tây 1.1.1 Nguồn gốc, phân bố, phân loại 1.1.2 Thành phần giá trị dinh dưỡng 1.1.3 Vi sinh vật hư hỏng măng tây 1.1.4 Tình hình sản xuất sản lượng tiêu thụ măng tây 1.1.5 Các phương pháp bảo quản măng tây áp dụng 10 1.2 Bảo quản nơng sản vật liệu bao gói 11 1.3 Một số biến đổi nông sản sau thu hoạch 14 1.3.1 Các trình vật lý 14 1.3.2 Các trình sinh lý 17 1.3.3 Vi sinh vật hư hỏng rau 20 1.4 Tổng quan cơng trình nghiên cứu ngồi nước 21 1.4.1 Các cơng trình nghiên cứu nước 21 1.4.2 Tổng quan cơng trình nghiên cứu nước 23 1.5 Bảo quản bao gói khí biến đổi (MAP) 25 1.6 Đặc tính màng bao gói kháng khuẩn có chứa Guanidine 32 CHƯƠNG 2: MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 39 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 39 2.2 Đối tượng nghiên cứu 39 2.3 Nội dung nghiên cứu 39 iii 2.4 Phạm vi nghiên cứu 40 2.5 Những đóng góp mới, ý nghĩa khoa học thực tiễn 40 CHƯƠNG 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 41 3.1 Nguyên vật liệu 41 3.2 Phương pháp nghiên cứu 41 3.2.1 Phương pháp lấy mẫu măng tây 41 3.2.2 Phương pháp sơ chế xử lý nguyên liệu 42 3.2.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 42 3.2.4 Phương pháp nghiên cứu 45 3.2.5 Phương pháp đánh giá cảm quan 52 3.2.6 Phương pháp xử lý số liệu 53 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54 4.1 Xác định khả kháng khuẩn màng LDPE bổ sung guanidine 54 4.2 Đánh giá chất lượng măng tây nguyên liệu trước đưa vào bảo quản 56 4.3 Ảnh hưởng tỉ lệ diện tích màng bao gói/ khối lượng nơng sản (cm2/g) đến chất lượng măng tây trình bảo quản 58 4.4 Ảnh hưởng độ dày màng bao gói đến chất lượng măng tây trình bảo quản 60 4.5 Tối ưu hóa số yếu tố cơng nghệ diện tích màng bao gói/ khối lượng nơng sản (cm2/g); độ dày màng bao gói (mm) để tạo mơi trường vi khí hậu thích hợp cho bảo quản măng tây 63 4.6 Đánh giá chất lượng măng tây bảo quản điều kiện tối ưu 69 4.7 Đề xuất quy trình bảo quản măng tây ứng dụng kĩ thuật bao gói khí biến đổi (MAP) màng bao gói LDPE bổ sung chất kháng khuẩn guanidine 75 CHƯƠNG KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 78 5.1 Kết luận 78 5.2 Kiến nghị 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Nghĩa tiếng Việt Chữ viết tắt Từ tiếng Anh CAS Cell Alive System DCIP FCU 2,6 diclorophenolindophenol Colony Forming Unit HDPE LB Lysogeny Both LDPE LLDPE Low Density Polyethylene Linear low Density Polyethylene LMDPE MA Modified Atmosphere MAP Modified Atmosphere Packaging Oriented polypropylene Polyamide Polyakylene Guanidine Polyamide - composite Polyetylen Polyetylen terephtalat Polyhexamethylene guanidineP OPP PA PAG PA - TFC PE PET PHMG PP PVA PVC PVOH TBX TCVN TSS VRBL polypropylene Polyvinyl Alcohol Polyvinyl clorua Polyvinyl alcohol Total soluble solids v Công nghệ bảo quản tế bào sống Đơn vị ước tính số lượng vi khuẩn tế bào nấm khả thi Polyetylen tỉ trọng cao Môi trường nuôi cấy vi sinh Polyetylen tỷ thấp Polyethylene mật độ thấp nhánh ngắn Polyetylen mạch thẳng tỷ trọng trung bình Mơi trường khí biến đổi Bao gói khí điều chỉnh Polyme diệt khuẩn gốc guanidine Polyme nhân tạo Trypton - mật - glucuronid Tiêu chuẩn Việt Nam Chất khơ hịa tan tổng số Mơi trường thạch Lactoza mật đỏ trung tính tím tinh thể DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng có 100g măng tây tươi Bảng 1.2 Quốc gia có doanh thu xuất măng tây cao năm 2017 Bảng 1.3 Nhiệt độ thời gian bảo quản số nông sản 15 Bảng 1.4 Hệ số thoát nước số loại rau 17 Bảng 1.5 Giới hạn thoát nước số loại rau 18 Bảng 1.6 Điều kiện MA độ chọn lọc cần thiết bao gói khí biến đổi cho loại 31 Bảng 3.1 Cỡ mẫu ban đầu 41 Bảng 3.2 Điều kiện mức thông số 43 Bảng 3.3 Mơ hình thí nghiệm đa yếu tố 44 Bảng 3.4 Bảng cho điểm đánh giá cảm quan theo TCVN 3215-79 52 Bảng 3.5 Hệ số quan trọng tương ứng 52 Bảng 3.6 Mức xếp loại cảm quan theo tổng điểm 53 Bảng 4.1 Đường kính vịng kháng khuẩn màng LDPE bổ sung guanidine 54 Bảng 4.2 Chất lượng măng tây trước bảo quản 57 Bảng 4.3 Sự thay đổi chất lượng măng tây q trình bảo quản tỷ lệ diện tích màng bao gói/ khối lượng khác 58 Bảng 4.4 Sự thay đổi chất lượng măng tây trình bảo quản độ dày màng bao gói khác 61 Bảng 4.5 Kết thí nghiệm tối ưu yếu tố bảo quản măng tây 63 Bảng 4.6 Kết phân tích hồi quy Y1 63 Bảng 4.7 Kết phân tích hồi quy Y2 66 Bảng 4.8 Sự thay đổi chất lượng măng tây sau 15 ngày bảo quản điều kiện tối ưu điều kiện thường 71 Bảng 4.9 Chỉ tiêu vi sinh măng tây sau 15 ngày bảo quản điều kiện tối ưu điều kiện thường 73 vi DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Đo thành phần khí O2, CO2 bao gói 47 Hình 4.1 Khả kháng khuẩn màng LDPE bổ sung guanidine môi trường thạch 55 Hình 4.2 Khả kháng khuẩn màng LDPE bổ sung guanidine môi trường dịch thể 55 Hình 4.3 Măng tây nguyên liệu 57 Hình 4.4 Sự thay đổi nồng độ khí O2 CO2 bao gói tỷ lệ diện tích màng bao gói/ khối lượng nơng sản khác 59 Hình 4.5 Sự thay đổi nồng độ khí O2 CO2 bao gói độ dày màng khác khác 62 Hình 4.6 Sự tương tác yếu tố tỉ lệ diện tích màng/ khối lượng độ dày màng bao gói LDPE bổ sung guanidine đến hàm nồng độ khí O2 (Y1) 65 Hình 4.7 Sự tương tác yếu tố tỉ lệ diện tích màng/ khối lượng độ dày màng bao gói LDPE bổ sung guanidine đến hàm nồng độ khí CO2 (Y2) 67 Hình 4.8 Tối ưu hóa ảnh hưởng yếu tố tỉ lệ diện tích màng/ khối lượng độ dày màng bao gói LDPE bổ sung guanidine đến hàm nồng độ khí O2 nồng độ khí CO2 69 Hình 4.9 Sự thay đổi thành phần khí O2, CO2 q trình bảo quản măng tây điều kiện tối ưu 70 Hình 4.10 Hình ảnh măng tây sau 15 ngày bảo quản 72 Hình 4.11 Quy trình đề xuất bảo quản măng tây màng LDPE bổ sung chất kháng khuẩnguanidine 76 vii MỞ ĐẦU Việt Nam nước nông nghiệp nên nông sản tươi sau thu hoạch theo vụ mùa với số lượng lớn, vượt nhu cầu thị trường thời điểm thu hoạch Do đó, ngồi việc chế biến loại rau củ thành sản phẩm sử dụng lâu dài cơng tác bảo quản nơng sản tươi, kéo dài tuổi thọ, giảm thiểu tối đa hư hỏng, giữ đặc tính vốn có chúng, đồng thời đảm bảo an toàn cho người sử dụng vấn đề quan tâm nghiên cứu Trong số phương pháp bảo quản đại phát triển kể tới số công nghệ bật như: công nghệ CAS (Cell Alive System), công nghệ chiếu xạ, bảo quản môi trường khí biến đổi, bảo quản thiết bị lọc khơng khí sử dụng chất ức chế hấp thụ hình thành khí ethylene,… Trong số phương pháp phương pháp sử dụng loại màng hoạt động có chức tạo mơi trường khí biến đổi (Modified Atmosphere Packaging - MAP) bao gói có khả kháng khuẩn nhờ vào phụ gia kháng khuẩn bổ sung vào màng bao bì khơng giảm tỉ lệ hư hỏng, giảm thiểu nhiễm mơi trường mà cịn có đóng góp quan trọng chuỗi vận chuyển, phân phối, cung cấp giải pháp để ức chế phát triển vi khuẩn gây hư hỏng thực phẩm, bảo vệ thực phẩm khỏi phát triển vi sinh vật, kéo dài thời gian sử dụng, trì chất lượng, cải thiện chất lượng cảm quan phục vụ nội tiêu xuất [1,16,37,40] Đặc biệt, so sánh với phương pháp cịn lại bảo quản loại màng bao gói đánh giá phù hợp với điều kiện kinh tế điều kiện sở vật chất Việt Nam Trong nghiên cứu lựa chọn măng tây loại nơng sản du nhập, có sản lượng lớn giá trị kinh tế cao Việt Nam để tiến hành bảo quản thử nghiệm kĩ thuật bao gói khí điều chỉnh sử dụng màng bao gói LDPE (Low Density Polyethylene) loại màng nhựa polyethylene tỉ trọng thấp bổ sung chất kháng khuẩn guanidine Măng tây loại nguyên liệu có xu hướng phát triển Việc trồng măng tây phức tạp, yêu cầu kỹ thuật thời gian bảo quản 15 ngày Các kết trình bày hình bảng Nồng độ khí O₂, CO₂ bao gói (%) đây: 25.03 20.03 15.03 10.03 5.03 0.03 10 15 Thời gian bảo quản (ngày) O₂ CO₂ Hình 4.9 Sự thay đổi thành phần khí O2, CO2 q trình bảo quản măng tây điều kiện tối ưu Măng tây trình bảo quản, tiếp tục trình hơ hấp tiêu thụ khí O2 thải khí CO2, nồng độ khí O2 bao gói có xu hướng giảm nồng độ khí CO2 có xu hướng tăng lên Kết hình 4.9 theo dõi thay đổi nồng độ khí O2, CO2 bao gói bảo quản măng tây ứng dụng kỹ thuật MAP với màng bao gói màng LDPE bổ sung guanidine điều kiện tối ưu cho thấy trạng thái cân khí đạt sau 2-3 ngày bảo quản ngày thứ 15, nồng độ khí O2 đạt 14,97%, nồng độ khí CO2 đạt 7,02%, gần với giá trị khí thích hợp cho bảo quản măng tây kỹ thuật MAP Điều cho thấy mơ hình tối ưu phù hợp Tiếp đến đánh giá đến chất lượng dinh dưỡng cảm quan măng tây sau 15 ngày bảo quản điều kiện tối ưu, kết thể cụ thể bảng 4.8 70 Bảng 4.8 Sự thay đổi chất lượng măng tây sau 15 ngày bảo quản điều kiện tối ưu điều kiện thường Chất lượng cảm quan Điều kiện bảo quản Vitamin C (mg/100g) ngày 15 15 ngày ngày 15 15 ngày Tối ưu 9,16a 8,57a 5,04a 5,71a 19,2a 17,7a Tốt Khá a 14,8b Tốt Trung bình Thường 9,16 LSD 0,15 a 7,20b TSS (oBx) 5,04 0,012 0,25 a Điểm cảm quan 4,62b 19,2 0,018 0,21 Xếp loại cảm quan 0,025 Ghi chú: chữ mũ khác cột thể khác có ý nghĩa mức α = 0,05 Từ kết theo dõi thay đổi hàm lượng vitamin C chất khơ hịa tan tổng số q trình bảo quản măng tây nhận thấy xu hướng chung hai công thức hàm lượng vitamin C giảm Điều phù hợp với trình biến đổi sinh lí sinh hóa măng tây sau thu hoạch trình bảo quản vitamin C bị suy giảm bay nước, sụt giảm khối lượng tự nhiên Đối với măng tây bảo quản điều kiện tối ưu chất rắn hòa tan tăng lên thành phần cellulose, hemicelluse, pectin, lignin,… bị thủy phân để tạo thành đường Còn măng tây bảo quản điều kiện thường chất rắn hịa tan giảm, điều ức chế q trình hơ hấp xảy nồng độ khí CO2 bao gói khơng trì mức hợp lý Khi so sánh hai công thức nhận thấy sau 15 ngày bảo quản măng tây bảo quản điều kiện tối ưu có hàm lượng vitamine C chất rắn hồ tan cao so với măng tây bảo quản điều kiện thông thường bọc giấy báo màng bọc thực phẩm Cảm quan măng tây bảo quản điều kiện tối ưu sau 15 ngày đánh giá có màu xanh, mùi đặc trưng, mọng nước giòn, điểm cảm 71 quan đạt 17,7 điểm, xếp loại cảm quan Măng tây bảo quản điều kiện thường sau 15 ngày có màu xanh vàng, bắt đầu xuất mùi lạ, héo, độ giòn, điểm cảm quan đạt 14,8 điểm xếp loại trung bình (Hình 4.10) A B Hình 4.10 Hình ảnh măng tây sau 15 ngày bảo quản (A) điều kiện tối ưu; (B) điều kiện thường 72 Nhận thấy rằng, bảo quản măng tây màng LDPE bổ sung guanidine ứng dụng kỹ thuật MAP điều kiện tối ưu tạo bao gói mơi trường vi khí hậu thích hợp để ức chế trình hơ hấp măng tây khiến hàm lượng số chất dinh dưỡng không bị nhiều cho hoạt động hơ hấp, đồng thời việc trì nồng độ khí CO2 phù hợp tránh việc xảy tình trạng hơ hấp yếm khí làm biến đổi nhanh chóng chất dinh dưỡng khiến chất lượng dinh dưỡng măng trì tốt so với phương pháp bảo quản thông thường với độ dày bao gói diện tích khơng tính tốn điều chỉnh phù hợp Thêm vào đó, đặc tính quan trọng màng LDPE bổ sung guanidine đặc tính kháng khuẩn, đặc biệt khả giữ thực phẩm bao gói khơng bị nhiễm vi sinh vật gây bệnh thực phẩm Măng tây loại rau tươi giàu dinh dưỡng, nhiên lại có thời hạn sử dụng ngắn, nguyên nhân làm cho măng tây mau biến đổi hư hỏng hoạt động vi sinh vật Chính vậy, bên cạnh giá trị dinh dưỡng nông sản sau bảo quản, chúng tơi cịn tiếp tục đánh giá chất lượng vi sinh măng tây sau 15 ngày bảo quản để đánh giá hiệu kháng khuẩn màng sử dụng bao gói Kết trình bày bảng 4.9 Bảng 4.9 Chỉ tiêu vi sinh măng tây sau 15 ngày bảo quản điều kiện tối ưu điều kiện thường Điều kiện bảo quản Tối ưu Thường Chỉ tiêu vi sinh vật Đơn vị Kết Giới hạn cho phép (GAP) Đánh giá E.coli CFU/g