phẩm bằng màng
2.2.5.1. Phương pháp bảo quản bằng màng chitosan
Chitosan là cấu trúc tự nhiên của vỏ tôm, mai cua…Chitin sau khi tách chiết được deacetyl hoá với kiềm ( hoặc được
enzym hóa bằng một số enzym đặc biệt) sẽ tạo ra chitosan. Chitosan là một polime sinh học có hoạt tính cao, đa dạng, dễ hoà hợp với cơ thể sinh học có tính kháng thấm và khả năng tự phân huỷ khi tạo thành màng mỏng có tính bán thấm, chống nấm… nên được ứng dụng trong kinh tế kỷ thuật khác nhau như y học, công nghiệp dệt, giấy, mỹ phẩm, đặc biệt trong kỹ nghệ bảo vệ rau quả tươi.
Trong thực tế, chitosan thường được chế biến ở dạng bột hoặc vẩy mịn, trong môi trường thích hợp chitosan sẽ hòn
tan tạo ra dung dịch có độ nhớt, có độ dính cao, có khả năng đông tủacác hạt vô cơ cũng như các thành phần hữu cơ khác. Tuỳ theo các nhu cầu riêng , người tạo ra các dẫn xuất khác nhau của chitosan mà chúng có khả năng tạo ra các màng mỏng trong suốt, bền vững,có tính bán thấm, tính kháng nấm, vô hại với người và môi trường.
Sử dụng chitosan để bảo quản một số rau quả tươi.
Trước tiên, người ta tạo ra dung dịch chitosan bẳng cách hòa tan chitosan nguyên liệu trong môi trường axit axetic 2- 3%, có bổ sung một số phụ gia để tăng tính kháng nấm hoặc để tăng cường tính tạo màng của dung dịch chitosan.
Quả tươi, sau khi được thu hái, được phân loại, làm sạch rồi nhúng vào dung dịch chitosan đã chuẩn bị sẵn trong thời gian thích hợp sau đó vớt ra, làm khô để tạo màng chitosan. Quá trìng làm khô có thể áp dụng hong khô tự nhiên hoặc làm khô cưỡng bức tùy theo yêu cầu công nghệ và tuỳ theo từng loại quả. Sau đó được bao gói trong túi plastic, đóng trong thùng carton theo yêu cầu của công tác bảo quản hoặc phân phối. Màng mỏng chitozan đã tạo thành trên bề mặt quả có tác dụng ức chế hô hấp, giữ lại khí cacbonic, giảm thiểu lượng etylen sản sinh trong thịt quả. Các nghiên cứu cho thấy rằng, với chiều dày từ 30÷35µm, màng chitozan đã có tác dụng bảo quản khá tốt đối với cam sành (Citrus nobilis), cam chanh (Citrus chinensis) nhưng chưa có tác dụng rõ ràng đối với quả vải.
Một điểm chú ý quan trọng khi sử dụng chitozan để bảo quản quả tươi là cần đặc biệt lưu ý tới các đặc tính sinh học của từng loại quả cũng như các yêu cầu về thời hạn bảo quản, mục đích bảo quản để lựa chọn chế độ xử lý đúng đắn và kinh tế nhất. Không phải với bất kỳ loại quả nào cũng xử lý ở cùng một chế độ như nhau, cũng như ở mỗi loại quả, tùy theo yêu cầu bảo quản mà có chế độ xử lý riêng thích hợp.
Sau cùng, chitozan không phải là chất bảo quản tốt nhất để bảo quản rau quả tươi, cho dù có sử dụng chitosan hoặc bất cứ vật liệu nào đi nữa, đặc tính sinh lý, sinh hóa của từng loại quả, các yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm, v.v. luôn luôn là các yếu tố quan trọng hàng đầu cần được quan tâm đầy đủ trong suốt quá trình bảo quản rau quả.
Đặc tính của chitosan
- Là polysacharide có đạm không độc hại, có khối lượng phân tử lớn.
- Là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ theo các kích cỡ khác nhau.
- Chitosan có màu trắng hay vàng nhạt, không mùi vị.
- Không tan trong nước, dung dịch kiềm và acid đậm đặc nhưng tan trong acid loãng (pH6), tạo dung dịch keo trong, có khả năng tạo màng tốt, nhiệt độ nóng chảy 309 — 311oC.
Tác dụng của chitosan:
- Phân hủy sinh học dễ hơn chitin.
- Chitosan và các dẫn xuất của chúng đều có tính kháng khuẩn, như ức chế hoạt động của một số loại vi khuẩn như: E.Coli, diệt được một số loại nấm hại dâu tây, cà rốt, đậu và có tác dụng tốt trong bảo quản các loại rau quả có vở cứng bên ngoài.
- Khi dùng màng Chitosan, dễ dàng điều chỉnh độ ẩm, độ thoáng không khí cho thực phẩm (Nếu dùng bao gói bằng PE thì mức cung cấp oxy bị hạn chế, nước sẽ bị ngưng đọng tạo môi cho nấm mốc phát triển).
- Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo vẫn được dùng làm bao gói.
Màng chitosan làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả. Rau quả sau khi thu hoạch sẽ dần dần bị thâm, làm giảm chất lượng và giá trị. Rau quả bị thâm là do quá trình lên men tạo ra các sản phẩm polyme hóa của oquinon. Nhờ bao gói bằng màng chitosan mà ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của anthocyamin, flavonnoid và các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả tươi lâu hơn.
Cách tạo màng chitosan:
- Chitosan được nghiền nhỏ bằng máy để gia tăng bề mặt tiếp xúc.
- Pha dung dịch chitosan 3% trong dung dịch axit axetic 1,5%.
- Sau đó bổ sung chất phụ gia bổ PEG — EG 10% (tỷ lệ 1:1) vào và trộn đều, để yên một lúc để loại bọt khí.
- Sau đó đem hỗn hợp thu được quét đều lên một inox đã được nung nóng và nhiệt độ 64—65oC (ống inox được nâng nhiệt bằng hơi nước).
- Để khô màng trong vòng 35 phút rồi tách màng. - Lúc này người ta thu được một vỏ bóng có màu vàng ngà, không mùi vị, đó là lớp màng chitosan có những tính năng mới ưu việt.
Ứ n g dụ n g c ủ a c h it o sa n
- Trong thực tế người ta đã dùng màng chitosan để đựng và bảo quản các loại rau quả như đào, dưa chuột, đậu, quả kiwi…
- Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: y học, xử lý nước thải, công nghiệp nhuộm, giấy, mỹ phẩm, thực phẩm...
Ưu điểm của màng chitosan: - Dễ phân huỷ sinh học.
- Vỏ tôm phế liệu là nguồn nguyên liệu tự nhiên rất dồi dào, rẻ tiền, nên rất thuận tiện cho việc cung cấp chitin và chitosan.
-Tận dụng phế thải trong chế biến thủy sản để bảo quản thực phẩm. Thành công này còn góp phần rất lớn trong việc giải quyết tình trạng ô nhiễm môi trường do các chất thải từ vỏ tôm gây ra.
2.2.5.2. Phương pháp bảo quản rau quả thực phẩm bằng màng – MAP
Màng nhựa dẻo là loại màng làm từ vật liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ. Loại màng này đã và đang được sử dụng rất phổ biến, hiện nay ở Việt Nam các nhà sản xuất, người tiêu dùng vẫn sử dụng loại màng này là chủ yếu. Trong đó, màng PE được chế tạo khác nhau theo tỉ trọng của nó, ta có loại màng: LDPE– màng PE có tỉ trọng thấp, HDPE: màng PE có tỉ trọng cao, màng PP, …Trước đây người ta sử dụng loại màng này một cách đơn giản, chỉ bao bọc màng xung quanh rau quả tươi ở nhiệt độ lạnh mà không
quan tâm tới quá trình hô hấp của rau quả tươi. Kết quả là thời hạn bảo quản không theo ý muốn, rau quả mau chín và mau dẫn đến tình trạng úng, hư…Với phương pháp này việc ứng dụng sẽ kết hợp với các loại màng PE này là bổ sung khí quyển điều chỉnh (MAP) nhằm khống chế quá trình hô hấp của từng loại rau quả, hạn chế quá trình chín của từng loại rau quả, mục đích là tăng thời gian bảo quản.
Ưu điểm:
Kĩ thuật đóng gói bằng màng MAP đơn giản, rẻ tiền, dễ áp dụng, có thể ba gói những sản phẩm lớn nhỏ khác nhau, áp dụng từ lúc vận chuyển, bảo quản và ngay cả lúc bày bán và có thể quảng cáo ngay trên bao bì.
Nhược điểm:
Bên cạnh những ưu điểm nói trên, phương pháp này cũng có một số nhược điểm sau:
- Cấu tạo của MAP không theo một công thức chung mà phải tuỳ thuộc vào từng loại rau quả, như vậy sẽ tốn công sức cho việc nghiên cứu đời sống của từng loại rau quả tươi.
- Hiện nay phương pháp này cũng chỉ trong tiến trình nghiên cứu, chưa được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ bảo quản rau quả.
Đặc tính của MAP:
Kéo dài độ tươi lâu của sản phẩm nhờ vào sự giảm hô hấp và quá trình lão hóa của sản phẩm mà không hoàn toàn cản trở quá trình hô hấp hiếu khí. Không giống như kiểu đóng gói sát khít vào sản phẩm thì dễ bị xâm nhiễm bởi oxy
và các chất bẩn, MAP có
khả năng kiểm soát
lượng khí lưu chuyển
vào, ra bao bì, nó kéo
dài đáng kể thời gian
bảo quản được an toan. MAP có thể bảo đảm độ tươi của nhiều loại thực phẩm, cũng như tăng độ an toàn thực phẩm và tiện lợi hơn cho người tiêu dùng.
Hình 2.12: Bảo quản cam bằng màng MAP
(Nguồn: http://rausach.com.vn/forum_posts.asp? TID=1638 http://www.rauhoaquavietnam ).
Không phải tất cả các loại màng MAP đều được chế tạo với những đặc tính giống nhau, tùy theo từng loại sản phẩm mà nó bao gói, MAP sẽ có đặc tính thích hợp với loại sản phẩm đó. Các loại rau quả khác nhau thì mức độ hô hấp khác nhau. Do đó, khi chế tạo MAP, phải nắm rõ mức độ hô hấp của các loại rau quả cần bảo quản.
Cách bảo quản rau quả bẳng màng MAP:
hấp. Trong giai đoạn này khí CO2 trong rau quả được tiêu thụ, khi đó nồng độ O2 được tạo ra nhiều, lúc này lượng lúc này lượng đường trong quả được tổng hợp để thúc đẩy quá trình chín của quả, làm giảm tuổi thọ của quả. Do vậy nồng độ O2 cần được hạn chế, khí CO2 tăng lên. Tuy nhiên nếu lượng O2 giảm đi khá nhiều sẽ dẫn đến hô hấp yếm khí làm lên men rượu cũng ảnh hưởng không tốt đến chất lượng của rau quả. Vì vậy, bao bì MAP được thiết kế để ngăn cản có chọn lọc, giúp điều chỉnh được mức độ lưu chuyển của nồng độ O2 và khống chế có hiệu quả nồng độ O2 trong bao bì.
Trước hết ta cần tìm hiểu phản ứng hóa học và hệ số hô hấp ( hệ số hô hấp theo tỉ lệ (CO2/O2 ) ). Hệ hô hấp có thể lớn hơn hay nhỏ hơn hoặc bằng 1… Thường hô hấp có chỉ số là 1 đối với nhiều loại thực phẩm bảo quản trong điều kiện đông lạnh theo tiêu chuẩn thông thường..để làm chậm sự hô hấp, khí CO2 tăng lên có thể ngăn sự phát triển vi sinh vật ở một số thực phẩm và lại có tác dụng như thuốc trừ nấm ở một số thực phẩm khác. Có một vài loại sản
phẩm rất hay nhạy cảm với nồng độ khí CO2 cao, tuy vậy cần xác định mức tối ưu cho mỗi loại sản phẩm.
Nhiệt độ là yếu tố quan trọng nhất, ảnh hưởng quyết định tới mức độ hô hấp của sản phẩm. Ở nhiệt độ bình thường, các sản phẩm chóng hư hỏng. Vì vậy nhiều sản phẩm được làm đông lạnh ở 4,4oC. Hầu hết sản phẩm bị hư hại ở nhiệt độ 11oC.
- Chọn chất liệu bao bì:
Sau các yếu tố trên, thì việc chọn lựa cấu trúc màng bao gói theo những nhu cầu của từng loại rau quả để đáp ứng yêu cầu cũng như vai trò quan trọng trong quá trình bảo quản rau quả. Để tìm ra từng loại màng có cấu trúc thích hợp, cần xem xét các mục dưới đây:
- Có thể lựa chọn loại nhựa như: plastome polyolefin, polyetylen, polypropylen, styren-butadien, etylen-vinyl axetat làm màng bọc bao gói
- Lựa chọn các cấu trúc màng: màng đơn, màng kép, màng nhiều lớp.
- Độ dày màng, tổng độ dày, tỷ lệ giữa các loại màng. - Phụ gia làm chất trơn, chống vón.
- Điều kiện gia công màng, nhiệt độ đùn ép, chế độ xử lý sơ bộ.
- Các polyme có tính thấm nồng độ oxy cao nhất là chất dẻo, nhiệt, rắn plastome, (POP), copolyme etylen vinyl axetat (EVA) và nhựa polyetylen tỉ trọng cực (U LDPE).
POP có khả năng là chất liệu tốt nhất để áp dụng cho MAP, tiếp đó là EVA, ULDPE và các loại polyme khác. Có thể áp dụng ba cấu trúc màng khi sản xuất MAP với khối lượng lớn. Đó là các loại màng đơn, màng nhiều lớp và màng kép. Màng đơn và màng nhiều lớp đều được sản xuất theo phương pháp đùn ép. Màng kép gồm 2 lớp màng tách biệt nhưng được ghép lại với nhau bằng keo dính hay cũng lại nhờ phương pháp đùn ép. Ba cấu trúc trên đều có nhưng ưu nhược điểm khác nhau và sẽ được lựa chọn tùy theo từng trường hợp cụ thể.
Ngoài việc điều chỉnh khí quyển, người ta còn bổ sung thêm một số khí để chống sự oxy hóa và để chống vi sinh vật vào màng. Sau đây là một số ví dụ về màng MAP:
Màng MOTR:
Là một loại màng chất dẻo, cấu trúc có độ thấm khí nhất định. Cấu trúc này có khả năng làm giảm độ hô hấp yếm khí, hạn chế nồng độ ôxy chứa trong bao OTR 2000: Loại bao có độ thấm khí với mức thấm là 2000ml ôxy trong 1giờ/m2. Tương tự đối với OTR 4000.
Cụ thể như trái thanh long, sau khi thu hoạch, bảo quản trong bao OTR kết hợp với nhiệt độ thấp (100C) có thể kéo dài thời gian tồn trữ quả lên đến 49 ngày, tăng gấp ba lần so với quả không được bao gói được thí nghiệm trong cùng điều kiện.
Màng PE
Có độ thấm khí kém nên để tăng chất lượng bảo quản rau quả, phải dùng kỹ thuật đục lỗ. PE 40 có nghĩa là màng có 40 lỗ với đường kính 0,1mm/lỗ.
Nếu bảo quản trong bao PE, cũng ở 100C, có thể tồn trữ quả lên đến 35 ngày, tăng hai so với quả không được
bao gói.
Trong số các loại màng PE ta có các loại màng sau: HDPE, LDPE, LLDPE, PP…Trong đó màng LDPE (dày 50µm) và PP ( dày 25µm) được sử dụng nhiều hơn, tuy nhiên bao LDPE cho rau quả tươi hơn.
Nếu kết hợp xử lý SO2 vớinồng độ 5% trong thời gian 30 phút với việc sử dụng bao bì OTR 2000 hoặc PE ở nhiệt độ thấp (120C) sẽ kéo dài thời gian bảo quản lên 20 ngày, tăng thời gian bảo quản quả, cải thiện màu sắc và không gây tổn thương vỏ quả.
Màng MAP cải tiến
Màng có thành phần chủ yếu (tham gia tạo màng): Tinh bột của chuối, MC (metylxenlulose), gelatin và parafin; phụ gia màng tan được trong nước, tính bám dính cao và có khả năng giữ ẩm là TEA, PG, PVA127. Với các thành phần như thế, màng sau khi có khả năng cô đặc dưới dạng rắn có thể hò tan tốt trong nước dưới
dạng huyền phù để sử dụng khả năng khô nhanh khi hình thành màng (t<10 phút) ở nhiệt độ môi trường.