Đã có rất nhiều nghiên cứu về việc ứng dụng chitosan để bảo quản trái cây, một số nghiên cứu đã thu được những thành công nhất định
Sau đây là một số nghiên cứu tiêu biểu: 1.2.4.1. Các nghiên cứu trong nước
• Qui trình nghiên cứu bảo quản xoài được Sở Khoa học và Công nghệ TP Cần Thơ nghiệm thu đầu năm 2007. Nông trường Sông Hậu – nơi nghiên cứu hiện có 150.000 cây xoài cát Hòa Lộc, trung bình, mỗi hộ có 80-100 cây. Với sản lượng hàng năm lên đến cả hàng nghìn tấn xoài sản phẩm. Xoài Cát Hòa Lộc có vỏ mỏng nên khó bảo quản lâu và vận chuyển xa, gây khó khăn cho việc xuất khẩu. Tiến sĩ Toàn cùng các cộng sự đã nghiên cứu khắc phục hạn chế trên bằng cách xử lý chần nước nóng để ngăn bệnh thán thư và ruồi đục trái. Biện pháp này giúp đảm bảo sản phẩm đạt chất lượng theo yêu cầu kiểm dịch thực vật cho cây ăn trái. Sau đó, trái được nhúng vào dung dịch Chitosan, tạo nên một lớp màng bao phủ mỏng có tác dụng chống mất ẩm, giảm hao hụt trọng lượng và kéo dài thời gian tồn trữ. Qua các thí nghiệm, xoài được tồn trữ tốt nhất là ở nhiệt độ lạnh từ 10-12 0C. Kết luận: “Qua quá trình xử lý và tồn trữ, trái xoài được bảo quản tốt nhất trong 4 tuần, thậm chí có khả năng kéo dài 6 tuần, có thể vận chuyển và phân phối đi xa”.
• Qua nhiều nghiên cứu các nhà khoa học đã đưa ra qui trình bảo quản trái quýt đường với thời gian tồn trữ đến 8 tuần. Đó là bảo quản trái bằng cách bao màng Chitosan ở nồng độ 0,25% kết hợp với bao Polyethylene (PE) đục 5 lỗ với đường kính mỗi lỗ 1 mm và ghép mí lại bằng máy ép. Sau đó, bảo quản ở nhiệt độ12○C. Với phương pháp này, phẩm chất bên trong trái như: hàm lượng đường, hàm lượng vitamin C... luôn ổn định, tỷ lệ hao hụt trọng lượng thấp, màu sắc vỏ trái đồng đều và đẹp.
Trần thị Luyến Khoa Chế Biến, Trường Đại Học Nha Trang đã đưa ra một số kết luận sau:
Lần dầu tiên các dẫn liệu khoa học được đưa ra trên cơ sở nghiên cứu một cách chi tiết đầy đủ về khả năng bảo quản nông thủy sản của chitosan,OS(chitosanolygosacharide) trên các đối tượng cá ồ, cam, quýt, cà chua, hành tím và dứa quả, thịt heo, thịt bò, cá ngân, và xúc xích
• Qua nghiên cứu của Châu Văn Minh và cộng sự thuộc Viện Hoá học các hợp chất tự nhiên, Trung tâm Khoa học Tự nhiên và Công nghệ Quốc gia đã điều chế được chế phẩm BQ-1 với nguyên liệu chính là chitosan có tác dụng bảo quản quả tươi (cà chua, nho vải, chuối,…) rất tốt. Chế phẩm này có tác dụng chống mốc, chống sự phá huỷ của một số nấm men, vi sinh vật gram âm trên các loại hoa quả.
• Mới đây nhất, tại Đại học Thủy sản Nha Trang, các kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Trần Thị Luyến, Nguyễn Trọng Bách cho thấy chitosan có thể kết hợp với các phụ liệu tinh bột hồ hóa, sorbitol và PVA (polyvinyl acetate) để tạo màng bao có đặc tính cơ lý khá tốt (mềm dẻo và độ bền đứt cao) có khả năng đáp ứng yêu cầu bao gói thực phẩm. Đồng thời khi sử dụng màng bao chitosan tạo thành để bao gói thịt bò tươi, kết quả cũng cho thấy màng bao chitosan đã làm giảm đáng kể nồng độ vi sinh vật tổng số trên bề mặt thịt bò khi bảo quản ở nhiệt độ 0-5ºC [5].
MỘT SỐ KẾT LUẬN CỤ THỂ
* Với nồng độ chitosan hợp lý từ 1,5 –2 % đã không ảnh hưởng đến chất lượng cảm quản của quả sau thu hoạch, đồng thời lại có tác dụng làm cho trọng lượng của quả ít bị hao hụt. Từ đó cho thấy, có thể sử dụng chitosan hoặc chitosan kết hợp thêm phụ liệu để bảo quản giữ tuơi các loại quả cho hiệu quả khá rõ ràng
* Cam tươi đạt độ chín kỹ thuật đem nhúng trong dung dịch chitosan 1,5 %, hong khô và bảo quản đựơc 25 ngày ở nhiệt độ thường, 36 ngày ở nhiệt độ lạnh 8-10 0C, vẫn đạt được độ tươi theo tiêu chuẩn nguyên liệu chế biến.
* Quýt tươi đem nhúng trong dung dịch chitosan 1,5 %, hong khô và bảo quản đựoc 15 ngày ở nhiệt độ thường, 32 ngày ở nhiệt độ lạnh 8-10 0C, vẫn đạt được độ tươi theo tiêu chuẩn nguyên liệu chế biến.
* Hành tím được nhúng trong dung dịch chitosan 1,5 %, hong khô và bảo quản đựơc 56 ngày ở nhiệt độ thường, vẫn đạt được tiêu chuẩn nguyên liệu chế biến.
* Chitosan có tác dụng làm giảm đáng kể số lượng vi sinh vật tổng số trên bề mặt thực phẩm. Với hàm lượng 1,5 % đã giảm số lượng vi sinh vật trên bề mặt cam là 93 %, trên bề mặt quýt là 96 %, v.v.
* Dứa quả chín kỹ thuật đem nhúng trong dung dịch chitosan 1,5 % có phụ liệu benzoat natri 0,1 %, hong khô và bảo quản được 15 ngày ở nhiệt độ thường và 35 ngày ở nhiệt độ lạnh 8-10 0C, vẫn đạt được độ tươi theo tiêu chuẩn nguyên liệu chế biến. Trường hợp xử lý bằng olygoglucosamin 1% với phụ liệu benzoat natri 0,1 % thì giữ tươi được 12 ở nhiệt độ thường và 40 ngày ở nhiệt độ 8-10 0C.
1.2.4.2. Các nghiên cứu nước ngoài
Nhóm nghiên cứu B. Ratanachinakorn, W. KumsiriBuchsapawanich, J. Singto đã xây dựng chế độ bảo quản trái cây bằng chitosan, theo nghiên cứu nồng độ chitosan phù hợp là 1-2%
Nhóm tác giả: Nurrachman, Purwoko, B. S., Susanto, S., Sutrisno thuộc Department of Agronomy, Bogor Agricultural University, Darmaga, Bogor 16680, Indonesia nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản táo và đã đưa ra kết luận: sử dụng chitosan với nồng độ 0.5, 1.0 và 1.5% và bảo quản ở nhiệt độ phòng đã làm giảm 1,5% sự hao hụt khối lượng so với mẫu không dùng chitosan
Nhóm nghiên cứu: Yoshii Fumiko, Kume Tamikazu, Nhật Bản đã nghiên cứu bảo quản xoài bằng chitosan và chỉ ra rằng: sau 15 ngày bảo quản ở nhiệt độ thường xoài vẫn giữ được màu sắc tự nhiên, tươi và mất đi 10% khối lượng
Các tác giả S. Bautista-Baños. M. Hernández-López, E. Bosquez-Molina C. L. Wilson từ Mexico đã nghiên cứu tác dụng kháng nấm của chitosan: ở nồng độ 1.5%-3% chitosan có khả năng kháng nấm C. gloeosporioides có trên táo mà không ảnh hưởng tới nồng độ chất rắn tổng số và sự hao hụt khối lượng quả trong suốt quá trình bảo quản
Svetlana Zivanovic, John R. Mount, Frances A. Draughon, Carl E. Sams đến từ khoa công nghệ thực phẩm trường đại học Tennessee nghiên cứu ứng dụng chitosan và chitosan có bổ xung tinh dầu làm màng bao bảo quản dâu tây và nho: các tác giả đã dùng chitosan 1% ,chitosan 1% kết hợp với 4% tinh dầu làm màng bao quả và bảo quản ở nhiệt độ 4ºC, đánh giá sự phát triển của nấm mốc bằng phương pháp nuôi cấy trên canh tường thạch Rose Bengal agar trong 3 ngày. Nghiên cứu đã đưa ra một số kết luận sau: sau 9 ngày bảo quản số tế bào nấm mốc đếm được lần lượt là: 4.40, 2.90,và 0 cfu/mL ứng với các mẫu không dùng chitosan, có dùng chitosan và chitosan kết hợp với tinh dầu. sự phát triển của nấm mốc trên dâu tây sau 18 ngày bảo quản là 3.87 cfu/mL giảm đi nhiều so với 4,33 cfu/mL khi không dùng chitosan. Khi phân tích hàm lượng khí etylen thoát ra trong quá trình bảo quản thu được các kết quả sau: Lượng khí ethylen giảm từ 0.187 μL/kg.h xuống 0.028 and 0.012 μL/kg.h khi bảo quản bằng chitosan và chitosan có kết hợp tinh dầu.
Như vậy chitosan có khả năng làm giảm và ức chế sự phát triển của nấm mốc, ngoài ra các quá trình sinh lý của quả cũng giảm xuống làm quả bảo quản được lâu hơn, chitosan có khả năng dùng kết hợp với các hóa chất bảo quản khác để tăng hiệu quả bảo quản Năm 1996 các tác giả Lee SH, No HK, Jeong YH đã công bố kết quả bước đầu
nghiên cứu sử dụng dung dịch chitosan trong bảo quản trứng.
Năm 2003 nhóm các tác giả S. D. Bhale, H. K. No, W. Prinyawiwatkul, K. Nadarajah, A. J. Farr, S. P. Meyers thuộc 2 trường Đại học Louisiana của Mỹ và Đại học Daegu, Hayang Hàn Quốc đã cùng tiến hành nghiên cứu sử dụng màng phủ chitosan kéo dài thời gian sử dụng trứng. Kết quả cho thấy bằng việc sử dụng dung dịch tạo màng với các nồng độ chitosan 1và 2% (trong acid acetic) sau 5 tuần bảo
quản ở 250C trứng có các chỉ số chất lượng biến đổi chậm hơn so với mẫu đối chứng.
Ngoài ra còn có rất nhiều nghiên cứu khác thực hiện trên các loại hoa quả khác nhau, đối chứng ở các nhiệt độ khác nhau đều đã đưa ra những điều kiện bảo quản tối ưu khi sử dụng chitosan.
1.3 TỔNG QUAN QUẢ CÀ CHUA
1.3.1. Nguồn gốc
Cà chua thuộc ngành Magnoliophyta họ Cà (Solanaceae), tên khoa học là Lycopersicum esculentum, bắt nguồn ở vùng Andes (Peru, Ecuado, Bolivia) xa xôi ở Nam Mỹ, cà chua được người Tây Ban Nha đem về châu Âu từ thế kỷ 16 và gọi tên theo tiếng thổ dân Mỹ là "tomato".
Các nhà thực vật học xếp cà chua vào họ cà chung nhóm với loại cà gây độc chết người, đó là cà độc dược. Vì nghĩ rằng cà chua tuy có màu đỏ đẹp nhưng độc nên người ta chỉ trồng làm cảnh và đặt cho nó biệt danh "trái đào của chó sói". Đến năm 1776, cà chua còn được thực dân Anh âm ưu cùng đầu bếp riêng của tướng George Washington dùng làm thực phẩm để đầu độc vị tướng tài ba này. Thế nhưng dù ăn hết cả món ăn được nấu với "cà độc" tướng Washington vẫn bình yên vô sự và còn đánh thắng thực dân Anh để trở thành Tổng thống đầu tiên của Hiệp Chủng Quốc Hoa Kỳ. Sở dĩ cà chua bị nỗi oan như thế là vì quả cà chua còn xanh có chứa một loại alcaloid độc tố tên là solanin và khi cà chua chín thì độc tố này không còn.
Mãi đến năm 1778, cà chua mới được xem là trái cây ăn được. Cách mạng Pháp, cà chua lên ngôi và được gọi bằng tên mỹ miều "táo vàng", "táo tình yêu" và có mặt trong các thực đơn của nhà hàng Paris. Đầu thế kỷ 20, cà chua được di thực vào nước ta rồi sau đó được trồng và thu hoạch theo diện rộng.
1.3.2. Hình thái
Cây cà chua có 2 loại hình sinh trưởng: có hạn và vô hạn. Cà chua là cây dài ngày, tự thụ phấn. Quả cà chua mọng, khi chín có màu vàng hoặc đỏ, có nhiều hình dạng: tròn, dẹt, có cạnh, có múi…
Cây cà chua có thể sinh trưởng trên nhiều loại đất khác nhau như đất sét, đất cát, đất pha cát,có độ pH= 6 - 6,5. Đất có độ ẩm cao và ngập nước kéo dài sẽ làm giảm khả năng sinh trưởng của cây cà chua. Nhiệt độ thích hợp cho cà chua để đạt năng suất cao, chất lượng tốt là khoảng 21 – 240C và thời tiết khô. Tuỳ đặc trưng giống và điều kiện thời tiết, quả cà chua chín ở độ tuổi 30-35 ngày.Trong quá trình chín cà chua phải qua các thời kỳ sau đây:
-Thời kỳ quả xanh: Quả và hạt phát triển chưa hoàn chỉnh. Màu quả xanh hoàn toàn. Nếu thu hái quả ở thời kỳ này và thông qua các phưng pháp thúc chín thì quả chín không bình thường, quả không có hương vị, không có mầu sắc đặc trưng của giống.
-Thời kỳ chín xanh (Green): Chất keo bao quanh hạt được hình thành. Quả phát triển đầy đủ về kích thước, quả chưa có mầu hồng hoặc màu vàng. Nếu đem thúc chín thì quả sẽ thể biện mầu sắc của giống.
-Thời kỳ chín vàng (Breaker): Đỉnh quả xuất hiện màu vàng hoặc màu hồng với diện tích bề mặt chiếm khoảng 10%.
-Thời kỳ chuyển màu (Turning): Diện tích bề mặt từ 10-30% có mầu vàng hoặc đỏ. - Thời kỳ chín hồng (Pink): Diện tích bề mặt quả từ 30-60% có mầu hồng nhạt hoặc mầu vàng.
- Thời kỳ quả hồng hoặc đỏ (Light Red): Diện tích bề mặt quả từ >60-90% có mầu vàng hoặc đỏ.
- Thời kỳ quả chín đỏ (Red): Diện tích bề mặt từ trên 90% trở lên có màu đỏ.
Trên đây là những thời kỳ quan trọng của quá trình chín. Từ khi chín xanh đến chín tổng hợp thời gian khoảng 10-12 ngày. Sau đó quả chín hoàn toàn và có mầu đỏ thâm nhưng quả còn chắc, cứng. Nếu dùng làm thực phẩm là thích hợp nhất và được người tiêu dùng ưa chuộng. Khi quả mềm thì vẫn sử dụng được, nhưng cắt lát sẽ khó khăn. Quả chín mềm dùng để lấy hạt giống là thích hợp, thịt quả dùng để chế biến cà chua cô đặc hoặc tương cà chua rất tốt.
Để bảo quản cà chua có thể được thu hoạch khi quả đạt độ chín xanh (Green) hoặc chín vàng (Breaker). Khi thu hái cà chua bằng tay, do va đập trong khi sắp xếp, vận chuyển, quả bị sây sát, bị giập sẽ là môi trường tốt cho bệnh hại xâm nhiễm, hô hấp tăng lên gây hư thối và giảm chất lượng. Vì vậy thao tác khi thu hái, sắp xếp và vận chuyển phải hết sức nhẹ nhàng. Kịp thời loại bỏ những quả bị giập nát v.v... Hiện nay ở các vùng cà chua thu hoạch bằng phương pháp thủ công.
Cà chua thường được giấm chín ở nhiệt độ khoảng 20oC và bảo quản trên 12oC. Nhiệt độ thích hợp cho bảo quản phụ thuộc vào trạng thái của nguyên liệu ban đầu: cà chua xanh thích hợp với nhiệt độ bảo quản từ 18-220C độ ẩm 90-95% trong vòng từ 1-3 tuần. Quả chín thích hợp với nhiệt độ bảo quản từ 13-150C, độ ẩm 90-95% trong 4-7 ngày. Không nên bảo quản cà chua chín dưới 100C và cà chua xanh dưới 130C vì ở nhiệt độ này cà chau không chín được và màu sắc bị biến đổi.
1.3.3. Tình hình sản suất và tiêu thụ cà chua trên thế giới và ở Việt Nam
trên thế giới ước đạt 125 triệu tấn trong đó 83 triệu tấn đến từ các nước đang phát triển và Ấn Độ thu hoạch khoảng 7,6 triệu tấn. Châu Á là khu vực trồng nhiều cà chua nhất 1,19-1,22 triệu ha và cũng là nơi có sản lượng cao nhất 26,7-28,5 triệu tấn. Vào năm 2005 Mexico, Mỹ và Thổ Nhĩ Kỳ là những nước đứng đầu về sản xuất, tiêu thụ các sản phẩm từ cà chua. Các nước trồng nhiều nhất là: Trung Quốc (333.300 ha), Ấn Độ (350.000 ha), Ai Cập (140.000 ha), Thái Lan (12.000 ha). Riêng ở Việt Nam, cây cà chua được xếp vào các loại rau có giá trị kinh tế cao, diện tích trồng cà chua lên đến chục ngàn ha, tập trung chủ yếu ở đồng bằng và trung du phía Bắc. Hiện nay có một số giống chịu nhiệt mới lai tạo chọn lọc có thể trồng tại miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ nên diện tích ngày càng được mở rộng. Nhiều giống cà chua lai ghép chất lượng tốt được phát triển mạnh ở Đà Lạt, Lâm Đồng. Một số giống cà chua chất lượng đã được xuất khẩu ra thị trường thế giới.
Diện tích trồng cà chua của Việt Nam những năm gần đây vào khoảng 10.000-12.000 ha mỗi năm. Vùng sản xuất chính là đồng bằng sông Hồng, Đà Lạt, thành phố Hồ Chí Minh. Hơn 70% sản lượng cà chua (khoảng 80.000 tấn) được thu hoạch trong vụ đông xuân (tháng12-3). Theo số liệu của Bộ NN&PTNT, diện tích trồng cà chua trong 3 năm 1996-1998 đều có sự gia tăng, mức rung bình là 10%/năm. Năng suất cà chua trung bình ở Việt Nam còn thấp, chưa ổn định, thực tế qua 3 năm gần đây: 1996 là 15,74 tấn/ha; 1997 là 16,60 tấn/ha và năm 1998 là 16,4 tấn/ha. Dự báo diện tích cà chua sẽ tăng mạnh trong những năm tới.
Nếu có biện pháp bảo quản tốt thì ngoài việc cung cấp cho thị trường trong nước còn có thể suất khẩu sang các nước Châu Âu ở dạng tươi mà thời điểm đó họ không sản xuất