Sử dụng phần mềm Design Expert 7.0 để thiết kế thí nghiệm quy hoạch thực nghiệm và xử lý số liệu; xử lý thống kê toán học trên phần mềm Excel để xử lý số liệu thực nghiệm.
Nguyên liệu thịt sau xử lý
Chitosan pha cùng natri diaxetat, natri lactat, nisin ở nồng độ tối ưu
Dung dịch phun
Phun sương lên bề mặt miếng thịt Bảo quản ở t0 = 0÷40C
Đánh giá chất lượng sản phẩm: cảm quan, độ pH, NH3, khả năng giữ nước, độ hao hụt khối lượng, tổng số vi sinh
vật hiếu khí, Enterobacteriaceae, Staphylococcus aureus
ĐC
Chương 3- KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đánh giá chất lượng thịt nguyên liệu ở thời điểm trước khi xử lý và bảo quản
Các mẫu thịt sau khi thu mua ở chợ vào đầu giờ sáng (6÷7h), đánh giá các chỉ tiêu hóa lý, vi sinh vật của thịt nhằm sơ bộ biết được giá trị dinh dưỡng, chất lượng sản phẩm trong thời gian bảo quản. Các chỉ tiêu được tiến hành lặp lại 3 lần cho mỗi chỉ tiêu và kết quả được thể hiện ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Khảo sát một số tính chất của nguyên liệu thịt trước khi xử lý và bảo quản
TT Tên chỉ tiêu Giá trị đo
1 pH 6,07 ± 0,14
2 Hàm lượng NH3 (mg/100g) 27,33 ± 1,43 3 Phản ứng định tính dihydro sunphua (H2S) Âm tính 4 Độ ẩm (%) 71,67 ± 2,87 5 Hàm lượng lipit (%) 6,23 ± 0,38 6 Hàm lượng protein (%) 18,3 ± 1,9 7 Tổng số vi sinh vật hiếu khí (log CFU/g) 4,96 ± 0,18
8 Enterobacteriaceae (log CFU/g) 3,82 ± 0,26
9 Staphylococcus aureus (log CFU/g) 1,95 ± 0,24
Qua bảng ta thấy chỉ tiêu hóa lý như pH, hàm lượng NH3, phản ứng định tính với H2S, độ ẩm, hàm lượng lipit, protein đều nằm trong giới hạn cho phép theo TCVN 7046: 2009.
Chỉ tiêu cảm quan của thịt: bề mặt của thịt khô, sạch, mặt cắt mịn, có độ đàn hồi, ấn ngón tay vào thịt không để lại dấu ấn trên bề mặt thịt khi bỏ tay ra. Có màu và mùi đặc trưng của sản phẩm không có mùi lạ.
Chỉ tiêu vi sinh vật gần vượt giới hạn cho phép, nguyên nhân là do: thực trạng giết mổ ở các cơ sở giết mổ chủ yếu là thủ công, vận chuyển bằng phương tiện thô sơ, khi bày bán sản phẩm không cóphương tiện bao che nên dễ bị nhiễm vi sinh vật từ môi trường bên ngoài. Lượng vi sinh vật có trong thịt tăng nhanh, không đảm
bảo an toàn cho người tiêu dùng. Do đó, cần phải nghiên cứu biện pháp bảo quản để giảm sự hư hỏng của thịt do nhiễm vi sinh vật và kéo dài thời gian bảo quản là rất cần thiết.
3.2. Nghiên cứu bảo quản nguyên liệu thịt bằng dung dịch chitosan riêng rẽ
Chất lượng cảm quan, chỉ tiêu hóa lý, chỉ tiêu vi sinh vật là những tiêu chuẩn để đánh giá chất lượng sản phẩm trong thời gian bảo quản cũng như trong chế biến, nhưng nó lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có tác dụng của các chất phụ gia. Các mẫu thịt được phun sương dung dịch chitosan lên bề mặt ở các nồng độ: 0,1%, 0,3%, 0,5%, 0,7%, 0,9% cùng với mẫu ĐC được bao gói hút chân không và bảo quản lạnh ở nhiệt độ 0÷40C. Các mẫu thí nghiệm gồm: M-1; M-2; M-3; M-4; M-5 và mẫu ĐC. Sau 2 ngày, 4 ngày, 6 ngày, 8 ngày, 11 ngày tiến hành đánh giá chất lượng qua các chỉ tiêu: cảm quan, độ pH, NH3, khả năng giữ nước, độ hao hụt khối lượng, tổngsố vi sinh vật hiếu khí, Enterobacteriaceae, Staphylococcus aureus. Kết quả được thể hiện ở đồ thị hình 3.1÷3.7.
* Biến đổi pH
Hình 3.1. pH của các mẫu thịt xử lý bằng dung dịch chitosan có nồng độ khác nhau
Giá trị pH đánh giá chất lượng của thịt trong quá trình bảo quản. Kết quả biến đổi pH được thể hiện ở hình 3.1. Từ đồ thị hình 3.1 ta thấy chỉ số pH thịt ở tất cả các mẫu thí nghiệm tăng dần theo thời gian bảo quản. Mẫu đối chứng có giá trị pH tăng nhanh so với các mẫu sử dụng dung dịch chitosan. Điều này cũng dễ hiểu
là thời gian bảo quản càng dài sự phân hủy protein của thịt do vi sinh vật tăng nhanh làm tăng nhanh sự tích tụ các sản phẩm phân hủy mang tính kiềm khiến pH tiếp tục tăng lên. Mẫu M-1, M-2, M-3 có sự tăng pH nhanh hơn so với các mẫu M-4, M-5. Mẫu ĐC chỉ sau 2 ngày bảo quản giá trị pH vượt quá giới hạn cho phép, mẫu M- 1sau 3 ngày bảo quản giá trị pH vượt quá giới hạn cho phép, mẫu M-2 sau 4 ngày, mẫu M-3 sau 5 ngày, mẫu M-4, M-5 sau 6 ngày bảo quản giá trị pH vượt quá giới hạn cho phép.
Tóm lại pH của thịt đều biến đổi tăng dần ở tất cả các mẫu thí nghiệm và tăng nhanh trong thời gian bảo quản. Các mẫu sử dụng chitosan đều có tác dụng hạn chế biến động pH của thịt tốt hơn so với mẫu đối chứng, trong đó mức tăng pH ở các mẫu M-4, M-5 có xu hướng chậm hơn so với các mẫu M-1 và M-2, M-3; thời gian bảo quản ở mẫu M-4, M-5 khoảng 6 ngày.
* Biến đổi NH3
Trong quá trình bảo quản dưới tác dụng của enzyme và sự xâm nhập của vi sinh vật, protein và một số chất dinh dưỡng khác của thịt bị phân hủy. Mức độ phân hủy có thể được đánh giá thông qua lượng NH3 có trong thịt tăng lên theo thời gian bảo quản. Kết quả biến đổi hàm lượng NH3được biểu diễn ở hình 3.2
Hình 3.2. NH3 của các mẫu thịt xử lý bằng dung dịch chitosan có nồng độ khác nhau
Hàm lượng NH3 ở tất cả các mẫu đều tăng dần theo thời gian bảo quản với mức độ tăng chậm ở 4 ngày đầu và nhanh dần ở khoảng thời gian từ 8÷11 ngày. Trong đó hàm lượng NH3ở mẫu đối chứng tăng nhanh hơn so với các mẫu có phun dung dịch chitosan và mẫu M-5 có hàm lượng NH3 tăng chậm nhất. Ở mẫu đối chứng chỉ sau 2 ngày bảo quản hàm lượng NH3vượt quá giới hạn cho phép. Ở mẫu M-2 sau 4 ngày bảo quản hàm lượng NH3 vượt quá 35mg/100g. Mẫu M-3 sau 5 ngày bảo quản hàm lượng NH3 lớn hơn35mg/100g. Ở mẫu M-4 và M-5 hàm lượng NH3 lớn hơn 35mg/100g sau 7 ngày bảo quản. Ở ngày thứ 8 trở đi hàm lượng NH3
tăng nhanh ở các mẫu thí nghiệm. Điều này có thể giải thích do sau thời gian 6 ngày bảo quản trong thịt đã có những biến đổi phân giải sâu sắc thành phần protein của thịt. Lúc này các thành phần kháng khuẩn tự nhiên đã giảm dần tác dụng, VSV xâm nhập từ bên ngoài đủ thời gian thích nghi với môi trường, phân hủy protein khiến nồng độ NH3 tăng nhanh dần so với 4 ngày đầu bảo quản. Kết quả phân tích cũng cho thấy dung dịch chitosan có khả năng ngăn cản sự xâm nhập của VSV vào thịt, dung dịch chitosan tương ứng với M-4 và M-5 tốt hơn so với dung dịch chitosan của M-1 và M-2, M-3 khi bảo quản ở nhiệt độ 0÷40C.
Tóm lại hàm lượng NH3 trong thịt tăng dần theo thời gian bảo quản. Ở mẫu sử dụng chitosan mức độ tăng hàm lượng NH3 chậm hơn so với ĐC. Hiệu quả bảo quản thịt thông qua chỉ số hàm lượng NH3 có trong thịt của dung dịch chitosan 0,7% và 0,9% tốt hơn so với dung dịch chitosan 0,1%, 0,3% và 0,5%.
* Hao hụt khối lượng
Đối với thịt nguyên liệu, tỷ lệ hao hụt khối lượng là một chỉ tiêu chất lượng khá quan trọng. Mặc dù không trực tiếp phản ánh chất lượng của thịt nhưng trong cùng một điều kiện bảo quản thông qua chỉ tiêu này có thể gián tiếp biết được mức độ biến đổi về sinh hóa, vi sinh của thịt làm ảnh hưởng đến thời gian bảo quản của thịt.
Kết quả xác định phần trăm hao hụt khối lượng của các mẫu thí nghiệm sau 11 ngày bảo quản được trình bày ở đồ thị hình 3.3.
Hình 3.3. Tỷ lệ hao hụt khối lượng của các mẫu thịt xử lý bằng dung dịch chitosan có nồng độ khác nhau
Qua đồ thị hình 3.3 cho thấy phần trăm hao hụt khối lượng ở tất cả các mẫu đều tăng lên theo thời gian bảo quản. Mức độ hao hụt khối lượng ở mẫu đối chứng lớn hơn so với các mẫu sử dụng chitosan. Điều này cũng dễ hiểu vì hao hụt khối lượng là do sự thoát hơi nước từ thịt ra ngoài môi trường trong suốt thời gian bảo quản. Ở các mẫu sử dụng chitosan đã hạn chế sự thoát hơi nước; nhờ vậy mức độ hao hụt khối lượng thấp hơn so với các mẫu không dùng chitosan.
Tỷ lệ hao hụt khối lượng ở mẫu ĐC > M-1 > M-2 > M-3 > M-4 > M-5, và tăng nhanh theo thời gian bảo quản. Cơ chế tác dụng hạn chế sự giảm hao hụt khối lượng của chitosan đối với thịt được giải thích như sau: chitosan là một polymer tích điện dương, nó có khả năng hút các phần tử mang điện tích trái dấu. Vì vậy, khi chitosan tiếp xúc bề mặt thực phẩm đã tạo liên kết với các phần tử protein bởi các nhóm NH3+. Các liên kết này đã làm gia tăng khả năng tương tác với nước của hệ thống và kết quả là trong quá trình bảo quản hiện tượng mất nước nội phân tử xảy ra rất chậm. Điều này đã hạn chế được sự biến tính không thuận nghịch protein và làm tăng khả năng giữ nước của protein có trong sản phẩm.
Như vậy dung dịch chitosan có nồng độ 0,1÷0,9% đã có tác dụng hạn chế đáng kể hao hụt khối lượng của thịt nguyên liệu trong quá trình bảo quản. Trong đó 2 mẫu với nồng độ chitosan 0,7% và 0,9% có khả năng hạn chế hao hụt khối lượng tốt hơn so với chitosan 0,1%, 0,3% và 0,5%.
* Khả năng giữ nước
Khả năng giữ nước của thịt phản ánh mức độ hao hụt khối lượng của nguyên liệu thịt trong quá trình bảo quản.
Hình 3.4. Khả năng giữ nước của các mẫu thịt xử lý bằng dung dịch chitosan có nồng độ khác nhau
Từ đồ thị hình 3.4 ta thấy diện tích vùng loang chất lỏng tăng nhanh theo thời gian bảo quản. Mẫu sử dụngchitosan có nồng độ 0,7% và 0,9% thấp hơn so với mẫu sử dụng chitosan có nồng độ 0,1%, 0,3% và 0,5%. Các mẫu sử dụng chitosan có sự mất nước thấp hơn so với mẫu đối chứng là dodung dịch chitosan có ưu điểm là hạn chế mất nước thực phẩm. Cơ chế tác dụng hạn chế sự giảm mất nước của chitosan đối với thịt được giải thích như sau: chitosan là một polymer tích điện dương, nó có khả năng hút các phần tử mang điện tích trái dấu. Vì vậy, khi chitosan tiếp xúc bề mặt thực phẩm đã tạo liên kết với các phần tử protein bởi các nhóm NH3+. Các liên kết này đã làm gia tăng khả năng tương tác với nước của hệ thống và kết quả là trong quá trình bảo quản hiện tượng mất nước nội phân tử xảy ra rất
chậm. Điều này đã hạn chế được sự biến tính không thuận nghịch protein và làm tăng khả năng giữ nước của protein có trong sản phẩm.
* Tổng số vi sinh vật hiếu khí
Như chúng ta đã biết, vi sinh vật là một trong các nguyên nhân chính làm hư hỏng sản phẩm. Số lượng vi sinh vật tăng theothời gian bảo quản được thể hiện ở hình 3.5.
Hình 3.5. Tổng số vi sinh vật hiếu khí của các mẫu thịt xử lý bằng dung dịch chitosan có nồng độ khác nhau
Đối với các mẫu xử lý chitosan, tỷ lệ phần trăm tiêu diệt VSV tổng số lớn hơn mẫu ĐC, điều này có thể lý giải như sau:
Thứ nhất, theo nghiên cứu của Sudarshan và các tác giả (1992), Roller và Covill (1999), Rhoades và Roller (2000), No và cộng sự (2002) cho rằng, chitosan là một polymer có hoạt tính sinh học cao, nó có tác dụng tiêu diệt VSV ở phạm vi rất rộng từ các vi khuẩn, nấm men và nấm mốc. Nghiên cứu này cũng giống với kết quả của hầu hết các tác giả nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn của chitosan. Hầu hết các giả thuyết cho rằng khả năng tiêu diệt VSV của chitosan là do làm thay đổi tính thấm màngtế bào, bởi vì, có sự tương tác giữa phân tử chitosan mang điện tích (+) của nhóm NH3+ và màng tế bào VSV mang điện tích (-). Sự tương tác này gây ra sự rò rỉ protein và các phần tử nội bào khác và dẫn đến sự chết của tế bào (Young
and others 1982; Leuba and St¨ossel1986; Papineau and others 1991; Sudarshan and others 1992; Fang and others 1994) [36].
Một số tác giả khác cho rằng, cơ chế kháng VSV là do sự tương tác của sản phẩm phân hủy với DNA của vi khuẩn, nó gây ra sự hạn chế quá trình tổng hợp mRNA và protein của tế bào VSV. Ngoài ra, chitosan có thể ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn do có khả năng lấy đi các ion kim loại quan trọng như Cu2+, Co2+, Cd+
của tế bào vi khuẩn nhờ hoạt động của các nhóm amino trong chitosan có thể tác dụng với các nhóm anion của bề mặt thành tế bào. Như vậy vi sinh vật sẽ bị ức chế phát triển do sự mất cân bằng liên quan đến các ion quan trọng (Hadwiger và Loschke 1981; Hadwiger và cộng sự 1986; Sudarshan và cộng sự 1992) [25].
Cuero và cộng sự (1991) cũng cho rằng, nhờ tác dụng của những nhóm NH3+
trong chitosan lên các vị trí mang điện âm ở trên màng tế bào vi sinh vật dẫn đến quá trình trao đổi chất qua màng tế bào bị ảnh hưởng. Lúc này, vi sinh vật không thể nhận các chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển bình thường của nó dẫn đến mất cân bằng giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào. Cuối cùng dẫn đến sự chết của tế bào.
Thứ hai, khi phun dung dịch chitosan sẽ tiêu diệt các VSV trên bề mặt thịt (theo cơ chế ở trên), một phần có tác dụng ngăn chặn sự tiếp xúc của thực phẩm với môi trường ngoài, vì vậy, hạn chế được sự xâm nhập của VSV từ môi trường vào trong thực phẩm. Đây cũng là nguyên nhân tại sao các mẫu xử lý chitosan lại có số lượng VSV tổng số thấp hơn mẫu đối chứng.
Tuy vậy, ở các mẫu xử lýchitosan có nồng độ khác nhau thì mức độ tiêu diệt VSV là khác nhau thể hiện, nồng độ dung dịch càng cao thì khả năng tiêu diệt VSV càng mạnh. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài thì nồng độ dung dịch chitosan 0,7% và 0,9% tiêu diệt VSV tổng số tốt hơn dung dịch chitosan 0,1%, 0,3% và 0,5%. Kết quả nghiên cứu này cũng phù hợp với nghiên cứu của Trần Thị Luyến và cộng sự (2004) về ảnh hưởng của chitosan lên VSV tổng số trong quá trình bảo quản cá Ồ, ở đây tác giả cho rằng ở các nồng độ chitosan 1,5% và 2% đều có tác
dụng tốt đến hiệu quả tiêu diệt VSV hơn các nồng độ chitosan 0,5% và 1% [21],[35]. Ngoài ra, các tác giả: Uchida và cộng sự (1989), Jeon và cộng sự (2001), Sudarshan và các tác giả (1992), Roller và Covill (1999), Shahidi (1999), Rhoades và Roller (2000) cũng nghiên cứu và cho rằng, chitosan có tác dụng hiệu quả đến tiêu diệt VSV, khả năng kháng khuẩn của chitosan tốt hơn kháng nấm. Tuy vậy, khả năng tiêu diệt VSV của chitosan còn phụ thuộc vào độ deacetyl (Tsai và cộng sự 2002), trọng lượng phân tử, loài VSV, nồng độ dung dịch của chitosan, ở nồng độ dung dịch càng cao khả năng tiêu diệt VSV càng mạnh và ngược lại (No và cộng sự 2002).
Như vậy, với kết quả nghiên cứu trên cho thấy khả năng tiêu diệt VSV của chitosan phụ thuộc vào nồng độ của chitosan, cụ thể ở đây, nồng độ dung dịch chitosan 0,7% và 0,9% có khả năng tiêu diệt VSV mạnh hơn so với nồng độ chitosan 0,1%, 0,3% và 0,5%. Với nồng độ chitosan 1% chắc có khả năng kháng cao hơn tuy nhiên ở nồng độ này độ nhớt khá cao nên khó phun sương đều lên bề mặt thịt tươi.
* Enterobacteriaceae
Tiến hành kiểm tra thay đổi của Enterobacteriaceae trên mẫu đối chứng và