6. Cấu trúc luận văn
1.2.9.Ứng dụng Chitosan làm màng bao bảo quản trái cây
Thƣờng thì trái Thanh Long có thời gian bảo quản sau thu hoạch rất ngắn, khoảng 3-4 ngày ở nhiệt độ phòng.vấn đề về thƣơng mại trái Thanh Long là sự héo nhanh chóng sau vài ngày thu hoạch. Ariffin và cộng sự đã báo cáo rằng sau khi cắt thì thời gian bảo quản của trái Thanh Long giảm liên quan đến sự hao hụt khối lƣợng, sự héo vì bốc hơi nƣớc, làm giảm chất lƣợng, thời gian bảo quản của trái Thanh Long. Sự hao hụt khối lƣợng của trái tƣơi do quá trình bay hơi nƣớc và hô hấp, nƣớc ở dạng hơi chuyển qua dạng khí. Khi trái bị mất nƣớc, nƣớc bốc hơi từ thành tế bào và thoát ra môi trƣờng không khí bằng cách khuếch tán qua các lỗ khí không phân bố dƣới biểu bì
của bề mặt vỏ. Cơ chế của sự mất hơi nƣớc từ thịt trái và rau do sự khuếch tán pha hơi do gradient áp suất của hơi nƣớc giữa môi trƣờng bên ngoài và bên trong thịt trái (Maftoonazad và Ramaswamy, 2005). Để tránh sự hao hụt này, xử lý sau thu hoạch là cần thiết.
Chitosan có tiềm năng lớn trong ứng dụng bảo quản các loại trái cây sau thu hoạch, vì chitosan không độc hại, khả năng làm màng bán thấm, làm chậm sự mất nƣớc trong quá trình bảo quản do đó giữ đƣợc chất lƣợng rau trái sau thu hoạch. Đã có nhiều tác giả, bài báo nghiên cứu và chứng minh đƣợc khả năng làm màng bao bảo quản của Chitosan lên các loại trái cây khác nhƣ dâu tằm, xoài, chanh… Và đã chỉ ra đƣợc ảnh hƣởng của màng bao Chitosan lên các chỉ tiêu nhƣ: Sự hao hụt khối lƣợng, Độ Brix, Màu sắc, Sự héo và Thời gian bảo quản [22].
Hình 1.12. Mô hình trồng trọt sử dụng chế phẩm Chitosan
1.2.10. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và ngoài nƣớc
a. Tình hình nghiên cứu trong nước
Một nhóm sinh viên thuộc khoa Công nghệ thực phẩm – Đại học Nông Lâm nghiên cứu bảo quản bƣởi bằng màng chitosan. Họ đã dùng 6 loại chitosan khác nhau ở 2 nồng độ khác nhau để tạo màng bảo quản bƣởi. Với màng chitosan, màu sắc của vỏ bƣởi chỉ thay đổi chút ít so với lúc mới hái
nhƣng vỏ bƣởi vẫn có màu đều nhau và có thể ăn đƣợc sau 3 tháng bảo quản. Đống Thị Anh Đào và các cộng sự (Khoa Công nghệ hoá học - Đại học Bách Khoa Hồ Chí Minh) đã nghiên cứu tạo một số màng bán thấm polysaccharide nhƣ CMC, chitosan dùng làm bao gói bảo quản nhãn trong môi trƣờng có nồng độ CO2 cao hơn trong môi trƣờng khí quyển. Kết quả là nhãn đƣợc bao gói bằng màng bán thấm vẫn giữ đƣợc giá trị thƣơng phẩm sau 45 ngày bảo quản (kéo dài thời gian bảo quản lên gấp 3 – 9 lần so với cùng điều kiện bảo quản không bao bì) [4].
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 đƣợc chế phẩm BQ-1 với nguyên liệu chính là chitosan có tác dụng bảo quản quả tƣơi (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. Từ kết quả nhận đƣợc, Châu Văn Minh tiếp tục thử nghiệm khả năng bảo quản thực phẩm tƣơi sống của BQ-1 (thịt bò, thịt lợn, trứng gà tƣơi). Nhờ khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối của chế phẩm BQ-1 đã kéo dài đƣợc thời gian sử dụng của sản phẩm trong một thời gian nhất định [15].
Bùi Văn Miên và Nguyễn Anh Trinh (Khoa Công nghệ thực phẩm – Đại học Nông Lâm) nghiên cứu tạo màng chitosan và ứng dụng trong bảo quản thủy sản. Cách tạo màng nhƣ sau: Pha 3% chitosan từ vỏ tôm trong dung dịch axit acetic 1,5%, bổ sung chất phụ gia PEG – EG 10% (tỉ lệ 1:1), để yên loại bọt khí. Sau đó, đem dung dịch đã pha quét đều lên một ống inox đã đƣợc nâng nhiệt 64 – 65oC, để khô trong 35 phút rồi tách màng ra. Họ dùng màng này để bao gói xúc xích. Màng chitosan còn có tác dụng đặc biệt là không làm mất màu và mùi đặc trƣng của hỗn hợp nguyên liệu xúc xích [14].
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 tƣơi, 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 0-5o
C [13].
b. Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Vải và nhãn là một trong những loại quả có giá trị kinh tế cao nhƣng lại có thời gian bảo quản rất ngắn dƣới điều kiện bình thƣờng và bị giảm giá trị nhanh do sự biến nâu của vỏ. Do đó, hạn chế chính của trái vải và nhãn là sự mất màu của vỏ sau thu hoạch. Màu của vỏ vải và nhãn là do hàm lƣợng anthocyanin trên vỏ quyết định. Enzym polyphenol oxydase (PPO) có liên quan đến sự giảm hàm lƣợng anthocyanin và sự oxy hóa các hợp chất phenol, gây ra sự biến nâu của vỏ. Hoạt tính của PPO bị ức chế khi có mặt của chitosan, điều này có lẽ là do chitosan đã làm tăng hoạt tính chống oxy hóa của các mô trên vỏ và màng chitosan hạn chế lƣợng oxy qua màng nên quá trình hô hấp của quả chậm dần, quá trình oxy hóa các hợp chất phenol cũng giảm đi [40].
Theo Zhang, Quantick (1997) và Jiang, Li (2003) thì chitosan 2% có hiệu quả tốt nhất để kiểm soát sự biến nâu và kéo dài thời gian bảo quản của vải và nhãn ở 2oC, độ ẩm 90-95%. Tốc độ biến nâu của vải và sự hao hụt khối lƣợng có liên quan đến pH của vỏ. Do đó, để hạn chế sự biến nâu của vải, Jacques Joas và cộng sự đã kết hợp chitosan với các axit hữu cơ (citric hoặc tartaric) để xử lý vải. Vải đƣợc nhúng vào các dung dịch có pH 0,8; 1,0 và 1,3 của dung dịch axit citric, dung dịch axit tartaric, dung dịch chitosan 1% trong axit citric hoặc dung dịch chitosan 1% trong axit tartaric và bảo quản ở 10oC.
Thực tế, pH của vỏ không xử lý axit và chitosan tăng lên 4,4 – 4,8 sau hơn 10 ngày bảo quản và vải bị biến nâu hoàn toàn khi bảo quản ở 10o
C trong vòng 15 ngày. pH của vỏ là 3,8 khi xử lý axit có pH 1,3, với pH này thì tốc độ biến nâu nhanh hơn so với những quả có pH vỏ là 3,3 và 3,5 khi xử lý axit có pH tƣơng ứng 0,8 và 1,0 [39] [40]. Do đó, mục đích của việc xử lý axit là làm giảm pH của vỏ và ức chế hoạt động của enzym làm giảm hàm lƣợng anthocyanin. Sự axit hóa của vỏ xảy ra tốt hơn khi kết hợp với chitosan.
Cùng nghiên cứu về sự biến nâu của vải nhƣng nồng độ chitosan dùng trong các nghiên cứu lại khác nhau. Sự khác biệt này có thể là do sự khác nhau về khối lƣợng phân tử, độ deacetyl và nguồn gốc của chitosan.
Chitosan làm tăng khả năng kháng nấm của dâu. Ghaouth và các cộng sự cho rằng chitosan tạo ra chitinase. Enzym này xúc tác thủy phân chitin - một hợp phần chung của thành tế bào nấm mốc. Vì vậy, nó ngăn cản sự phát triển của nấm mốc trên quả dâu. Dung dịch chitosan chứa 0,2% vitamin E có thể kiểm soát sự phát triển nấm mốc tốt hơn dung dịch chitosan hoặc chitosan có 5% Calcium gluconate.
Chitosan không những có hiệu quả khi bảo quản nguyên quả tƣơi mà còn có hiệu quả khi bảo quản quả cắt lát nhƣ Thanh Long, chuối, cà rốt cắt lát. Chien và cộng sự (2006) bảo quản đƣợc các lát Thanh Long trong 7 ngày ở 8o
C khi đã nhúng vào chitosan 1% (MW = 12,36 kDa, DD = 95 – 98%) [31].
1.3. THANH LONG
1.3.1. Giới thiệu về Thanh Long
Thanh Long còn đƣợc gọi là cây mắt rồng, cây lòng chảo… là loại cây thân leo trƣờn dài tới 10m, bám vào giá thể nhờ những rễ phụ. Thân màu lục, có 3 cạnh dẹp khía tai bèo, thƣờng hóa sừng ở các mép, gai không nhiều lắm, rất ngắn. Tên khoa học của cây Thanh Long là Hylocereus undatus (Haw) Britt & Rose, thuộc họ xƣơng rồng (Cataceae), có nguồn gốc ở các nƣớc
Trung và Nam Mỹ, đƣợc nhập vào các nƣớc Đông Nam Á để làm cảnh, làm thực phẩm và làm thuốc. Cây Thanh Long thƣờng cho quả chính vụ vào mùa hè hoặc thu, tuy nhiên hiện nay ngƣời ta có thể trồng Thanh Long cho quả quanh năm [32].
Thân cây Thanh Long có gai giống cây xƣơng rồng, hoa có màu trắng muốt rất đẹp và khá giống với hoa quỳnh nên ngoài trồng để lấy quả, Thanh Long còn đƣợc lựa chọn dùng để làm cảnh trong vƣờn nhà. Ruột Thanh Long màu trắng, hạt màu đen giống hạt vừng, hiện nay đã có giống Thanh Long ruột đỏ với giá thành đắt gấp đôi Thanh Long ruột trắng và đƣợc coi là ngon và bổ mắt hơn. Vỏ trái Thanh Long khá dày, chiếm 26% trọng lƣợng trái, giúp cho việc bảo quản đƣợc lâu, không bị hƣ thối.
Thanh Long là một loại cây đƣợc trồng phổ biến ở các nƣớc có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm. Ở Việt Nam, loại cây này đƣợc trồng nhiều ở các tỉnh phía Nam, hiện nay ở một số tỉnh miền Bắc cũng đã trồng phổ biến.Chủ yếu để lấy quả để phục vụ nhu cầu tiêu dùng của ngƣời dân và xuất khẩu.
1.3.2. Phân loại
Bảng 1.2. Phân loại chi Hylocereus theo Britton và Rose
A. Thân hơi xanh hay hơi xám, có núm gai, lá rìa, “vây” đỏ Gai ngắn, trái hình thuôn (oblong), ruột đỏ. Ít gai H. purpuslii
Cành mảnh mai, trái hình thuôn, ruột đỏ H. polyrhizus Cành chắc khỏe, trái hình trứng, ruột màu tím đỏ H. costaricensis
AA. Thân màu xanh sáng, có núm gai, có lá rìa, “vây” màu xanh Gân của thân hình tai bèo, trái hình thuôn, ruột
trắng
H. undatus
Trái hình thuôn – trứng gân nhƣ trơn láng, ruột trắng
Có 16 loài của chi Hylocereus đƣợc sử dụng làm cảnh vì hoa to (15 - 25cm), nở vào ban đêm; màu kem, ngoài trừ H. stenopterus và H. extensus, cánh hoa của chúng có màu đỏ và hồng. Mặc dù tất cả những loài này là những loài có tiềm năng cho trái cây, chỉ một số lƣợng chủ yếu đƣợc canh tác cho mục đích này.
H. purpusii (Weing) Britton & Rose có hoa rất lớn (25cm) với những cái rìa; những đoạn bao bên ngoài màu hơi đỏ; giữa thì màu vàng, bên trong thì màu trắng. Nó có trái hình thuôn màu đỏ tƣơi đƣợc bao bởi những cái “vẩy”" (dài 10-15cm, nặng 150-400gam); ruột đỏ, với nhiều hạt nhỏ màu đen; có kết cấu tốt nhƣng không gây hƣơng vị mạnh [33].
Hình 1.10. Hylocereus purssi và H. costaricensis
H. polyrhizus (Web) Britton & Rose có hoa rất dài (25-30cm) với rìa; phần ngoài cùng hơi đỏ, đặc biệt ở mép. Trái của nó có màu đỏ tƣơi (dài 10- 12cm, nặng 130-350gam) hình thuôn và có những “vẩy” với nhiều kích thƣớc khác nhau; có ruột đỏ với nhiều hạt đen, có vị tốt [33].
H. costaricensis (Web) Britton & Rose là loài chắc khỏe nhất trong chi này. Thân có lớp sáp trắng và hoa thì gần giống nhƣ H. polyrhizus; quả màu đỏ tƣơi (kích thƣớc 10-15cm, nặng 250-600gam) hình trứng và có những cái “vảy” với nhiều kích thƣớc khác nhau. Thịt quả có mùa đỏ - tím với nhiều hạt đen [33].
H. undatus (Haw) Britton & Rose có thân dài và xanh. Hoa rất dài (tới 29cm); phần bao hoa ngoài cùng có màu xanh (hoặc vàng – xanh) và bên trong thì màu trắng tinh khiết. Trái có màu hồng – đỏ (dài 15 - 22cm, nặng 300 - 800gam) hình thuôn và đƣợc bọc bên ngoài với các “vảy” màu đỏ dài và rộng, và xanh ở đỉnh. Thịt trái có màu trắng với nhiều hạt nhỏ màu đen,hƣơng vị không mạnh [32].
Hình 1.11. Trái Hylocereus undatus và Trái Helocereus trigonus
1.3.3. Thành phần hóa học
Thanh Long có vị ngọt trung bình và ít calories.
a. Thành phần hóa học cơ bản
Từ trái Thanh Long có thể thu đƣợc 70-80% phần có thể ăn đƣợc. Hƣơng của khối nghiền nhão này tƣơng tự nhƣ trái kiwi.
Bảng 1.3. Thành phần trung bình của trái Thanh Long tính trên 100g phần ăn được Thành phần Hylocereus undatus Hylocereus polyrhizus Selenicereus megalanthus Nƣớc (g) 89.4 82.5 - 83 85.4 Protein (g) 0.5 0.159 – 0.229 0.4 Chất béo (g) 0.1 0.21 – 0.61 0.1 Chất xơ (g) 0.3 0.7 – 0.9 0.5 Tro 0.5 0.28 0.4
Thành phần Hylocereus undatus Hylocereus polyrhizus Selenicereus megalanthus Canxi (mg) 6 6.3 – 8.8 10 Photpho (mg) 19 30.2 – 36.1 16 Sắt (mg) 0.4 0.55 – 0.65 0.3 Carotene (mg) - 0.005 – 0.012 - Thiamine (mg) - 0.028 – 0.043 - Roboflavin (mg) - 0.043 – 0.045 - Niacin (mg) 0.2 0.129 – 1.3 0.2 Axit Ascorbic (mg) 25 8 - 9 4 Brix 11-19 - - pH 4.7 – 5.1
Ghi chú: Hylocereus undatus (vỏ hồng, ruột trắng), Hylocereus polyrhizus
(vỏ hồng, ruột đỏ), Selenicereus megalanthus (vỏ vàng, ruột trắng)
Các loài thuộc Hylocereus với thịt trái màu trắng thì có hàm lƣợng chất rắn hòa tan nhiều hơn so với trái có thịt trái màu đỏ, và sự phân bố của chất rắn hòa tan này trong thịt trái là không đồng đều, phần bên trong ruột giàu đƣờng hơn so với phần phía ngoài vỏ.
Độ axit của thịt trái nói chung là thấp, kết quả là tỉ lệ đƣờng so với axit cao, làm cho chất lƣợng cảm quan của trái không tốt khi chỉ sử dụng nƣớc ép. Theo truyền thống, chất lƣợng cảm quan đƣợc cải thiện đáng kể khi bổ sung thêm những nƣớc ép của trái cây có tính axit nhƣ chanh. Những axit chính trong nƣớc ép Thanh Long gồm axit citric và axit L-lactic [27].
b. Hạt Thanh Long
Long năm 2009 của Abdul Azis Ariffin và cộng sự chỉ ra rằng: Axit béo không thay thế linoleic và linolenic chiếm một lƣợng đáng kể trong các axit béo không no từ dầu trích ly từ hạt Thanh Long. Axit béo thay thế là những axit quan trọng là những chất cần thiết cho sự trao đổi chất ở động vật mà không thể tổng hợp trong điều kiện “trong ống nghiệm” (in vitro) [27].
Cả hai loại hạt Thanh Long (Hylocereus undatus và Hylocereus polyrhizus) chứa khoảng 50% axit béo không thay thế (C18:2 (48%) và C18:3 (1.5%)) trong dầu trích từ hạt trái Thanh Long. Axit linoleic, axit oleic và axit panmitic là ba thành phần axit chủ yếu trong hạt của hai loại Thanh Long. Thành phần của axit linoleic trội hơn hẳn so với các axit béo khác, sau đó là axit oleic, tiếp theo là axit panmitic.
c. Vỏ trái Thanh Long
Vỏ trái chiếm khoảng 22% so với khối lƣợng toàn bộ trái, đƣợc bỏ đi trong quá trình chế biến. Hàm lƣợng ẩm khoảng 92.7% và chứa hàm lƣợng thấp chất rắn hòa tan, protein, tro và béo. Vỏ chứa hàm lƣợng cao các sắc tố betacyanin (150.46 mg/100 g) và pectin (10.8%), phát hiện có đƣờng glucose, maltose và fructose nhƣng không phát hiện đƣờng sucrose và galactose. Vỏ chứa nhiều chất xơ hòa tan và không hòa tan, với tỷ lệ của chất xơ không hòa tan so với chất xơ hòa tan là 3.8:1.0 [38].
1.3.4. Sự thay đổi của quả Thanh Long trong quá trình chín
Vỏ trái đổi màu rất chậm trong giai đoạn chín, chuyển từ xanh sang đỏ hay hồng sẫm (25-27 ngày phụ thuộc loài) sau khi nở hoa. Khoảng 1 tuần sau đó thì trái đạt đến màu tối đa của nó.
Thanh Long là trái không có đỉnh sinh trƣởng, sản xuất rất ít ethylene hoặc không, không tăng nhanh sản suất CO2. Khi hái khỏi cây, trái không thể tiếp tục quá trình chín. Nên cần thu hái ở giai đoạn có độ chín phù hợp cho chất lƣợng tốt nhất.
Novita và cộng sự đã đánh giá độ chín và chất lƣợng của trái trong quá trình chín để xác định thời gian thu hái tối ƣu, trái đƣợc thu hái sau 5 ngày và trong khoảng từ 5-40 ngày sau khi ra hoa. Khi quả chuyển sang màu đỏ thì tinh bột chuyển hóa thành đƣờng.
1.3.5. Thu hoạch, Sơ chế, Bảo quản và Năng suất Thanh Long