Sau xenluloza, chitin là một polysaccarit phổ biến nhất trong tự nhiên chúng đƣợc tạo ra trung bình 20 g/năm/m2 bề mặt trái đất. Chitin là thành phần quan trọng của vỏ giáp xác, chiếm khoảng 14-35% trọng lƣợng khô của vỏ giáp xác. Chitin là polyme sinh học có nhiều trong thiên nhiên chỉ đứng sau xenluloza. Cấu trúc hóa học của chitin gần giống với xenluloza (celluloze).
Trong thế giới thực vật, chitin có ở dạng tế bào họ nấm Zygomycetes, một số tảo Chlrophyceae ở địa y (lichen). Tất cả các loại nấm, tảo, khuẩn (phycomycetes), nang khuẩn (Asconycetes), nấm bất toàn (Fogimperfeccti) đều có thành tế bảo là chitin thay cho xenluloza.
Trong thế giới động vật, chitin là thành phần cấu trúc quan trọng cảu hệ nhƣ lông, da, trong vỏ bao của một số loài động vật không xƣơng sống nhƣ: côn trùng, nhiễm thể, giáp xác, giun tròn… Chitin đƣợc xem là chất tạo xƣơng hƣu cơ.
Ngoài ra ở động vật bậc cao thì chitin còn có trong khớp xƣơng và móng chân.
Tính chất của chitin:
Chitin có tính kiềm, bền trong môi trƣờng kiềm nhƣng kiếm bền trong môi trƣờng acid. Chitin không tan trong nƣớc, trong môi trƣờng kiềm, trong acid
loãng và dung môi hữu cơ nhƣng nó lại tan trong dung dịch đậm đặc của muối thioxinat Liti (LiSCN) và muối thionat Canxi [Ca(SCN)2] tạo dung dịch keo và tan trong một số acid vô cơ đặc (H2SO4, HCL, H3PO4…).
Với gốc oxy hóa nhƣ KMnO4 thì chitin rất ổn định.
Chitin khó tan ttrong dung dịch ammoniac và trong thuốc thử Schweier Sapramona.
Chitin đun nóng trong môi trƣờng kiềm đặc, khử gốc axetyl và đƣợc chitosan
1.3.2 Chitosan
Chitosan là một sản phẩm nhân tạo từ chitin. Chitin sau khi tách chiết đƣợc deacetyl hóa với kiềm (hoặc đƣợc enzym hóa bằng một số chủng enzym đặc biệt) cho chitosan.
Chitosan là một polymer hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị β-1,4 glucozit.
Công thức cấu tạo:
Công thức phân tử: (C6H11O4N)n. Phân tử lƣợng: Mchitosan = (161,07)n
Tính chất của chitosan:
Chitosan có nguồn gốc thiên nhiên, không độc, an toàn cho ngƣời sử dụng làm thực phẩm, dƣợc phẩm, có tính hòa hợp sinh học cao đối với cơ thể, có khả năng tự phân hủy sinh học.
Trong thực tế chitosan phổ biến ở dạng bột mịn hay vẩy mịn có màu trắng ngà. Chitosan có tính kiềm nhẹ, không tan trong nƣớc, trong kiềm nhƣng tan trong acid axetic loãng (pH=6,6) tạo thành dung dịch keo nhớt, trong suốt, có hoạt tính sinh học cao và kháng nấm. Chitosan khi tan trong dung dịch acid loãng sẽ tạo thành dụng dịch keo dƣơng nhờ đó mà keo chitosan không bị kết tủa khi có mặt một số ion kim loại nặng nhƣ Pb2+, Hg+. Chitosan kết hợp với aldehyt trong điều kiện thích hợp để tạo thành gel, đây là cơ sở để bẫy tế bào, enzym.
Chitosan khi tạo thành màng mỏng có tính bán thấm, chống nấm và có khả năng tự phân hủy.
Chitosan phản ứng với acid đặc tạo muối khó tan, cho màu tím khi phản ứng với iod và acid sulfuric do đó có thể dùng phản ứng này để định tính chitosan.
1.3.3 Ứng dụng của chitosan
1.3.3.1 Ứng dụng trong nông nghiệp
Dung dịch chitosan có khả năng tạo màng mỏng đƣợc sử dụng để bọc hạt giống nhằm mục đích ngăn ngừa sự tấn công của nấm và vi khuẩn. Đồng thời nó còn có tác dụng cố định phân bón, thuốc trừ sâu, tăng cƣờng khả năng của hạt.
Chitosan làm thực phẩm tăng trƣởng cho gà. Khi thêm 10% chitosan vào thức ăn của gà làm gà thêm khỏe mạnh, phát triển nhanh, không độc hại và không để lại hậu quả nào.
1.3.3.2 Trong công nghệ thực phẩm
Chitosan là một polymer tự nhiên, không độc và rất an toàn với thực phẩm. Nó có những tính chất rất đặc trƣng nhƣ có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống ẩm tạo màng, có khả năng hấp thụ màu mà không hấp thụ mùi, hấp thụ một số kim loại nặng… do đó nó đƣợc ứng dụng nhiều trong lĩnh vực công nghệ sản xuất.
Chitosan sử dụng để chống hiện tƣợng mất nƣớc trong quá trình làm lạnh, làm đông thực phẩm nhờ khả năng hạn chế nƣớc đi qua màng mỏng chitosan.
Chitosan có khả năng hấp thụ các chất màu, không hấp thụ mùi nên đƣợc ứng dụng trong khử mùi nƣớc uống.
Chitosan với bản chất là polymer dƣơng, có khả năng “bắt giữ” các keo âm trong dịch quả, bia, rƣợu vang, nƣớc giải khát, nên chúng đƣợc sử dụng nhƣ một chất trợ lọc mang lại hiệu quả cao.
Ngoài ra, chitosan còn có vai trò nhƣ một chất phụ gia an toàn đối với thực phẩm. Khi chitosan kết hợp với một số chất khác sẽ tạo ra những chất bổ sung vào thực phẩm làm thực phẩm tăng độ dai, giòn để thay thế những chất bổ sung tạo độ dai, giòn đã cấm sử dụng.
Chitosan còn đƣợc tạo thành màng mỏng dùng bao gói các sản phẩm thực phẩm nhằm chống mất nƣớc, ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây hƣ hỏng.
1.3.3.3 Trong công nghiệp dệt
Nhờ vào tính không tan trong nƣớc của chitosan đã làm cho khả năng hồ lên vải làm vải chống ẩm, ngoài tính không thấm nƣớc vải sợi sau khi xử lý còn có khả năng chống bắt lửa, cách nhiệt, chống mục, chịu nắng tốt.
Chitosan có thể sử dụng làm bao bì chống ẩm, dụng cụ bảo hộ lao động trong sản xuất và nghiên cứu.
Chitosan dùng để cố định hình in hoa, ƣu điểm là nó có thể thay đổi đƣợc hồ tinh bột để làm cho vải hoa, tơ, sợi bền hơn, chịu đƣợc sự cọ xát, bề mặt bóng đẹp, chịu đƣợc sự axit và kiềm nhẹ.
1.3.3.4 Trong công nghiệp giấy
Do chitosan có cấu trúc tƣơng tự cellulose nên chitosan đƣợc sử dụng làm tăng độ bền cho giấy, tăng khả năng chống thấm của giấy, đồng thời tăng độ nét khi in.
1.3.3.5 Trong mỹ phẩm
Chitosan đƣợc sử dụng để sản xuất kem giữ ẩm cho da, do tính chất của chitosan dễ dàng cố định trên biểu bì của da nhờ nhóm –NH3+. Các nhóm này liên kết với tế bào sừng hóa của da, nhờ vậy mà các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng chitosan làm kem chống nắng dƣỡng da bằng cách ngăn tia cực tím với các nhóm NH3+ của chitosan.
1.3.3.6 Trong y học
Chitosan đƣợc ứng dụng trong lĩnh vực y tế rất nhiều nhƣ: chữa bỏng, chăm sóc vết thƣơng, dùng chỉ khâu da, làm da nhân tạo… và còn nhiều hƣớng đang nghiên cứu nhƣ: chống ung thƣ, tác động kích thích miễn dịch… Nhờ vào tính ƣu việt của chitosan, cộng với đặc tính không độc , hợp với cơ thể , tự tiêu hủy đƣợc, nên chitosan đã đƣợc ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả trong kỹ nghệ bào chế dƣợc phẩm, làm thuốc chữa bỏng, giảm đau, thuốc hạ cholesterol, thuốc chữa bện dạ dày, chống đông tụ máu, tăng sức đề kháng, chữa xƣơng khớp và chống đƣợc cả bệnh ung thƣ… Theo một số nhà khoa học thì chitosan có khả năng khống chế sự gia tăng của tế bào ung thƣ.
Qua thí nghiệm thực hiện trên 60 bệnh nhân tuổi từ 35-76 của nhóm bác sỹ bệnh viện K Hà Nội vào năm 2003 đã chứng minh, chitosan có tác dụng hỗ trợ điều trị bệnh ung thƣ. Một số công trình nghiên cứu thí nghiệm tiêm chitosan với liệu lƣợng 100mg/kg trên da chuột cống, sau đó gây viêm bằng Canageenin. Chitosan còn có khả năng chống viêm cấp trên mô lành.
Tại cuộc chiến Iraq vừa qua, Mỹ cũng đã sử dụng loại băng cứu thƣơng kiểu mới, kỹ thuật cao, có thành phần cấu tạo bởi chất chitosan. So với các loại băng thƣờng, tốc độ cầm máu, tính sát khuẩn và thời gian lành mô khi sử dụng loại này có hiệu quả hơn gấp nhiều lần. Và từ lâu, một số chuyên gia ở Trung tâm Huyết Học thuộc Viện Hàn lâm Y học Nga cũng phát hiện, chitosan có thể ngăn chặn sự phát triển của chứng nhồi máu cơ tim và bệnh đột quỵ
1.3.3.7 Trong một số ngành khác
Công nghệ in: làm mực in cao cấp
Công nghệ phim ảnh, công nghệ điện tử và bán dẫn: làm màng bọc lót các linh kiện điện tử.
Công nghệ sinh học: cố định enzym và các tế bào vi sinh vật, làm chất màng trong sắc kí chọn lọc.
1.4 Tổng quan về Benzoat Natri
Phụ gia ngày càng đóng vai trò quan trọng trong việc chế biến thực phẩm. Và hoàn toàn không phải phụ gia nào cũng không an toàn nhƣ nhiều ngƣời vẫn nghỉ.
Natri benzoat (E211) có công thức hóa học là NaC6H5CO2. Nó là muối natri của axit benzoic và tồn tại ở dạng này khi hoà tan trong nƣớc. Natri benzoat là một chất bảo quản thực phẩm. Nó là chất kìm hãm sự phát triển của vi khuẩn và nấm trong môi trƣờng axit. Nó đƣợc dùng thịnh hành nhất trong các thực phẩm có tính axit nhƣ rau trộn dầu giấm, đồ uống có ga (axit cacbonic), mứt và nƣớc trái cây (axit xitric), dƣa chua (giấm ăn) và các gia vị. Nó còn đƣợc tìm thấy trong nƣớc súc miệng chứa cồn và xi tráng bạc. Nó còn có thể có trong xirô trị ho nhƣ Robitussin. Chất này đƣợc công bố trên nhãn hàng là 'natri benzoat' hay E211.[13]
Natri benzoat đƣợc sản xuất bằng phản ứng trung hoà giữa axit benzoic với natri hydroxit. Axit benzoic có thể tìm thấy với cấp độ thấp trong cây nam việt quất, mận, mận lục, quế, đinh hƣơng chín và táo. Dù axit benzoic có tác dụng bảo quản tốt hơn, natri benzoat vẫn đƣợc dùng phổ biến nhƣ là chất phụ gia thực phẩm vì axit benzoic không tan nhiều trong nƣớc. Sự cô cạn thành chất bảo quản đƣợc giới hạn ở Mỹ bởi FDA với 0.1% khối lƣợng. Chƣơng trình thế giới về an toàn thực phẩm không tìm thấy ảnh hƣởng có hại nào cho con ngƣời với liều lƣợng 647-825 mg/kg khối lƣợng cơ thể mỗi ngày.[13]
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu
2.1.1 Vú sữa
Hình 2.1: Quả vú sữa
Vú sữa có tên khoa học là Chrysophyllum cainito L, thuộc họ hồng xiêm
Sapotaceae hay Sapodilla
Vú sữa đƣợc mua tại vƣờn, ở xã Diên Bình, huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa. Chọn quả chín bóng, cứng, màu xanh lá cây, chọn những quả còn cuống. Quả phải đồng đều về độ chín, màu sắc, hình dạng, kích thƣớc, quả không bị khuyết tật, trầy xƣớc, sâu đục, không bị hƣ hỏng.
2.1.2 Chitosan
Đặc điểm của chitosan sử dụng nghiên cứu nhƣ sau: Màu sắc, trạng thái: dạng mảnh, màu trắng
Độ ẩm: 10% Hàm lƣợng ion Ca2+: 0,01% Độ nhớt: 265 cps Hàm lƣợng chất không tan: 0,18% Hàm lƣợng nitơ tổng số: 8,42% Độ deacetyl: 87,8%
Độ tan (trong axit acetic): >99% Hàm lƣợng chitosan: 89,81%
2.1.3 Benzoat Natri
Natri benzoat (E211) có công thức hóa học là NaC6H5CO2. Đƣợc mua tại cửa hàng Hoàng Trang, 42 – Hoàng Hoa Thám, thành phố Nha Trang.
2.2 Nội dung nghiên cứu
o Tìm hiểu về nguyên liệu
o Tìm hiểu thành phần hóa học của nguyên liệu
o Xác định nồng độ chitosan thích hợp để bảo quản vú sữa trong điều kiện lạnh và điều kiện thƣờng .
o Thử kiểm tra hiệu quả bảo quản khi bổ sung Benzoat Natri vào dung dịch chitosan.
o Đề xuất qui trình công nghệ sử dụng chitosan để bảo quản quả vú sữa o Sơ bộ hoạch toán giá thành.
2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu
2.3.1 Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng tro.[3] 2.3.2 Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng ẩm.[3] 2.3.2 Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng ẩm.[3] 2.3.3 Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng đƣờng.[7] 2.3.4 Phƣơng pháp xác định hàm lƣợng vitamin C.[3] 2.3.5 Xác định hàm lƣợng protein.[3]
2.3.6 Phƣơng pháp phân tích cảm quan.[3]
Tiến hành xây dựng bảng điểm chuẩn cảm quan đối với quả vú sữa của mẫu đối chứng và mẫu bảo quản chitosan. Tiến hành xây dựng bảng điểm chuẩn cảm quan theo phƣơng pháp cho điểm theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3215 – 79.
Ở phƣơng pháp cho điểm này quy định trong tiêu chuẩn Việt Nam sử dụng hệ 20 điểm xây dựng trên một thang thống nhất có 6 bậc (từ 0 đến 5) và điểm 5 là cao nhất cho một chỉ tiêu và dùng số nguyên để cho điểm từ 0 đến 5.
Bảng 2.3.6: Bảng điểm chuẩn cảm quan cho vú sữa
Điểm CCTL
Chỉ tiêu cảm quan Màu sắc, trạng thái bên
ngoài
Mùi, vị của quả vú sữa
Màu sắc, trạng thái của thịt quả bên trong
5
Vỏ quả màu xanh lá cây đặc trƣng, quả căng cứng, da bóng,
láng của quả tƣơi
Vị ngọt hài hòa đặc trƣng, mùi có mùi thơm dịu đặc trƣng
của vú sữa tƣơi
Thịt dai, có mủ trắng, và màu sữa đặc trƣng
4
Màu xanh lá cây đặc trƣng nhƣng hơi nhạt, quả vẫn cứng nhƣng không bóng Mùi, vị đặc trƣng của vú sữa Thịt có màu trắng sữa, vẫn còn mủ 3
Màu xanh lá cây chuyển sang màu xanh
đậm, xuất hiện vết thâm đen,vết nám cháy
(ít) da nhăn nheo, quả mềm do mất nƣớc
Vị ngọt nhạt hơn Thịt quả hơi mềm, màu vẫn bình thƣờng
2
Vỏ quả màu xanh đậm, vết nám cháy xuất hiện nhiều, da nhăn nheo và
khô quả mềm
Vị ngọt nhạt hơn, bắt
đầu xuất hiện mùi lạ Màu sắc hơi ngả vàng
1
Chuyển sang màu sẫm, da quả mềm rất nhiều.
Mùi vị thay đổi nhiều, có mùi lạ khó
chịu, vị nhạt hơi đắng
Thịt quả mềm nhão, có màu vàng
0
Quả chuyển sang màu nâu sẫm, vỏ quả khô cứng, nhăn nheo, do mất nƣớc, một số chổ mềm nhũn (quả hƣ hoàn toàn). Mùi ủng hơi có vị chua, đắng, nhạt nhẽo quả hƣ hoàn
toàn
Thịt quả mềm nhão, úng, màu vàng đục (quả hƣ hoàn
2.3.7 Phƣơng pháp cân.[7] 2.3.8 Phƣơng pháp sử lý số liệu 2.3.8 Phƣơng pháp sử lý số liệu
Dùng phần mềm Microsoft Excel.
2.3.9 Sơ đồ bố trí thí nghiệm
2.3.9.1Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ chitosan
Nguyên liệu Kiểm tra Rửa Xác định các thành phần hóa học
Ẩm Tro Đƣờng Vitamin C protein
Xử lý dung dịch chitosan 0% 0,2% 0,4% 0,6% 0,8% Làm khô Bảo quản Kiểm tra To phòng (30oC ± 2) To lạnh (8- 12oC) acid acetid 1%
(Thời gian lấy mẫu kiểm tra: 4, 8, 12 và 16 ngày)
(Thời gian lấy mẫu kiểm tra: 4, 8, 12, 16, 20, và 24 ngày)
2.3.9.2Sơ đồ bố trí thí nghiệm kiểm tra hiệu quả bảo quản khi bổ sung Benzoat Natri và dung dịch chitosan
Nguyên liệu Kiểm tra Rửa Xử lý nồng độ chitosan thích hợp Nồng độ Benzoat Natri Đc Benzoat Natri (0,1%) Làm khô Bảo quản Nhiệt độ thƣờng Nhiệt độ lạnh (8-12oC) Kiểm tra Giải thích quy trình:
Nguyên liệu: Vú sữa đƣợc mua tại xã Diên Bình, huyện Diên Khánh, tỉnh Khánh Hòa. Chọn quả chín bóng, cứng, màu xanh lá cây, chọn những quả còn
cuống. Quả phải đồng đều về độ chín, màu sắc, hình dạng, kích thƣớc, quả không bị khuyết tật, trầy xƣớc, sâu đục, không bị hƣ hỏng.
Kiểm tra: nhằm loại bỏ tạp chất và những quả bị sâu mọt.
Rửa: Rửa quả sạch dƣới vòi nƣớc chảy, sau đó để ráo và lâu lại bằng khăn sạch.
Kiểm tra:
o Xác định khối lƣợng ban đầu của quả.
o Xác định màu sắc, trạng thái và mùi vị ban đầu của quả. o Xác định các thành phần hóa học của nguyên liệu.
Xử lý bằng dung dịch chitosan và làm khô
o Chuẩn bị dung dịch chitosan: hòa tan dung dịch chitosan vào dung dịch axit axetic 1% với những lƣợng khác nhau để tạo ra các dung dịch chitosan có nồng độ khác nhau: 0,2%; 0,4%; 0,6%,0,8%.
o Xử lý với dung dịch chitosan và làm khô: nhúng vú sữa vào dung dịch chitosan đã chuẩn bị ở trên. Thời gian nhúng khoảng 45 đến 60 giây. Sau đó lấy ra và làm khô tự nhiên hay cƣỡng bức bằng quạt để tạo màng.
Xử lý với nồng độ benzoat Natri: chọn nồng độ chitosan thích hợp rồi bổ sung Benzoat Natri nồng độ 0,1% vào với mục đích là kháng nấm và kháng khuẩn để kéo dài thời gian bảo quản.
Bảo quản: sau khi màng chitosan đã khô, tiến hành bảo quản ở hai chế độ khác nhau: bảo quản ở nhiệt độ phòng (30oC ± 2) và nhiệt độ lạnh (8 – 12 oC). Sau 4, 8, 12, 16, 18, 20, và 24 ngày bảo quản lấy mẫu đi kiểm tra các chỉ tiêu sau:
o Cảm quan
o Sự hao hụt khối lƣợng
o Kiểm tra hàm lƣợng vitamin C o Kiểm tra hàm lƣợng protein o Tỷ lệ hƣ hỏng
Mỗi chỉ tiêu thực hiện kiểm tra trên 3 mẫu ở mỗi nồng độ để đảm bảo độ chính xác.
Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1Thành phần hóa học của nguyên liệu ban đầu
Tiến hành xác định thành phần hóa học của vú sữa sau thu hái, mục đích của việc xác định các thành phần hóa học là nhằm biết đƣợc giá trị dinh dƣỡng và biết