trong quá trình bảo quản
Xoài được nhúng vào dung dịch chitosan với các công thức:độ deacetyl 75% với các nồng độ 0,5%, 1,0%, 1,5%, 2,0%, 2,5%, để khô màng chitosan bằng quạt gió sau đó bảo quản ở nhiệt độ 10 – 12oC. Tiến hành xác định cường độ hô hấp bằng cách cho các mẫu vào bình kính trong 2 giờ để cho quả hô hấp sau đó lấy khí để đo hàm lượng CO2 bằng máy sắc ký khí.trong suốt thời gian bảo quản.
Kết quả nghiên cứu xác định cường độ hô hấp quả khi sử dụng màng bao chitosan có 5 nồng độ khác nhau, xử lý số liệu thu được kết quả trình bày ở phụ lục 1 bảng 3.12.
64 0 50 100 150 200 250 300 0 1 5 10 15 20 25 30
Thời gian bảo quản (ngày)
H à m l ư ợ n g C O 2 ( m g /k g .h ) DC MC11 MC12 MC13 MC14 MC15
Hình 3.12. Đồ thịảnh hưởng của nồng độ chitosan đến cườngđộ hô hấp của
quả trong quá trình bảo quản.
(DC quả xoài không bao màng chitosan, MC11 quả xoài bao màng chitosan 0,5%, 75%DD; MC12 quả xoài bao màng chitosan 1,0%, 75%DD; MC13 Quả xoài bao màng chitosan 1,5%, 75%DD; MC14 Quả xoài bao màng chitosan 2,0%, 75%DD; MC15 Quả xoài bao màng chitosan 2,5%, 75%DD).
Nhận xét và thảo luận.
Quá trình hô hấp trong quả xảy ra như sau: dưới các tác dụng của enzym proteolitic, phân tử đường phân giải thành chất trung gian là pyruvic acid, với hô hấp hiếu khí thì pyruvic acid bị oxy hóa trong chu trình Krebs tạo thành CO2 và nước. Khi nhiệt độ hạ xuống, quá trình này bị kiềm hãm nên lượng oxy cần cho quá trình hô hấp sẽ ít hơn bình thường.
Quá trình biến thiên cường độ hô hấp của quả xoài trong thời gian bảo quản thể hiện trên hình 3.12. Cường độ hô hấp ở các mẫu sau khi xử lý chitosan 1 ngày giảm nhiều so với mẫu DC. Sau đó, cường độ hô hấp ở tất cả các mẫu có chiều hướng tăng dần. Mẫu DC có tốc độ tăng cường độ hô hấp lớn hơn so với các mẫu khác. Khi so sánh tốc độ tăng cường độ hô hấp giữa các mẫu có
65
chitosan, chúng tôi nhận thấy tốc độ tăng cường độ hô hấp ở các mẫu chitosan 2 – 2,5% là chậm nhất. Sau 15 ngày bảo quản, cường độ hô hấp ở mẫu DC đã tăng lên 207,7 mg CO2/kg.h, cường độ hô hấp ở các mẫu bao chitosan MC11 (187,7 mg CO2/kg.h), MC12 (160,2 mg CO2/kg.h), MC13 (158,5 mg CO2/kg.h), MC14 (152,5 mg CO2/kg.h) và MC15 là 146,5 mg CO2/kg.h.
Quả xoài là loại quả hô hấp đột biến, do đó trong quá trình sau thu hoạch cường độ hô hấp tăng dần và đạt cực đại khi quả chín hoàn toàn, sau đó cường độ hô hấp giảm dần. Điểm cường độ hô hấp cực đại gọi là điểm climacteric cực đại. Thời điểm quả đạt hô hấp cực đại đánh dấu mức độ chín hoàn toàn của quả. Kết quả trên Hình 3.12 cho thấy ở các công thức thí nghiệm, đặc biệt là mẫu DC và các mẫu bao chitosan 0,5 – 2,5% thì cường độ hô hấp tăng tương đối nhanh trong khoảng ngày thứ 20 đến 30. Như vậy, đây là thời điểm diễn ra các quá trình sinh lý – sinh hóa mạnh mẽ trong quả tiến đến chín hoàn toàn. Tuy nhiên, sau 30 ngày bảo quản ở tất cả các công thức thí nghiệm quả vẫn chưa chín hoàn toàn. Sau 30 ngày, cường độ hô hấp ở mẫu DC và các mẫu bao chitosan 0,5 – 1,5% có giá trị lớn hơn so với các mẫu bao chitosan 2 – 2,5%, cụ thể là 267,8 mg CO2/kg.h (ĐC), 216,3 mg CO2/kg.h (MC11), 193,6 mg CO2/kg.h (MC12), 184,4 mg CO2/kg.h (MC13) trong khi đó ở mẫu MC14 là 178,1 mg CO2/kg.h và MC15 là 169 mg CO2/kg.h. Như vậy, quá trình chín ở các mẫu bao chitosan 2 – 2,5% diễn ra chậm hơn và cũng đồng nghĩa với thời hạn bảo quản dài hơn
Khi nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến cường độ hô hấp của xoài chúng tôi nhận thấy cường độ hô hấp giảm đi khi nồng độ chitosan tăng lên. Điều này được giải thích như sau độ dày của lớp màng tạo ra trên bề mặt xoài sẽ tăng lên theo nồng độ chitosan, lớp màng càng dày thì tác dụng ức chế quá trình hô hấp càng mạnh.
Như vậy, việc bao màng bằng dung dịch chitosan có tác dụng ức chế cường độ hô hấp rất cao rất cao. Hiệu quả ức chế cường độ hô hấp sẽ cao hơn với dung dịch chitosan từ 2 – 2,5%. Riêng về độ deacetyl hóa của chitosan thì chitosan 75% DD (LDD) kiềm hãm quá trình hô hấp tốt hơn loại HDD.
66
3.3. KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG ĐỘ DEACETYL HÓA VÀ NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH ĐẾN LƯỢNG VI SINH VẬT TỔNG SỐ TRÊN BỀ MẶT
QUẢ SAU THỜI GIAN BẢO QUẢN
Chúng tôi tiến hành khảo sát mức độ kháng khuẩn của quả xoài bằng cách bao màng chitosan ở tất cả các công thức nghiên cứu, sau đó bảo quản ở nhiệt độ 10 – 12oC, sau 30 ngày tiến hành lấy mẫu để xác định số lượng vi sinh vật tổng số. Kết quả số lượng vi sinh vật được thể hiện trên hình 3.13.
Từ hình 3.13 cho thấy sau 30 ngày bảo quản quả xoài ở nhiệt độ 10 - 12oC thì mẫu đối chứng có số lượng vi sinh vật trên bề mặt vỏ quả cao nhất (57,6 × 102 cfu/g), trong khi đó số lượng vi sinh vật tổng số trên bề mặt vỏ quả ở các công thức bao màng chitosan đều giảm mạnh so với mẫu đối chứng, cụ thể số liệu. (MC1.1 là 35,4× 102 cfu/g; MC1.2 là 26,3 × 102 cu/g; MC1.3 là 17,7 × 102 cfu/g; MC1.4 là 7,5 × 102 cfu/g; MC1.5 là 4,6× 102 cfu/g; MC2.1 là 31,2× 102 cfu/g; MC2.2 là 23,4× 102 cfu/g; MC2.3 là 15,7× 102 cfu/g; MC2.4 là 4,9× 102 cfu/g; MC2.5 là 2,5× 102 cfu/g; MC3.1 là 27,7 × 102 cfu/g; MC3.2 là 19,5× 102 cfu/g; MC3.3 là 11,7× 102 cfu/g; MC3.4 là 2,6× 102 cfu/g; Mc3.5 là 1,2× 102 cfu/g). Qua số liệu này ta thấy rằng mức độ giảm mạnh nhất là các mẫu bao màng chitosan ở các nồng độ 2,0 – 2,5%. Như vậy, qua kết quả đã thấy rõ màng bọc chitosan có tác dụng ức chế mạnh mẽ lượng VSV có trên bề mặt quả. Trong khoảng nồng độ chitosan nghiên cứu, khả năng kháng VSV tăng lên khi tăng nồng độ chitosan vì khả năng kháng khuẩn liên quan đến mức độ hấp phụ chitosan lên bề mặt tế bào VSV, được tạo ra do các nhóm NH3+ có trong mạch chitosan. Do đó, khi nồng độ chitosan có trong dung dịch bọc màng càng cao, số nhóm NH3+ trong một đơn vị dung dịch chitosan càng lớn thì khả năng kháng khuẩn càng tăng.
67 57.6 35.4 26.3 17.7 7.5 4.6 31.2 23.4 15.7 4.9 2.5 27.7 19.5 11.7 2.6 1.2 0 10 20 30 40 50 60 70 1 Công thức thí nghiệm L ư ợ g v i s in h v ậ t tổ n g s ố ( n h â n 1 0 0 k h u ẩ n lạ c C F U /g ) DC MC1.1 MC1.2 MC1.3 MC1.4 MC1.5 MC2.1 MC2.2 MC2.3 MC2.4 MC2.5 MC3.1 MC3.2 MC3.3 MC3.4 MC3.5
Hình 3.13. Đồ thịảnh hưởng của loại chitosan và nồng độ chitosan đến lượng
VSV tổng số trên bề mặt quả sau thời gian bảo quản
Khi nghiên cứu sự ảnh hưởng của độ deacetyl hóa chitosan đến lượng VSV tổng số còn lại trên bề mặt quả, chúng tôi nhận thấy chitosan với độ deacetyl hóa càng cao thì khả năng kháng khuẩn càng tốt. Điều này cũng hợp lý vì mật độ nhóm NH3+ trong phân tử HDD chitosan cao hơn trong phân tử LDD chitosan. Chitosan là một polymesaccharide mang điện tích dương, trong khi đó màng VSV chứa protein mang tính lưỡng cực. Khi chitosan tiếp xúc với lớp protein của VSV sẽ xảy ra sự tương tác giữa các nhóm mang điện tích trái dấu. Chitosan có thể kết hợp với protein của VSV một cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các cầu nối hydrat. Do đó, VSV sẽ bị giữ lại bởi chitosan. Hơn nữa, nhờ tác dụng của những nhóm NH3+ trong chitosan lên các vị trí mang điện âm ở trên màng tế bào vi sinh vật (nhóm COO-), dẫn tới sự thay đổi tính thấm của màng tế bào. Quá trình trao đổi chất qua màng tế bào bị ảnh hưởng. Lúc này, VSV không thể nhận các chất dinh dưỡng cơ bản cho sự phát triển bình thường như glucose dẫn đến mất cân bằng giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào. Cuối cùng dẫn đến sự chết của tế bào [4], [30], [32].
68
Hình 3.3: Sự tương tác giữa nhóm NH3+ của chitosan với nhóm COO- của VSV bằng liên kết ion
Hình 3.4: Sự tương tác giữa nhóm NH3+ của chitosan với nhóm COO- của VSV bằng cầu nối hydrat
Tóm lại, đối với xoài tươi trong điều kiện bảo quản ở nhiệt độ 100C bằng màng bọc chitosan với nồng độ 0,5 – 2,5% có tác dụng hạn chế đáng kể lượng VSV tổng số trên bề mặt quả sau thời gian bảo quản. Trong đó, ở hai nồng độ chitosan 2% và 2,5% và độ deacetyl hóa cao (85% và 95%) thì hiệu quả kháng khuẩn là tốt nhất trong điều kiện nghiên cứu.
– COO- – COO- – COO- – COO- – COO- + H3N – + H3N – + H3N – + H3N – + H3N – Chitosan Màng protein của VSV – COO- – COO- – COO- – COO- – COO- +H3N – +H3N – + H3N – + H3N – + H3N – + H – OH - + H – OH - + H – OH - + H – OH - + H – OH - Màng protein của VSV Chitosan Hình 3.3: Sự tương tác giữa
nhóm NH3+ của chitosan với
nhóm COO- của VSV bằng liên kết ion
Hình 3.4: Sự tương tác giữa
nhóm NH3+ của chitosan với
nhóm COO- của VSV bằng cầu nối hydrat
69
3.4. Kết quả nghiên cứu của độ deacetyl hóa chitosan và các nồng độ chitosan đến chất lượng quả xoài chitosan đến chất lượng quả xoài
Từ kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của màng bọc chitosan ở nồng độ khác nhau và độ deacetyl khác nhau theo thời gian bảo quản đến chất lượng xoài ở nhiệt độ thấp cho phép so sánh và đi đến các nhận định sau:
Các loại màng bọc chitosan đã được sử dụng trong nghiên cứu đều có tác dụng hạn chế nhất định biến đổi chất lượng xoài thông qua 6 chỉ tiêu đã được khảo sát so với mẫu DC trong cùng điều kiện nghiên cứu. Trong khoảng nồng độ chitosan 0,5 – 2,5%, tác dụng hạn chế biến đổi chất lượng tăng lên khi tăng nồng độ chitosan trong dung dịch tạo màng.
Các loại màng bao chitosan có độ deacetyl hóa khác nhau có ảnh hưởng nhất định đến sự biến đổi chất lượng của xoài thông qua các chỉ tiêu nghiên cứu. Nhìn chung, màng chitosan 75% DD (LDD) có khả năng duy trì chất lượng của xoài tốt hơn so với màng chitosan 85% DD và màng chitosan 95% DD (HDD). Hiệu quả ức chế cường độ hô hấp, giảm hao hụt khối lượng, khả năng hạn chế biến đổi hàm lượng đường tổng số, độ chua và hàm lượng vitamin C của màng chitosan 75% DD cao hơn 2 loại màng HDD. Mặc dù khả năng kháng khuẩn của màng chitosan 75% DD thấp hơn khả năng kháng khuẩn của màng 85% và 95% DD nhưng điều này không ảnh hưởng nhiều vì lượng VSV tổng số trên bề mặt xoài có bao màng chitosan 75% DD sau 30 ngày bảo quản không vượt quá giới hạn cho phép.
Qua kết quả thảo luận và phân tích so sánh hiệu quả bảo quản của các màng bọc chitosan đến chất lượng xoài có thể đưa ra kết luận:
1. Việc bảo quản xoài ở nhiệt độ thấp bằng cách sử màng bọc chitosan với nồng độ thích hợp sẽ tạo ra các hiệu quả sau:
- Giảm hao hụt khối lượng trong quá trình bảo quản. - Hạn chế biến đổi thành phần bên trong và bên ngoài xoài.
- Có thể duy trì chất lượng xoài ở mức tốt nhất đến hơn 30 ngày sau khi thu hoạch.
70
2. Dung dịch bọc màng tốt nhất trong điều kiện nghiên cứu:
Để giảm chi phí sử dụng chitosan trong khi vẫn đảm bảo hiệu quả bảo quản, dung dịch bọc màng được lựa chọn: dung dịch chitosan nồng độ 0,5 – 1,0 % và độ deacetyl hóa là 75% DD.
3.5. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN QUẢ XOÀI Ở NHIỆT ĐỘ
THẤP BẰNG CHITOSAN
Trên cơ sở phân tích và so sánh hiệu quả bảo quản xoài bằng các màng chitosan khác nhau thông qua các chỉ tiêu chất lượng đã được nghiên cứu, chúng tôi đề xuất qui trình ứng dụng bảo quản quả xoài như sau:
3.5.1. Sơ đồ quy trình bảo quản quả xoài bằng màng bao chitosan kết
hợp với nhiệt độ thấp.
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu thực nghiệm ở qui mô phòng thí nghiệm, qui trình đề xuất bảo quản quả xoài ở nhiệt độ thấp bằng màng chitosan.
Quả xoài đạt độ chín thu hoạch
Lựa chọn phân loại
Làm sạch
Bao màng chitosan
Làm khô tự nhiên
Bao gói
Bảo quản ở nhiệt độ 10 - 12oC Chitosan 0,5 - 1%,
75DD
Hòa tan trong dung dịch acid lactic1%
Trung hòa về pH = 6,5
71
3.5.2. Thuyết minh quy trình
- Nguyên liệu:
Nguyên liệu phải đạt độ chín tu hoạch, da láng, màu trái sáng ra, núm trái dày ngang với núm cuống và được vận chuyển đến nơi bảo quản sau khi hái.
- Lựa chọn, phân loại:
Loại bỏ các quả bị xây xát do va chạm trong quá trình vận chuyển, quá bẩn trên vỏ hoặc khuyết tật về hình dạng và màu sắc.
- Làm sạch:
Trong quá trình vận chuyển bảo quản xoài thường bị một số nấm bệnh tấn công, nhất là bệnh thán thư do nấm Collectotrichum gloeosprioides và thối gốc cuống trái do một số nấm như:Dithiorella manggifera và Lasiodiplodia theobroa, để hạn chế nấm gây hại có thể ngâm trái trong nước nóng 52oC trong 15 phút và sau đó ngâm thêm 2 -3% NaB4O. Cũng có thể xử lý bằng cách nhúng trái vào nước nóng già (pha 2 sôi 2 lạnh) có pha thêm thuốc Benomyl ở nồng độ 0,05% thời gian 5 - 10 phút
- Bao màng chitosan:
Chitosan dạng bột được hòa tan với nồng độ 0,5 – 1,0% trong lactic acid 1% và tiến hành lọc sạch để loại bỏ những phần không tan có trong bột chitosan. Điều chỉnh pH dịch hòa tan về pH 6,5 bằng NaOH 1M.
Nhúng nguyên quả vào dung dịch chitosan để tạo lớp màng bao đều trên bề mặt quả.
- Làm khô:
Sau khi bọc màng, xoài được làm khô tự nhiên hoặc bằng quạt gió.
- Xếp hộp và bảo quản:
Sau khi bao màng chitosan, xoài được xếp vào hộp cacton để thuận tiện trong quá trình vận chuyển và hạn chế tổn thương bề mặt, sau đó mang đi bảo quản ở 10 - 120C.
72
3.5.3. Phân tích tính khả thi của qui trình đề xuất.
Về phương diện an toàn vệ sinh thực phẩm, chitosan cũng như dung môi hòa tan có khả năng kháng khuẩn và không gây độc hại cho người sử dụng do đó khi xuất khẩu ra nước ngoài sẽ không gặp trở ngại từ phía các nước nhập khẩu. Hơn nữa, dung môi hòa tan cũng như phụ liệu tương đối rẻ tiền và thông dụng. Phương pháp này có khả năng ứng dụng phù hợp cho nhiều qui mô bảo quản khác nhau.
Về chi phí giá thành của phương pháp này so với phương pháp bảo quản lạnh thông thường chỉ tốn thêm chi phí cho hóa chất nhưng hiệu quả bảo quản cao hơn, nhất là giảm được đáng kể phần tổn thất khối lượng tự nhiên và hạn chế tổn thất các chất dinh dưỡng do đó không những đủ để bù vào chi phí cho hóa chất và công lao động bỏ ra mà còn có thể mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn nhiều lần khi xuất khẩu.
Việc sử dụng và bảo quản bằng chitosan cũng như phụ liệu đơn giản.
Như vậy, với chi phí màng bọc hợp lý, khả năng bảo quản tốt, hiệu quả về mặt kinh tế thu được từ phương pháp bảo quản xoài đề xuất là hoàn toàn khả thi.
73
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN
Từ những kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm cho phép chúng