I. TỔNG QUAN VỀ CẤU TẠO VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA
3.4. NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MÀNG BỌC CHITOSAN VÀ
LIỆU ĐẾN CHẤT LƯỢNG TRỨNG VỊT TƯƠI BẢO QUẢN Ở NHIỆT ĐỘ THƯỜNG VÀ NHIỆT ĐỘ PHÒNG THEO THỜI GIAN BẢO QUẢN
Với mục đích xem xét khả năng bảo quản của màng bọc chitosan bổ sung phụ liệu trên đối tượng trứng vịt tươi ở nhiệt độ thường và nhiệt độ lạnh, tôi tiến hành so sánh hiệu quả bảo quản của chúng với các mẫu đối chứng trên cơ sở so sánh những biến đổi của các chỉ tiêu chất lượng trứng theo thời gian bảo quản..
Sau mỗi khoảng thời gian bảo quản cách nhau 7 ngày trứng được đem xác định các chỉ tiêu chất lượng. Trên cơ sở xử lý số liệu và so sánh các giá trị trung bình, các chỉ tiêu chất lượng của các mẫu trứng thí nghiệm có những biến đổi như sau:
1. Biến đổi hao hụt khối lượng
Đối với trứng vịt tươi thương phẩm, tỷ lệ HHKL là một chỉ tiêu chất lượng khá quan trọng. Mặc dù không trực tiếp phản ánh chất lượng bên trong trứng, 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 diễn ra bên trong trứng làm ảnh hưởng đến thời hạn bảo quản của trứng.
Kết quả xác định phần trăm HHKL của các mẫu thí nghiệm sau thời gian bảo quản ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ lạnh (5-100C) được trình bày ở hình 3.4:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7 14 21 28 35 42 49
Thời gian bảo quản (ngày)
B iế n đ ổ i h a o h ụ t k h ố i lư ợ n g ĐC 0% ( tl ) Chitosan 1,5% ( tl )
Chitosan 1,5% + SB 0,05% ( tl ) Chitosan 1,5% + Sor 1% ( tl )
ĐC 0% ( tp ) Chitosan 1,5% ( tp )
Chitosan 1,5% + SB 0,05% ( tp) Chitosan 1,5% + Sor 1% ( tp )
Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn hưởng của nồng độ chitosan 1,5% và phụ liệu đến tỷ lệ hao hụt trọng lượng trứng ở điều kiện nhiệt độ lạnh và nhiệt độ phòng theo
thời gian bảo quản.
Từ kết quả trên đồ thị hình 3.4 cho thấy:
- Phần trăm HHKL ở tất cả các mẫu đều tăng lên theo thời gian bảo quản. Mức độ HHKL ở các mẫu ĐC ở hầu hết các thời điểm kiểm tra đều lớn hơn so với các mẫu bọc màng chitosan. Điều này cũng dễ hiểu vì HHKL là do sự thoát khí và hơi nước từ bên trong trứng ra ngoài môi trường trong suốt thời gian bảo quản thông qua các lỗ khí ở vỏ trứng. Ở các mẫu bọc màng, chính màng chitosan hình thành trên bề mặt vỏ trứng với chức năng như một màng bán thấm có tác dụng bịt kín các lỗ khí, hạn chế sự thoát khí và hơi nước. Nhờ vậy mà mức độ HHKL thấp hơn so với các mẫu không bọc màng.
- Sau 49 ngày bảo quản ở nhiệt độ lạnh mức HHKL trứng khá lớn, thấp nhất là 6,23% ở mẫu chitosan 1,5% + Sor 1%, cao nhất là 9,34 % ở mẫu đối chứng. Điều
này có thể giải thích là do quá trình tách ẩm từ bề mặt vỏ trứng không bọc màng diễn ra trong điều kiện bảo quản lạnh nhanh hơn so với ở môi trường bên ngoài.
Theo thời gian bảo quản ta thấy hao hụt trọng l ượng của trứng ở tất cả các mẫu đem bảo quản ở nhiệt độ lạnh đều xảy
ra nhưng ở mức độ nhiều, ít khác nhau. Do tác dụng của các chất có tính kháng khuẩn có trong lòng trắng trứng, biến đổi tính chất vật lý và thành phần hóa học lòng trắng trứng chịu ảnh hưởng đáng kể của những biến đổi phân hủy hóa sinh do hoạt động sống của VSV gây thối rữa gây nên. Thời gian bảo quản càng kéo dài, hoạt tính của các chất kháng khuẩn giảm dần, hoạt động VSV diễn ra càng mạnh khiến lòng trắng trứng bị phân giải sâu sắc và loãng dần, làm sản sinh nhiều các chất dễ bay hơi. Kết quả làm tăng nhanh HHKL của trứng.
Như vậy, có thể thấy rằng các mẫu được xử lý trước bảo quản có tỷ lệ giảm khối lượng thấp hơn hẳn so với mẫu đối chứng và trong đó mẫu chitosan 1,5% + Sorbitol 1% là tốt hơn cả .
Theo J. Berger và CTV[40], do bản chất là các polymer tích điện dương, khả năng tạo gel của chitosan phụ thuộc chủ yếu vào số cầu hydro tạo thành giữa những nhóm OH có trong các mạch chitosan và tương tác kỵ nước của các nhóm acetyl còn tồn tại trong mạch chitosan. Do đó khả năng ngăn cản sự thoát khí và hơi nước của màng chitosan trên bề mặt vỏ trứng phụ thuộc chủ yếu mức độ chặt chẽ của cấu trúc màng chitosan tạo thành, được quyết định bởi chỉ số DD và trọng lượng phân tử của loại chitosan sử dụng. Khi bổ sung SB vào dung dịch chitosan, do khả năng phân ly tốt của SB trong môi trường nước làm xuất hiện các ion mang điện âm (C6H5COO-) trong môi trường hòa tan, quá trình hình thành cấu trúc mạng lưới gel của màng chitosan có sự thay đổi. Lúc này giữa các mạch phân tử chitosan hình
: ion benzoate
+: vị trí tích điện dương trên mạch chitosan
:mạch chitosan : tương tác ion
Hình 3.5: Liên kết hình thành giữa
các mạch chitosan khi tạo màng có bổ sung sodium benzoate
thành chủ yếu các cầu nối kiểu ion do tương tác ion thuận nghịch giữa các nhóm - NH3+của phân tử chitosan với các ion âm (C6H5COO-) có trong môi trường[hình 3.5].
Theo Trần Thị Luyến[19], J. Berger và CTV[40] quá trình tạo màng của dung dịch chitosan kết hợp với Sor có cơ chế khác biệt so với khi sử dụng dung dịch chitosan kết hợp SB. Khi bổ sung Sor vào dung dịch chitosan, quá trình hình thành cấu trúc mạng lưới gel của màng chitosan có sự thay đổi. Do bản chất là các polyol trong phân tử có chứa nhiều gốc OH-, Sor sẽ liên kết với chitosan tạo thành cầu nối giữa các mạch chitosan nhưhình 3.6.
Mặt khác, vì Sorbitol có tính nhớt cao hơn kết hợp với chitosan sẽ làm cho quá trình tạo màng trên bề mặt trứng dễ dàng và tốt h ơn, các lỗ trên vỏ trứng bị bịt kín làm quá trình bốc hơi nước từ phía trong trứng ra môi tr ường được hạn chế.
Hình 3.6:Liên kết hình thành giữa các mạch chitosan khi tạo màng có
bổ sung sorbitol
Nhìn chung ở điều kiện nhiệt độ phòng thì tỷ lệ hao hụt trọng l ượng ở mẫu bảo quản cũng tuân theo quy luật giống nh ư bảo quản trong môi trường lạnh, nghĩa là mẫu đối chứng sẽ có tỷ lệ giảm cao nhất, tiếp theo là mẫu chitosan 1,5%; chitosan 1,5% + SB 0,05% và đạt hiệu quả tốt nhất (có tỷ lệ giảm trọng l ượng thấp nhất) là mẫu chitosan 1,5% + Sor 1%.
: cầu nối sorbitol + : vị trí tích điện dương trên mạch chitosan
:mạch chitosan +H3N O- Sor H OH OH OH OH OH OH CH2OH NH3+ O- OH OH CH2OH O-
So sánh mẫu bảo quản ở nhiệt độ lạnh và nhiệt độ phòng thì thấy ở nhiệt độ phòng tỷ lệ hao hụt trọng lượng cao hơn so với nhiệt độ lạnh vì ở nhiệt độ phòng độ ẩm môi trường thấp, nhiệt độ môi trường cao làm cho tốc độ mất nước của trứng diễn ra nhanh hơn ở nhiệt độ lạnh.
Một điều nữa có thể thấy là cho dù bảo qu ản ở nhiệt độ nào thì tỷ lệ hao hụt khối lượng trứng cũng sẽ tỷ lệ thuận với thời gian bảo quản nghĩa là càng về cuối thì tỷ lệ hao hụt trọng l ượng của trứng càng tăng. Kết quả này cũng tương tự với kết quả nghiên cứu trước đây của tác giả Lê Thanh Long[1] và Trần Trung Dũng[11] kết luận: HHKL ở tất cả các mẫu thí nghiệm đều tăng dần theo thời gian bảo quản. Ở các mẫu bọc màng có tỷ lệ HHKL thấp h ơn so với mẫu không bọc màng. Trong các mẫu bọc màng mẫu kết hợp với phụ liệu có kết quả tốt h ơn so với mẫu không kết hợp phụ liệu. Mẫu bọc màng bao chitosan 1,5% + Sor 1% hiệu quả hạn chế HHKL tốt nhất.
Như vậy, dù bảo quản ở nhiệt độ lạnh hay nhiệt độ phòng thì mẫu xử lý bằng màng bao chitosan 1,5% + Sor ở nồng độ 1% là đạt hiệu quả tốt nhất.
2. Biến đổi chỉ số độ Haugh (HU)
Giá trị độ Haugh (Raymond Haugh, 1937), được xác định thông qua chiều cao lòng trắng đặc và khối lượng trứng, thường được sử dụng như là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của lòng trắng trứng. Chỉ số HU càng cao chứng tỏ chất lượng lòng trắng càng tốt. Do vậy, trong nhiều trường hợp chỉ số HU còn được gọi là chỉ số độ tươi của trứng và được dùng làm căn cứ để đánh giá xếp loại hạng chất lượng trứng tươi[42],[43].
Chiều cao lòng trắng được đo như sau: đập vỡ trứng nhẹ nhàng rồi trải lòng trắng, lòng đỏ trên mặt phẳng là tấm g ương phẳng. Sau đó lấy kết quả trung bình của 3 lần đo.
Kết quả xác định chỉ số HU của các mẫu thí nghiệm sau thời gian bảo quản ở nhiệt độ lạnh và nhiệt độ phòng được trình bày ở hình 3.7.
25 35 45 55 65 75 85 0 7 14 21 28 35 42 49
Thời gian bảo quản (ngày)
B iế n đ ổ i c h ỉ s ố H a u g h ( H U ) ĐC 0% ( tl ) Chitosan 1,5% ( tl )
Chitosan 1,5% + SB 0,05% ( tl ) Chitosan 1,5% + Sor 1% ( tl )
ĐC 0% ( tl ) Chitosan 1,5% ( tl )
Chitosan 1,5% + SB 0,05% ( tl ) Chitosan 1,5% + Sor 1% ( tl )
H ình 3.7: Biến đổi chỉ số HU theo thời gian bảo quản bằng màng chitosan bổ
sung phụ liệu ở điều kiện nhiệt độ lạnh (5-100C) và nhiệt độ phòng
Từ kết quả trên đồ thị hình 3.7 nhận thấy:
- Chỉ số HU của trứng vịt ở tất cả các mẫu đều giảm dần theo thời gian bảo quản. Tuy vậy các mẫu ĐC không bọc màng mức độ giảm chỉ số HU nhanh hơn so với các mẫu có bọc màng chitosan. Sau 42 ngày bảo quản ở nhiệt độ lạnh, chỉ số HU giảm từ giá trị ban đầu là 86,69 xuống 30,18 đối với mẫu không bọc màng.
- Đối với nhóm các mẫu bọc màng, sau 49 ngày bảo quản ở nhiệt độ lạnh chỉ số HU còn lại ở các mẫu là từ 31,72 đến 42,18. Ở mẫu chitosan 1,5% chỉ số HU còn lại sau 49 ngày tương ứng là 31,72 thấp nhất trong số các mẫu bọc màng, tuy vậy
vẫn còn tốt hơn so với nhóm đối chứng ở thời điểm 49 ngày bảo quản. Kết quả này cho thấy màng chitosan đã có tác dụng bảo quản rõ rệt, làm hạn chế biến đổi chất lượng lòng trắng trứng ít nhất 10-15 ngày so với trứng không bọc màng. Trong các mẫu bọc màng thì mẫu chitosan 1,5% + Sor 1% có chỉ số HU tốt nhất.
- Đối với trứng bảo quản ở nhiệt độ lạnh, ở tất cả các thời điểm kiểm tra đều cho thấy chỉ số HU giảm chậm hơn nhiệt độ thường. Do trong điều kiện nhiệt độ lạnh ức chế vi sinh vật xâm nhập vào trong lòng trong trắng trứng hạn chế quá trình phân giải của enzyme và phân hủy của vi sinh vật.
Cũng tương tự như chỉ số HU của trứng vịt bảo quản ở nhiệt độ lạnh tất cả các mẫu bảo quản ở nhiệt độ phòng đều giảm dần theo thời gian bảo quản. Mẫu đối chứng không bọc màng mức độ giảm chỉ số HU nhanh hơn so với các mẫu có bọc màng chitosan. Sau 21 ngày bảo quản ở nhiệt độ thường, chỉ số HU giảm từ giá trị ban đầu là 86,69 xuống 27,07.
- Đối với nhóm các mẫu bọc màng, sau 28 ngày bảo quản ở nhiệt độ thường chỉ số HU còn lại ở các mẫu là từ 30,57 đến 40,74. Ở mẫu chitosan 1,5% chỉ số HU còn lại sau 28 ngày tương ứng là 30,57 thấp nhất trong số các mẫu bọc màng, tuy vậy vẫn còn tốt hơn so với nhóm đối chứng ở thời điểm 28 ngày bảo quản. Kết quả này cho thấy màng chitosan đã có tác dụng bảo quản rõ rệt, làm hạn chế biến đổi chất lượng lòng trắng trứng ít nhất 10-15 ngày so với trứng không bọc màng. Trong các mẫu bọc màng thì mẫu chitosan 1,5% + Sor 1% có chỉ số HU tốt nh ất.
Mẫu bảo quản có bọc màng chitosan kết hợp với phụ liêu có chỉ số HU tốt hơn so với mẫu bọc màng chitosan không kết hợp với phụ liệu là do những nguyên nhân sau:
SB là một chất bảo quản có khả năng kháng khuẩn không cao nhưng tác dụng mạnh đối với nấm men, mốc trong môi trường acid. Cơ chế kháng khuẩn của SB được giải thích trên cơ sở quá trình thấm phân tử acid benzoic có độ phân ly kém vào màng tế bào VSV làm giảm chỉ số pKa của tế bào chất, ảnh hưởng đến sự phân giải glucose thông qua enzyme phosphofructokinase của tế bào VSV[42].
Khi sử dụng kết hợp với chitosan, mặc dù chưa có những kết quả nghiên cứu đầy đủ về tác dụng kháng khuẩn lên các đối tượng VSV khác nhau, nhưng căn cứ
trên kết quả nghiên cứu cơ chế kết hợp giữa chitosan và SB theo quan điểm của J. Berger và CTV[40] cho thấy: khả năng kết hợp giữa SB và chitosan trong ức chế phát triển VSV là có cơ sở. Trong trường hợp này khả năng kháng khuẩn là sự phối hợp tác dụng của acid benzoic trong môi tr ường acid và của những nhóm NH3+ trong chitosan lên các vị trí mang điện âm ở trên màng tế bào VSV tạo ra. Như vậy khi tạo màng trên bề mặt trứng dưới tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm kết hợp của chitosan và SB, sự phá hoại lớp vỏ biểu bì ở mặt ngoài của trứng của nấm mốc và một vài vi khuẩn khác có thể bị ngăn chặn ngay ở thời gian đầu của quá trình bảo quản. Vì thế sự phá hoại các thành phần bên trong trứng do vi khuẩn xâm nhập cũng được hạn chế, sự biến đổi lòng trắng trứng tương ứng giảm đi.
Mặc dù không có tính kháng khuẩn như SB, nhưng Sor dễ dàng kết hợp với chitosan tạo màng có cấu trúc chặt chẽ, hạn chế trao đổi khí góp phần làm ổn định thành phần lòng trắng trứng. Đồng thời việc hình thành các cầu nối Sor giữa các mạch chitosan không làm giảm đáng kể tác dụng kháng khuẩn của các gốc NH3+ có trong mạch chitosan. Đây là lý do tại sao màng chitosan kết hợp Sor không chỉ hạn chế tốt HHKL trứng mà còn có khả năng ức chế xâm nhập VSV gây biến đổi chất lượng lòng trắng trứng. Kết quả này cũng tương tự với kết quả nghiên cứu trước đây của tác giả Lê Thanh Long[1] kết luận: ở nhiệt độ phòng màng bọc chitosan kết hợp với phụ liệu đã có tác dụng hạn chế đáng kể đến biến đổi lòng trắng trứng so với mẫu không bọc màng. Trong đó mẫu đối chứng có chỉ số giảm HU lớn nhất tiếp theo là mẫu chitosan 1,5%; chitosan 1,5% + SB 0,05% và hiệu quả tốt nhất là màng bọc chitosan 1,5% + Sor 1%.
Như vậy ở nhiệt độ lạnh và nhiệt độ phòng màng bọc chitosan có nồng độ 1,5% đã có tác dụng hạn chế đáng kể đến biến đổi lòng trắng trứng so với trứng không bọc màng. Trong đó mẫu đối chứng có chỉ số giảm HU lớn nhất tiếp theo là mẫu chitosan 1,5%; chitosan 1,5% + SB 0,05% và hiệu quả tốt nhất là màng bọc chitosan 1,5% + Sor 1% .
3. Biến đổi chỉ số Yolk Index (YI)
Chỉ số YI là tỷ số giữa chiều cao và đường kính của lòng đỏ, thường được sử dụng như là một trong những chỉ tiêu quan trọng đánh giá mức độ biến đổi chất
lượng của lòng đỏ. Theo thời gian bảo quản lòng trắng loãng ra, dây chằng và màng noãn hoàng yếu dần do tác dụng phân giải của enzyme và sự phân hủy do VSV, kết hợp với quá trình khuếch tán nước từ lòng trắng vào bên trong lòng đỏ, khiến lòng đỏ dần bị dẹt ra khi đặt trên một mặt phẳng. Như vậy chỉ số YI sẽ giảm dần theo thời gian bảo quản và thông qua mức độ biến đổi của chỉ số YI có thể đánh giá hiệu quả của các phương pháp bảo quản khác nhau.
Các quả trứng của các mẫu thí nghiệm được tiến hành xác định YI ngay sau khi xác định chỉ số HU. Lòng đỏ trứng được để trên tấm kính phẳng nhẹ nhàng sau đó dùng thước đo chuẩn đo chiều cao và đường kính của lòng đỏ. Kết quả xác định chỉ số YI giá trị trung bình của 3 lần đo.
Kết quả xác định chỉ số YI là giá trị của các mẫu thí nghiệm sau thời gian