II.1. Sử dụng màng bao Alginate làm chất mang các chất kháng sinh để cải thiện thời gian bảo quản và độ an toàn của dưa chế biến tươi (Fresh-cut Melon)
Bài báo nghiên cứu hiệu quả chống khuẩn của acid malic, những tinh dầu cần thiết (EOs) của quế (Cinnamon), cây xả hồng (Palmarosa), cỏ chanh (Lemongrass) và những hợp chất có hoạt tính của chúng bổ sung vào màng bao alginate có thể ăn được lên thời gian bảo quản và độ an toàn của sản phẩm dưa chế biến tươi (Cucumis melo
L.). Dưa được cắt thành miếng (50g) và được bao bằng màng bao ăn được cấu tạo chủ yếu từ alginate và có bổ sung thêm acid malic (EC) và EOs hay những chất có hoạt tính sinh học của chúng trước khi đóng gói trong những khay có chứa khí polypropylene và bảo quản ở 50C để nghiên cứu thời gian bảo quản và cảm quan. Mẫu dưa đối chứng là mẫu không được bao màng hay bao với EC không có EOs. EC rất hiệu quả trong việc cải thiện thời gian bảo quản về mặt vi sinh (tăng đến 9.6 ngày) và hóa lý của dưa (>14 ngày) so với dưa không được bao màng là 3.6 ngày và thấp hơn 14 ngày tương ứng. Ngoài ra, sự kết hợp của EOs và những hợp chất có hoạt tính của chúng trong màng bao kéo dài thời gian bảo quản về mặt vi sinh lên hơn 21 ngày trong một vài trường hợp do hiệu quả hỗ trợ chống khuẩn của acid malic và EOs. Tuy nhiên, vài tính chất của dưa bị ảnh hưởng như độ chắc và màu sắc, vì vậy làm giảm thời gian bản quản về mặt hóa lý. Theo kết quả này, tinh dầu xả hồng kết hợp ở 0.3% trong màng bao là phương pháp bảo quản tiềm năng thay thế cho các phương pháp bảo quản khác đối với dưa vì nó được chấp nhận bởi hội đồng cảm quan, duy trì những thông số chất lượng của trái cây, ức chế sự phát triển của hệ vi sinh vật bản địa.
như là mẫu đối chứng. Những dung dịch này được hòa trộn trong 3 phút sử dụng máy đồng hóa và sau đó khử khí bằng bơm chân không. Ngoài ra, một bồn chứa dung dịch calcium lactate pent-hydrate với nồng độ 2%w/v và D-L acid malic 2.5% trong nước cất vô trùng được sử dụng để tạo các liên kết ngang polymer carbohydrate.
II.1.2. Quá trình sản xuất dưa và bao gói
Dưa được rửa bằng cách ngâm trong dung dịch natri hypochlorite (300ppm); sau đó được rửa với nước và cuối cùng được làm khô bằng giấy hút ẩm. Dưa sau khi cắt miếng ở nhiệt độ phòng (18oC) được ngâm trong dung dịch màng bao trong 2 phút, sau đó dung dịch dư được cho chảy nhỏ giọt trong 1 phút và nhúng miếng dưa vào dung dịch calcium lactate với acid D-L-malic trong 2 phút ở 18oC để tạo các liên kết ngang. Mười miếng dưa được bao với trọng lượng tổng xấp xỉ 50g được cho vào trong những khay polypropylene và được làm kín bằng máy hàn kín nhiệt. Cuối cùng khay được bảo quản ở 5oC trong 21 ngày để phân tích thời gian bảo quản và cảm quan.
II.1.3. Ảnh hưởng của màng bao alginate chứa acid malic và EOs lên hệ vi sinh vật bản địa của dưa
EC tỏ ra hiệu quả trong việc giảm số lượng vi sinh vật ưa lạnh và ưa ấm trong dưa. Tuy nhiên, sự kết hợp của EOs hay những chất có hoạt tính của chúng trong màng bao làm tăng hiệu quả giảm vi sinh vật đi rất nhiều. Ngoài ra, hiệu quả của màng bao còn khác nhau đáng kể phụ thuộc vào loại dầu và nồng độ của chúng.
Theo mô hình Gompertz cho thấy sự phát triển nhanh chóng của vi sinh vật ưa ấm trên dưa không có màng bao so với dưa có màng bao vì pha lag ngắn hơn (λ) và tốc độ phát triển cao hơn (µ). Đối với dưa không có màng bao λ = 0.02 ± 0.42 ngày và µ = 0.62 ± 0.03 log10 cfu/g/ngày, trong khi đó đối với dưa được bao màng với EC giá trị này là 2.93 ± 0.32 ngày và µ = 0.388 ± 0.016 log10 cfu/g/ngày. Khí quyển điều chỉnh được tạo bởi màng bao ăn được (Baldwin và cộng sự, 1995; Perez-Gago và cộng sự, 2003; Olivas and Barbosa-Cánovas, 2005) cũng như hiệu quả chống khuẩn của acid malic có thể giải thích cho hiệu quả ức chế được quan sát trong dưa bao bằng màng bao với EC. Ngoài ra, sự kết hợp của EOs hay những chất có hoạt tính sinh học của chúng lên màng bao tạo ra hiệu quả ức chế cao hơn dao động trong giá trị λ và µ là 2.9 ± 0.8 đến 12.97 ± 1.36 ngày và 0.186 ± 0.029 đến 0.55 ± 0.09 log10 cfu/g/ngày phụ thuộc vào EO và nồng độ của chúng.
Hình 56: Sự phát triển của vi sinh vật ưa ấm trong dưa
Hình 58: Sự phát triển của nấm men và nấm mốc trong dưa
EC không có EOs không có hiệu quả đáng kể trong việc giảm số lượng nấm men và mốc ban đầu trong sản phẩm dưa cũng như ức chế sự phát triển qua thời gian bảo quản do số lượng nấm men, mốc ban đầu và cuối cùng đối với cả dưa không bao và có bao màng với EC đều được ghi nhận. Tuy nhiên, sự kết hợp của một vài loại EOs hay những chất có hoạt tính vào màng bao không những có hiệu quả đến việc giảm số lượng nấm men và mốc ban đầu mà còn ức chế sự phát triển theo thời gian của chúng.
II.1.4. Thời gian bảo quản về mặt vi sinh đối với dưa
Sự khác nhau đáng kể khi so sánh thời gian bảo quản giữa dưa không bao màng, bao với EC và bao với EC chứa EOs khác nhau hay những chất có hoạt tính của chúng (Bảng 24). Ngoài ra, thời gian bảo quản phụ thuộc chủ yếu vào sự phát triển của vi sinh vật ưa ấm và ưa lạnh do đây là hệ vi sinh vật đa số so với nấm men và nấm mốc. Nghiên cứu ghi nhận sự mở rộng thời gian bảo quản dưa có màng bao EC (9 – 10 ngày) so với dưa không có màng bao (3.6 ngày). Tuy nhiên, thời gian bảo quản sẽ tăng lên hơn nữa khi sử dụng EC kết hợp với EOs hay những chất có hoạt tính của chúng.
Ba loại EOs áp dụng đều tỏ ra hiệu quả trong việc tăng thời gian bảo quản dưa. Tuy nhiên, nồng độ tinh dầu cao hơn thì hiệu quả hơn so với nồng độ thấp ngoại trừ tinh dầu xả hồng với kết quả bằng nhau ở cả hai nồng độ 0.3% và 0.7%. Mặt khác, những
chất có hoạt tính được đánh giá cũng làm tăng thời gian bảo quản dưa trong hơn 21 ngày (Bảng 24). Theo kết quả này, tinh dầu xả hồng có thể là sự lựa chọn tốt nhất do hiệu quả cao hơn tại nồng độ thấp nhất (0.3%).
Bảng 24: Thời gian bảo quản về mặt vi sinh của dưa với màng bao alginate có và không có EOs hay những chất có hoạt tính của chúng, bảo quản ở 50C trong 21 ngày
Xử lý Thời gian sốnga (ngày)
Ưa ấm Ưa lạnh Nấm men và nấm mốc
Không sử dụng màng bao Màng bao Màng bao+Cin (0.3%) Màng bao+Cin (0.7%) Màng bao+Eu (0.5%) Màng bao+Pal (0.3%) Màng bao+Pal (0.7%) Màng bao+Ge (0.5%) Màng bao+Lem (0.3%) Màng bao+Lem (0.7%) Màng bao+Cit (0.5%) 3.6 9.89 13.11 >21 >21 >21 >21 >21 12.01 >21 >21 3.61 3.61 13.17 >21 >21 >21 >21 >21 9.32 >21 >21 >21 >21 >21 >21 >21 >21 >21 >21 >21 >21 >21
aThời gian sống được tính toán từ mô hình Gompertz điều chỉnh được điều chỉnh được sử dụng như là giới hạn cực đại cho tất cả các loại vi sinh vật.
Cin: tinh dầu quế. Eu: tinh dầu eugenol.
Pal: tinh dầu sả hồng Palmarosa. Ge: tinh dầu Geraniol.
Lem: tinh dầu cỏ chanh. Cit: tinh dầu xả
II.1.5. Ảnh hưởng của màng bao alginate chứa acid malic và EOs lên các thông số hóa lý của dưa
II.1.5.1. Sự thay đổi trong thành phần khí
Sự tiêu thụ oxy và sản sinh carbon dioxide trong dưa được đóng gói có và không có màng bao với EC, EC với EOs hay những chất có hoạt tính của chúng được đưa ra trong hình. Sự khác nhau đáng kể về sự tiêu thụ oxy và sản sinh carbon dioxide được ghi nhận trong trường hợp có và không có màng bao. Sự tiêu thụ oxy và sản sinh carbon dioxide có sự thay đổi lớn từ ngày thứ 7 bảo quản (Hình 59). Điều này là do sự hô hấp của tế bào cũng như của vi sinh vật bản địa. Việc giảm hàm lượng oxy trong dưa bao gói dẫn đến những biến đổi kỵ khí của đường trong dưa thành rượu và CO2
Hình 60: Sự thay đổi nồng độ carbon dioxide trong dưa
II.1.5.2. Sự thay đổi về độ chắc
Những thay đổi đáng kể được ghi nhận giữa dưa không có và có màng bao ngay sau khi tiến hành và trước bảo quản (t = 0 ngày) do hiệu quả của calcium trong dung dịch liên kết. Mặt khác, sự kết hợp của EOs và những chất có hoạt tính của chúng vào màng bao có ảnh hưởng rõ rệt lên độ chắc của dưa. Điều này là do sự tác động của EOs lên mô tế bào trái cây, làm thay đổi cấu trúc và ảnh hưởng trực tiếp đến độ chắc. Xả hồng, cỏ chanh và những chất có hoạt tính của chúng feraniol và citral ảnh hưởng đến độ chắc nhiều hơn những chất khác (Bảng 25).
dưa phụ thuộc vào loại dầu thêm vào màng bao (Hình 61). Tính chất mùi và vị bị ảnh hưởng rõ rệt khi thêm dầu quế và không được chấp nhận bởi hội đồng cảm quan so với dầu xả hồng và cỏ chanh. Tương tự, độ chắc cũng bị ảnh hưởng khi thêm dầu cỏ chanh vào màng bao (Hình 61). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
t = 0 ngày t = 8 ngày
Hình 61: Ảnh hưởng của thời gian bảo quản lên tính chất cảm quan của dưa với màng bao alginate kết hợp EOs của quế (•), xả hồng (■) và cỏ chanh (▲) ở nồng độ 0.7%.
Mẫu đối chứng với màng bao không có tinh dầu (○) và không bao màng (□)
II.2. Sử dụng màng bao ăn được puree táo-alginate như chất mang chống vi sinh vật để kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm:
II.2.1. Nguyên liệu
Puree táo (38oBx) (Indulleida S.A., Lleida, Spain) và sodium alginate thực phẩm (Keltone® LV, ISP, San Diego, CA, USA) là thành phần cơ bản của tất cả màng bao. Glycerol (Merck & Co., Inc., Whitehouse Station, NJ, USA) được thêm vào như là chất làm dẻo. CaCl2 (Sigma–Aldrich Corp. Steinhein, Germany) được sử dụng để làm giảm liên kết ngang. N-acetylcysteine (Sigma–Aldrich Corp. Steinhein, Germany) là chất ức chế hóa nâu. Tinh dầu cỏ chanh và bạc hà (Aceites EsencialesDicana S.A.,Barcelona, Spain) và vanillin (Scharlau Chemie S.A., Barcelona, Spain) là chất chống hóa nâu và là thành phần nghiên cứu.
Dung dịch màng bao được chuẩn bị bằng cách trộn puree táo (26% w/w) với dung dịch alginate (2% w/w) đã được chuẩn bị trước bằng cách hòa tan alginate trong nước chưng cất và đun lên 70oC trong khi khuấy trộn cho đến khi dung dịch trong suốt. Dung dịch màng bao cũng chứa glycerol (1.5% w/w). Tinh dầu và những thành phần có hoạt tính được kết hợp vào dung dịch màng bao theo nồng độ như sau: 0% (kiểm soát), bạc hà (0.1 và 0.5%), cỏ chanh (1 và 1.5%) hay vanillin (0.3 và 0.6%). Những dung dịch này được đồng hóa trong 3 phút ở tốc độ 12500rpm sử dụng thiết bị đồng hóa Ultra Turrax T25 (IKA® WERKE, Germany) với bộ phận S25N-G25G và bộ phận loại khí dưới điều kiện chân không. N-acetylcysteine (1% w/v) được thêm vào bể chứa CaCl2 (2% w/w) để tạo liên kết ngang giữa các polymer saccharide (Rojas-Grau và cộng sự, 2006, 2007).
II.2.3. Kết quả và bàn luận
II.2.3.1. Sự thay đổi thành phần khí ở khoảng trống bên trong bao bì
Những trái nguyên tiếp tục hô hấp thông qua lớp vỏ sau khi được thu hoạch. Nếu như lớp vỏ bị phá hủy trong quá trình cắt, tốc độ hô hấp tăng lên và những thành phần hương và mùi vị đặc trưng trong trái cây bị biến đổi (Beaulieu và Baldwin, 2002). Màng bảo vệ ăn được có khả năng tạo ra một khí quyển điều chỉnh bao bọc bên ngoài trái cây và cách ly sản phẩm với môi trường bên ngoài. Chúng hoạt động như là rào cản ngăn chặn O2, CO2 và làm giảm tốc độ hô hấp (Olivas và Barbosa-Cánovas, 2005).
Hình 62A và B cho thấy loại và nồng độ tinh dầu ảnh hưởng đáng kể (p ≤ 0.05) lên nồng độ khí O2 và CO2 ở khoảng không gian trống trong bao bì đựng táo fresh-cut đã được bọc lớp màng ăn được bên ngoài. Một sự giảm nhẹ nồng độ oxy trong bao bì được quan sát trong bao bì chứa những miếng táo được bọc bởi màng bao chứa dầu cỏ chanh (1 và 1.5% w/w) và ở nồng độ cao hơn tinh dầu bạc hà (0.5% w/w) trong khi nồng độ oxy ở những mẫu có màng bao khác lại giảm xuống dưới 3.54% so với táo không được bao (Hình 62A). Tương tự, nồng độ CO2 trong mẫu có lượng tinh dầu lớn (1 và 1.5% tinh dầu cỏ chanh, 0.5% tinh dầu bạc hà) không bị ảnh hưởng trong thời gian bảo quản trong khi có sự tăng đáng kể nồng độ CO2 trong những mẫu còn lại (Hình 62B). Màng bao với nồng độ tinh dầu cao làm giảm tốc độ sinh CO2 và hao hụt O2 đặc biệt là khi kết hợp với màng bao alginate-puree táo. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng những màng bao khô làm từ alginate-puree táo và tinh dầu thực vật làm tăng tính thấm của màng bao hơn là chỉ làm từ alginate (Olsen và cộng sự, 2006). Khuynh hướng hao hụt O2 và sản sinh CO2 trong trái cây fresh-cut được bao màng được báo cáo trong nhiều nghiên cứu. Do đó, Wong và cộng sự (1994) đã nghiên cứu ảnh hưởng của nhiều loại màng bao 2 lớp lên sự hô hấp của táo cắt miếng và sự sinh khí CO2 bên trong lớp màng. Sự khuếch tán của O2 vào mô bị ức chế bởi khả năng cản trở O2 cao của màng bao. Tuy nhiên, Olivas và Barbosa-Cánovas (2005) chỉ ra rằng màng bao với tính thấm khí chọn lọc có khả năng làm giảm sự trao đổi O2 và CO2 giữa trái cây và môi trường, làm chậm quá trình trao đổi chất bằng cách làm giảm nồng độ O2 bên trong và tăng nồng độ CO2.
Hình 62: Nồng độ O2 và CO2 trong khay đựng những miếng táo có (có và không có tinh dầu) và không có màng bao khi bảo quản ở 4oC. EOs: tinh dầu
Đáp ứng sinh lý gây ra bởi những stress vật lý sau quá trình cắt bao gồm sinh khí ethylene được nghiên cứu bởi (Kays, 1991; Beaulieu và Baldwin, 2002). Sự sinh khí ethylene của táo fresh-cut có và không có bọc bởi màng bao được thể hiện trong Hình 63A. Tất cả mẫu được bọc bởi màng alginate-puree táo chứa tinh dầu cho kết quả tốc độ sinh khí ethylene thấp. Không có sự sai biệt về thống kê (p > 0.05) được quan sát giữa các mẫu được bao bởi những màng bao cùng thành phần nhưng có nồng độ khác nhau. Tuy nhiên, kết quả lại đặc biệt khác nhau trong những miếng táo không có màng bao hay màng bao không có tinh dầu là những trường hợp sự sinh khí ethylene tăng lên rất nhanh và đạt giá trị 230.07 và 132.38 μl/l tương ứng ở cuối giai đoạn bảo quản lạnh (Hình 63A). Ảnh hưởng ức chế của màng bao chứa tinh dầu khá rõ ràng. Điều này giống với kết quả của Wong và cộng sự (1994) cho thấy sự giảm đáng kể (90%) tốc độ sinh khí ethylene của táo fresh-cut được bao bởi màng bao 2 lớp polysaccharide/lipid. Tác giả cho rằng sự làm giảm này trước tiên là do tính ngăn cản khuếch tán của lớp lipid và tiếp đến là do ảnh hưởng ức chế của hệ đệm ascorbate chứa ion calcium. Trong trường hợp màng bao alginate-puree táo, tinh dầu kết hợp với màng bao thông qua quá trình nhũ hóa để tăng khả năng ức chế vi sinh vật trong khi những liên kết ngang của polymer polysaccharide có được bằng cách ngâm trong dung dịch CaCl2. Từ đó, cả 2 thành phần đều đóng góp vào khả năng làm giảm sự sinh khí
ethylene. Ngoài ra, Lee và cộng sự (2003) phát hiện sự giảm tốc độ hô hấp ban đầu (từ 44.80 xuống 34.95 mg CO2/kg.h) của giống táo Fuji fresh-cut với màng bao whey protein concentrate. Ảnh hưởng này được cho là do ion calcium và khả năng ngăn cản oxy vốn có của màng bao.
Sự giảm trao đổi khí giữa trái cây và môi trường xung quanh nhờ sử dụng màng bao có thể làm giảm mạnh lượng oxy và điều chỉnh quá trình hô hấp theo cách trao đổi chất kỵ khí và lên men gây nên sự mất mùi do tích lũy ethanol và acetaldehyde (Alonso và Alique, 2004). Sự sản xuất ethanol và acetaldehyde trong những miếng táo bao bởi màng bao alginate-puree táo cho thấy có sự tạo thành khí quyển điều chỉnh kỵ