Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan và composit chitosan với axit béo tới khả năng bảo quản quả dưa chuột

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI -------
 ------- bïi thÞ thanh h−êng NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHITOSAN VÀ COMPOSIT CHITOSAN VỚI AXIT BÉO TỚI KHẢ NĂNG BẢO QUẢN QUẢ DƯA CHUỘT LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH Mã số : 60.54.10 Người hướng dẫn khoa học: TS nguyÔn duy l©m HÀ NỘI - 2010 LỜI CAM ðOAN - Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. - Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Hà nội, ngày tháng năm 2010 Tác giả luận văn Bùi Thị Thanh Hường Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........i LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin ñược gửi lời cảm ơn chân thành tói ban lãnh ñạo, các thầy cô, bạn bè và ñồng nghiệp: - Khoa công nghệ thực phẩm, Viện ðào tạo sau ñại học- Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. - Khoa quản trị chế biến món ăn - Trường Cao ñẳng Du lịch Hà Nội - Trung tâm Nghiên cứu và Kiểm tra chất lượng nông sản thực phẩm Viện Cơ ñiện nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch ñã tạo ñiều kiện giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu ñề tài. ðặc biệt, tôi xin trân trọng cảm ơn thầy giáo Tiến sỹ Nguyễn Duy Lâm - Giám ñốc Trung tâm Nghiên cứu và Kiểm tra chất lượng sản thực phẩm ñã hướng dẫn tôi một cách tận tình, chu ñáo trong thời gian thực hiện ñề tài cho ñến khi luận văn ñược hoàn thành, hơn nữa qua ñây tôi cũng ñã học hỏi ñược ở thầy nhiều về tác phong làm việc nghiêm túc, khoa học và khả năng tư duy trong phân tích và ñánh giá kết quả nghiên cứu. Cuối cùng, tôi mong muốn nhận ñược sự quan tâm hơn nữa của các thầy cô, bạn bè và ñồng nghiệp ñể ñạt ñược tiến bộ hơn. Hà nội, ngày tháng năm 2010 Bùi Thị Thanh Hường Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........ii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảngư v Danh mục ñồ thị vi Danh mục hình vii 1 MỞ ðẦU 1 1.1 Lý do chọn ñề tài 1 1.2 Mục ñích và yêu cầu 3 2 TỔNG QUAN 4 2.1 Giới thiệu về dưa chuột 4 2.2 Giới thiệu về chitosan 8 2.3 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan trong bảo quản rau quả 2.4 Các nghiên cứu ứng dụng chitosan và composit chitosan với axit 15 béo trong bảo quản dưa chuột 18 3 ðỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 3.1 ðối tượng-vật liệu nghiên cứu 20 3.2 Nội dung nghiên cứu 21 3.3 Phương pháp nghiên cứu 21 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28 4.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên và biến ñổi màu sắc của dưa chuột 28 4.1.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng 28 4.1.2 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả 29 4.2 Ảnh hưởng của pH ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên và biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........iii 31 4.2.1 Ảnh hưởng của pH dung dịch chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên 32 4.2.2 Ảnh hưởng của pH dung dịch chitosan ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả 33 4.3 Ảnh hưởng của chitosan ñược bổ sung chất dẻo hoá Propyl Glycerol ñến tỷ hao hụt khối lượng và biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột 4.3.1 Ảnh hưởng của chất dẻo hoá Propyl Glycerol ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng quả dưa chuột 4.3.2 39 Thử nghiệm ñánh giá hiệu quả bảo quản dưa chuột bằng chế phẩm composit chitosan với axit lauric 4.5.1 37 Ảnh hưởng của bổ sung axit oleic và lauric ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả 4.5 37 Ảnh hưởng của bổ sung axit oleic và lauric ñến hao hụt khối lượng quả dưa chuột 4.4.2 35 Ảnh hưởng của chitosan ñược bổ sung axit oleic và lauric ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng và biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột 4.4.1 34 Ảnh hưởng của chất dẻo hoá Propyl Glycerol ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột 4.4 34 40 Ảnh hưởng của chế pẩm composit ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên 40 4.5.2 Ảnh hưởng của chế pẩm composit ñến tỷ lệ thối hỏng quả dưa chuột 41 4.5.3 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột. 42 4.5.4 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến biến ñổi cường ñộ hô hấp quả dưa chuột 44 4.5 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến biến ñổi ñộ cứng quả dưa chuột 45 4.5.6 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến chỉ tiêu hoá sinh quả dưa chuột. 47 4.5.7 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) tới chất lượng cảm quan 50 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 5.1 Kết luận 52 5.2 Kiến nghị 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........iv DANH MỤC BẢNG STT Tên bảng Trang 2.1 Thành phần dinh dưỡng của dưa chuột 5 2.2 Ảnh hưởngcủa nhiệt ñộ ñến cường ñộ hô hấp của dưa chuột 6 2.3 Thành phần hóa học của vỏ tôm (% chất khô) 9 2.4 So sánh chitosan với các chất ức chế khác 4.1 Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng quả dưa chuột trong quá trình bảo quản 4.2 4.7 38 Ảnh hưởng của T.P-9/10 ñến hao hụt khối lượng tự nhiên quả dưa chuột trong quá trình bảo quản 4.6 34 Ảnh hưởng của các axit béo tới tính cản mất nước của màng chitosan ñối với dưa chuột trong quá trình bảo quản 4.5 32 Ảnh hưởng của chất dẻo hoá PG tới ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng quả dưa chuột trong quá trình bảo quản 4.4 28 Ảnh hưởng của pH dung dịch chitosan ñến tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên của dưa chuột trong quá trình bảo quản 4.3 14 41 Ảnh hưởng của chế phẩm CP-07 ñến tỷ lệ thối hỏng quả dưa chuột trong quá trình bảo quản 42 Ảnh hưởng của T.P-9/10 tới chất lượng cảm quan 50 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........v DANH MỤC ðỒ THỊ STT 4.1 Tên ñồ thị Trang Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột 4.2 Ảnh hưởng của pH chitosan ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột trong quá trình bảo quản 4.3 46 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến hàm lượng chất rắn hòa tan tổng số 4.9 44 Ảnh hưởng của chế phẩm T.P-9/10 ñến ñộ cứng (kg/cm2) của dưa chuột trong quá trình bảo quản 4.8 43 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến biến ñổi cường ñộ hô hấp quả dưa chuột. 4.7 39 Ảnh hưởng của (T.P-9/10) ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột 4.6 36 Ảnh hưởng của bổ sung axit béo ñến khả năng giữ màu của chế phẩm chitosan trong bảo quản dưa chuột 4.5 33 Ảnh hưởng của chất dẻo hoá Propyl Glycerol ñến biến ñổi màu sắc vỏ quả dưa chuột 4.4 30 47 Ảnh hưởng của chế phẩm (T.P-9/10) ñến hàm lượng axit hữu cơ tổng số của dưa chuột trong quá trình bảo quản Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........vi 49 DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 3.1 Dưa chuột thí nghiệm 20 3.2 Dưa chuột nguyên liệu và khâu xử lý vệ sinh quả trước thí nghiệm 22 4.1 Hình thức bên ngoài của dưa chuột sau 10 ngày bảo quản bằng chitosan 1% và PG 1%. 31 4.2 Hình thức bên ngoài của dưa chuột nguyên liệu 51 4.3 Hình thức bên ngoài của dưa chuột sau 10 ngày bảo quản bằng chế phẩm (T.P-9/10) ở nhiệt ñộ môi trường Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........vii 51 1. MỞ ðẦU 1.1 ðặt vấn ñề Chất tạo màng ăn ñược ñã ñược sử dụng từ lâu nhằm duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản nhiều loại rau quả chẳng hạn quả có múi, táo, xoài, cà chua và dưa chuột (Baldwin và CS, 1996; Li và Barth, 1998). Rau quả luôn luôn ñược phủ bằng cách phun hay nhúng với các vật liệu ăn ñược ñể tạo ra một màng bán thấm trên bề mặt có tác dụng hạn chế hô hấp, kiểm soát sự thoát nước và tạo ra các tính chất chức năng khác (Ukai và CS, 1976; Thomson, 2003). Nhiều thành phần ăn ñược như lipid, polysacharid và protein ñã ñược sử dụng riêng rẽ hoặc phối hợp với nhau ñể tạo ra các công thức pha chế chất tạo màng (Ukai và CS, 1976; Kestẻ và Fennema, 1986). Trong thời gian gần ñây, xu hướng phát triển là tạo ra các vật liệu tạo màng dạng composit hoặc hai lớp chẳng hạn phối trộn protein, polysacharid với lipid cùng với nhau ñể cải tiến các chức năng của màng. Polysacharid và protein có bản chất polyme và ưa nước (hydrophilic) do vậy có khả năng tạo màng tốt và ngăn cản cao sự trao ñổi khí oxy, carbonic, hương thơm. Tuy nhiên, màng làm từ các chất này không có khả năng giữ ẩm cao so với ña số các màng chất dẻo tổng hợp chẳng hạn polyethylene mật ñọ thấp (LDPE). Ngược lại, các chất béo lipid là những chất kị nước (hydrophobic) lại có khả năng ngăn cản mất hơi nước tốt hơn so với polysacharid và protein. Tuy nhiên, do bản chất không phải là polyme nên khả năng tạo màng của lipid bị hạn chế (Krochta, 1997). Chitosan là một polysacharid, một polyme mạch thẳng của 2-amino-2deoxy-β-D-glucan. Chitosan là sản phẩm ñề axetil hoá của chitin. Chitosan có thể ñược ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như là chất ngưng kết, chất làm trong, chất tạo nền, chất tạo màng, chất kích thích sinh trưởng thực vật, chất Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........1 làm lành vết thương và chất kháng vi sinh vật (Brine và CS, 1991; Goosen, 1997). Chitosan ñược ñánh giá là một vật liệu tạo màng ñầy triển vọng ñể bảo quản rau quả vì tính chất tạo màng rất tốt, phổ hoạt tính kháng vi sinh vật rộng và dễ dàng tương hợp với nhiều thành phần bổ sung thêm như vitamin, chất khoáng, chất diệt khuẩn, diệt nấm (Durango và CS, 2006; Chien và CS, 2007). Trên thế giới ñã có rất nhiều công trình nghiên cứu về tính năng của màng chitosan ñối với các loại rau quả khác nhau và thu ñược nhiều kết quả có lợi cho quá trình bảo quản rau quả tươi như làm chậm chín và giảm cường ñộ hô hấp của rau quả hay giảm sự mất mát khối lượng, úa màu ñối với ớt chuông và dưa chuột (El Ghaouth và CS 1992), táo và lê (Elson và CS, 1985), dâu tây (Zhang và Quantick, 1998, Han và CS, 2004). Rất nhiều kết quả nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam ñã chứng tỏ chitosan có tính chất kháng khuẩn và kháng nấm có lợi cho quá trình bảo quản (Allan và Hadwiger, 1979; Hirano và Nagao, 1989). ðể cải thiện tính chất của chitosan nhằm tăng cường hiệu quả và phát triển thành các sản phẩm thương mại trong bảo quản rau quả tươi, hiện nay một số nơi trên thế giới ñã tiếp cận theo hướng tạo dẫn xuất của chitosan và tạo vật liệu composit từ chitosan với thành phần axit béo. Theo cách thứ nhất ñã có sản phẩm thương mại hoá có tên là “Nutri-Save” do Canada sản xuất. ðây là dẫn xuất metyl hoá của chitosan (N,O-carboxymetyl chitosan = CM chitosan). Sản phẩm này ñã ñược thử nghiệm ñối với nhiều loại rau quả và chứng tỏ khả năng giảm cường ñộ hô hấp tốt hơn do có khả năng cản CO2 gấp 2 lần. Tuy nhiên, sản phẩm này do không cải thiện ñược sự ngăn cản mất nước nên hiệu quả bảo quản tổng thể chưa cao (Banará và CS, 1989). Theo cách thứ hai là tạo nhũ tương chitosan với axit béo mặc dù chưa có nhiều nghiên cứu và thử nghiệm nhưng những kết quả có ñược trên quả dâu tây (Vargas và CS, 2006) và táo cắt (Pennisi, 1992) là rất triển vọng. Vargas và CS ñã tạo composit chitosan trọng lượng phân tử lớn kết hợp với axit oleic và ñánh gía Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........2 hiệu quả trên quả dâu tây và chỉ ra rằng việc bổ sung axit oleic không chỉ tăng cường hoạt tính kháng vi sinh vật của chitosan mà còn cải thiện ñược tính ngăn cản mất nước của quả. Ở Việt Nam mới bước ñầu thử nghiệm bảo quản bằng phương pháp tạo màng ñối với quả có múi như cam, bưởi mà chưa chú ý tới các loại rau ăn quả. ðối với các loại rau này ví dụ: dưa chuột và cà chua là loại ăn trực tiếp cả vỏ, nên yêu cầu về an toàn thực phẩm của chế phẩm ñược chú ý rất cao. Xuất phát từ nhu cầu thực tế ñó chúng tôi tiến hành ”Nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan và composit chitosan với axit béo tới khả năng bảo quản quả dưa chuột“ 1.2 Mục ñích và yêu cầu 1.2.1 Mục ñích Tạo ñược một chế phẩm composit chitosan với axit béo dùng cho bảo quản dưa chuột và tiến hành ñánh giá hiệu quả của chế phẩm ñó qua thử nghiệm bảo quản dưa chuột qui mô phòng thí nghiệm. 1.2.2 Yêu cầu 1. Xác ñịnh ñược nồng ñộ chitosan có tác dụng tốt nhất ñến hạn chế biến ñổi màu sắc và hao hụt khối lượng của dưa chuột trong quá trình bảo quản. 2. Xác ñịnh ñược pH có tác dụng tốt nhất ñến hạn chế biến ñổi màu sắc và hao hụt khối lượng của dưa chuột trong quá trình bảo quản. 3. Xác ñịnh ñược tỷ lệ chitosan và Propyl Glycerol có tác dụng tốt nhất ñến hạn chế biến ñổi màu sắc và hao hụt khối lượng của dưa chuột trong quá trình bảo quản 4. Lựa chọn ñược axit béo có tác dụng tốt nhất ñến hạn chế biến ñổi màu sắc và hao hụt khối lượng của dưa chuột trong quá trình bảo quản 5. So sánh hiệu quả bảo quản của chế phẩm composit tạo ra với chế phẩm BQE-625 nhập nhập của Mỹ. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........3 2. TỔNG QUAN 2.1 Giới thiệu về dưa chuột 2.1.1 ðặc ñiểm sự phân bố dưa chuột Dưa chuột (Cucumis sativus L), ở miền nam nước ta còn gọi là “dưa leo”, là một cây trồng phổ biến trong họ bầu bí Cucurbitaceae. Những thực vật và thảo mộc phổ biến khác bao gồm trong họ hàng này là bí ngô, bí ñao, mướp ñắng, dưa gang…Dưa chuột có ở Châu Á và châu Phi. Người Trung Quốc cổ ñại ñã biết ñến loại thực vật này khoảng 100 năm trước công nguyên. Dưa chuột dạng cây thảo, sống hàng năm, thân dây, có nhiều cành, tua cuốn ñơn, lá khía thuỳ nông, cuống lá dài 8-20 cm, có lông ngắn cứng. Phiến lá hình tim, chiều dài 7-20cm. Gân lá hình chân chim từ gốc toả ra các thuỳ. Hai mặt lá ñều có lông. Mép lá khía răng cưa nhỏ. Hoa của cây dưa chuột có mầu vàng, cuống hoa ngắn, hoa ñực và hoa cái cùng gốc. Quả dài thẳng hoặc uốn cong, vỏ quả xanh. Quả già có những u lồi hình gai hoặc ñầu tù, hạt dẹt màu trắng [25]. Dưa chuột là loại cây ưa thời tiết mát mẻ. Nhiệt ñộ thích hợp cho cây sinh trưởng là 20-250C [31]. Tại Việt Nam dưa chuột ñược trồng hiện nay phần lớn là ở các ñịa phương như Hải Dương, Thái Bình, Cao Bằng, Thanh Hoá, Vĩnh Phúc và một số tỉnh miền nam [9],[10]. 2.1.2 Thành phần hoá học của dưa chuột Dưa chuột không những mát, ngon mà còn rất bổ dưỡng. Một quả dưa chuột trung bình cung cấp lượng dinh dưỡng nêu trong bảng 2.1 [31]. Dưa chuột có tác dụng làm sạch axit và ñộc tố trong máu, ngăn ngừa sự rối loạn trên da và làm giảm sự mệt mỏi ở mắt. Nó làm giảm sự mất nước và loại bỏ sự kích thích trong nước tiểu. Nếu dưa chuột ñược dùng như salat với Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........4 một lát bánh mỳ, thì nó là thực ñơn hữu ích cho những ai muốn giảm cân. Nó cũng làm giảm huyết áp cao, bảo vệ chúng ta từ những bệnh do virus gây ra. Dưa chuột chứa nhiều nước và nhiều chất dinh dưỡng khác cần thiết cho cơ thể con người [16] [17]. Bảng 2.1. Thành phần dinh dưỡng của dưa chuột Thµnh phÇn Gi¸ trÞ/100g Năng lượng(Calo) 39,0 ChÊt bÐo bo hoµ (g) 9,0 Cholesterol 0 Hydratcacbon (g) 8,30 ChÊt x¬ (g) 2,40 ChÊt ®¹m (g) 2,10 Natri (mg) 6,00 Kali (mg) 433,0 Canxi (mg) 42,0 S¾t (mg) 0,80 KÏm (mg) 0,60 Vitamin C (mg) 647,0 Vitamin B (mg) 0,13 Sinh tè B (mg) 0,07 Niaxin (mg) 0,70 2.1.3 Tiêu chuẩn chất lượng dưa chuột Chất lượng của dưa chuột ăn tươi chủ yếu dựa vào tính ñồng nhất về hình dạng, ñộ rắn chắc và có vỏ màu xanh sẫm hoặc sáng. Các chỉ tiêu bổ sung là kích cỡ, không bị khuyết tật và thối hỏng, không bị vàng [9]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........5 2.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới bảo quản dưa chuột 2.1.4.1 Nhiệt ñộ và ñộ ẩm không khí bảo quản tối ưu Nhiệt ñộ và ñộ ẩm bảo quản tối ưu: 10-12,5°C; 95% R.H. Thời gian bảo quản tối ña ñối với dưa chuột thường ít hơn 14 ngày vì hình thức và chất lượng cảm quan bị kém ñi nhanh chóng. Sự héo nhăn, sự vàng hoá và thối hỏng tăng lên trong thời gian khoảng hai tuần ñó, ñặc biệt là sau khi chuyển sang ñiều kiện bán lẻ. Nhiệt ñộ tồn trữ ngắn hạn và trong vận chuyển thấp hơn khoảng nhiệt ñộ ñó, chẳng hạn 7,2 ° C cũng thường ñược dùng nhưng quả sẽ bị tổn thương lạnh sau 2-3 ngày [31],[32]. 2.1.4.2 Cường ñộ hô hấp và cường ñộ sinh etilen Hô hấp dao ñộng trong khoảng rộng trên 10°C do các giai ñoạn chín khác nhau. Dưa chưa chín thuần thục có cường ñộ hô hấp cao hơn. Bảng 2.2 thể hiện sự ảnh hưởng của nhiệt ñộ bảo quản tới cường ñộ hô hấp của dưa chuột [25, 31] Bảng 2.2. Ảnh hưởngcủa nhiệt ñộ ñến cường ñộ hô hấp của dưa chuột Nhiệt ñộ 10°C(50°F) 15°C(59°F) 20°C(68°F) 25°C(77°F) ml CO2/kg·hr 12-15 12-17 7-24 10-26 Cường ñộ sinh khí etilen: 0.1 - 1.0µl / kg·hr at 20°C(68°F) 2.1.4.3 Phản ứng với ethylen và môi trường khí quyển kiểm soát (CA) Dưa chuột rất nhạy cảm với ethylen ngoại sinh. Trong qúa trình phân phối và tồn trữ, tốc ñộ vàng hoá (Yellowing) nhanh và sẽ cho kết quả khi nồng ñộ ethylen thấp (1-5ppm). Vì vậy khi bảo quản dưa chuột, không ñể lẫn với chuối, dưa hấu, cà chua.[33] Kiểm soát hay thay ñổi không khí khi tồn trữ tại chỗ hay trong vận chuyển ñể ít ảnh hưởng tới chất lượng dưa chuột. Giữ mức O2 ở tỷ lệ thấp (35%) sẽ làm chậm trễ yellowing một vài ngày. Tăng CO2 (CA) lên 10% Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........6 nhưng khi tăng quá 10% CO2sẽ sinh ra quá trình hô hấp yếm khí, phá vỡ cân bằng các qúa trình sinh lý làm mất khả năng kháng tự nhiên của dưa dẫn ñến sự thâm ñen và thối hỏng [31,32,33] . 2.1.5 Các hư hỏng thường gặp trong quá trình bảo quản dưa chuột 2.1.5.1 Các rối loạn sinh lý và cơ lý Tổn thương lạnh: Dưa chuột nhạy cảm tổn thương lạnh ở nhiệt ñộ dưới 10°C nếu giữ ở ñiều kiện ñó ñến hơn 3 ngày tùy thuộc vào nhiệt ñộ và giống. Hậu quả của tổn thương lạnh là hình thành những vết ướt nước, những lỗ thủng nhỏ và nhanh chóng bị hư hỏng. Tổn thương lạnh có thể ñược bắt ñầu trước khi thu hoạch. Các giống khác nhau có ảnh hưởng ñến mức tổn thương khác nhau [25],[31]. Tổn thương ñông lạnh: Sự xuất hiện tổn thương ñược thấy ở nhiệt ñộ - 0.5°C. Những triệu chứng tổn thương ñông lạnh bao gồm thịt quả bị nhão nước trở nên màu nâu và keo nhớt. Tổn thương cơ lý: Thu hoạch phải ñược thực hiện bằng cách cắt thay vì bứt. Quả bị bứt ñứt cuống bị xếp loại chất lượng thấp, coi như bị khuyết tật. Trầy xước và tổn thương do xếp ñống nếu thiếu chú ý cẩn thận khi thu hoạch và xử lý sau ñó [31],[32]. 2.1.5.2 Các rối loạn bệnh do vi sinh vật Bệnh quả là một nguồn quan trọng gây ra tổn thất sau thu hoạch, ñặc biệt khi kết hợp với tổn thương lạnh. Một loạt tác nhân gây bệnh là vi khuẩn và nấm gây ra tổn thất sau thu hoạch trong quá trình vận chuyển, tồn trữ và khâu tiêu thụ. Các chủng Alternaria, Didymella, Rhizopus là những loại gây hỏng dưa chuột phổ biến [31],[32]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........7 2.2 Giới thiệu về chitosan 2.2.1 Bản chất, nguồn gốc và phương pháp thu nhận chitosan 2.2.1.1 Bản chất của chitosan Chitosan là dẫn xuất ñề axetyl hoá của chitin, trong ñó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C(2)[23, 24]. chitin 2.2.1.2 Nguồn gốc của chitosan Chitosan ñược xem là polymer tự nhiên quan trọng nhất. Với ñặc tính có thể hoà tan tốt trong môi trường axit, chitosan ñược ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm...Chitosan có khả năng tạo màng, tích ñiện dương do ñó nó có thể kết hợp với những chất tích ñiện âm như chất béo và axit. Chitosan là polymer không ñộc, có khả năng phân hủy sinh học và có tính tương thích về mặt sinh học. Trong nhiều năm qua, các polymer có nguồn gốc từ chitin ñặc biệt là Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........8 chitosan ñã ñược chú ý ñặc biệt như là một loại vật liệu mới có ứng dụng ñặc biệt trong công nghiệp dược ,y học, xử lý nước thải và trong công nghiệp thực phẩm như là tác nhân kết hợp, gel hóa, hay tác nhân ổn ñịnh… Trong các loài thủy sản ñặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng, chitin - chitosan chiếm khá cao dao ñộng từ 14 - 35% so với trọng lượng khô. Vì vậy vỏ tôm, cua, ghẹ là nguồn nguyên liệu chính ñể sản xuất chitin – chitosan [23], [25]. Bảng 2.3. Thành phần hóa học của vỏ tôm (% chất khô) Chitin Protein Canxi Tro Phospho Lipit 27,2 22,8 11,1 31,7 3,16 0,4 2.2.1.2 Phương pháp thu nhận chitosan Nguyên liệu Protein và deacetyl Khử khoáng Rửa sạch Rửa trung tính Làm khô Khử Chitosan Nguyên liệu: vỏ cua, vỏ tôm ñã khô, sạch Khử khoáng : bằng HCl 2N, 6N. Khử Protein và deacetyl: ñồng thời trong dung dịch NaOH 15N ở nhiệt ñộ 1500C trong 1 giờ. Hoặc có thể thay thế bằng phương pháp sinh học, ñó là khử protein bằng proteaza và deacetyl bằng enzym deacetylaza. Tẩy màu bằng KMnO4 1% trong môi trường H2SO4 10%, sau 1 giờ ñem rửa sạch và khử màu phụ bằng Na2S2O3 1,5%. Rửa sạch và sấy khô thu ñựơc chitosan [23]. 2.2.2 Tính chất hoá lý của chitosan 2.2.2.1 Trọng lượng phân tử của chitosan Chitosan là polymer sinh học có khối lượng phân tử cao khoảng 100.000-1.200.000 Dalton, phụ thuộc quá trình chế biến và loại sản phẩm. Thông thường ở nhiệt ñộ cao, sự có mặt của oxy và axit ñặc như HCl, H2SO2 làm thay ñổi khối lượng phân tử của chitosan [24]. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........9 2.2.2.2 ðộ nhớt của chitosan ðộ nhớt là một nhân tố quan trọng ñể xác ñịnh khối lượng phân tử của chitosan. Chitosan phân tử lượng cao thường làm cho dung dịch có ñộ nhớt cao, ñiều này có thể không mong muốn trong ñóng gói công nghiệp. ðộ nhớt của chitosan trong dung dịch acid acetic tăng khi pH của dung dịch này giảm, tuy nhiên nó lại giảm khi pH của dung dịch HCl giảm. Quá trình loại protein trong dung dịch NaOH 3% và sự khử trong quá trình khử khoáng làm giảm ñộ nhớt của dung dịch chitosan thành phẩm. Tương tự như vậy, ñộ nhớt của chitosan bị ảnh hưởng ñáng kể bởi các biện pháp xử lý vật lý (nghiền, gia nhiệt, hấp khử trùng, siêu âm) và hóa học (xử lý bằng ozon), trừ quá trình làm lạnh thì nó sẽ giảm khi thời gian và nhiệt ñộ xử lý tăng. Dung dịch chitosan bảo quản ở 4°C ñược cho là ổn ñịnh nhất [23] [24]. 2.2.2.3 Tính tan của chitosan Chitosan tan trong các dung dịch acid có pH nhỏ hơn 6. Các acid hữu cơ như acetic, formic và lactic thường ñược sử dụng ñể hòa tan chitosan. Thường sử dụng nhất là dung dịch chitosan 1% tại pH 4.0. Chitosan cũng tan trong dung dịch HCl 1% nhưng không tan trong H2SO4 và H3PO4. Ở pH cao, có thể xảy ra hiện tượng kết tủa hoặc ñông tụ, nguyên nhân là do hình thành hỗn hợp poly - ion với chất keo anion [24] [25]. 2.2.2.4 Tỷ trọng của chitosan Tỷ trọng của chitin từ tôm và cua thường là 0,06 và 0,17 g/ml, ñiều này cho thấy chitin từ tôm xốp hơn từ cua. Chitin từ nhuyễn thể xốp hơn từ cua 2,6 lần [23] [25]. 2.2.2.5 Khả năng tạo màng của chitosan Chitosan có khả năng tạo màng sử dụng trong bảo quản thực phẩm nhằm hạn chế các tác nhân gây bệnh tâm thần trong các sản phẩm ñóng gói trong áp suất thay ñổi của thịt, cá tươi hay ñã qua chế biến. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........10 Khi dùng màng chitosan, dễ dàng ñiều chỉnh ñộ ẩm, ñộ thoáng không khí cho thực phẩm. Nếu dùng bao gói bằng PE thì mức cung cấp oxy bị hạn chế, nước sẽ bị ngưng ñọng tạo môi trường cho nấm mốc phát triển. Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có ñộ bền tương ñương với một số chất dẻo vẫn ñược dùng làm bao gói. Màng chitosan làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả. Rau quả sau khi thu hoạch sẽ dần dần bị thâm, làm giảm chất lượng và giá trị. Rau quả bị thâm là do quá trình lên men tạo ra các sản phẩm polyme hóa của oquinon. Nhờ bao gói bằng màng chitosan mà ức chế ñược hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của anthocyamin, flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến ñổi, giữ cho rau quả tươi lâu hơn. Táo có phủ màng chitosan có thể giữ tươi trong 6 tháng, nó cũng làm chậm quá trình chín chuối hơn 30 ngày, chuối có màu vàng nhạt khác hẳn với màu thâm như bảo quản thông thường [23], [25]. 2.2.3 Tính chất kháng vi sinh vật của chitosan Gần ñây những nghiên cứu về tính kháng khuẩn của chitosan ñã chỉ ra rằng chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Trong một nghiên cứu khá rộng về tính kháng khuẩn của chitosan từ tôm chống lại vi khuẩn E.coli, người ta ñã tìm ra rằng nhiệt ñộ cao và pH acid của thức ăn làm tăng ảnh hưởng của chitosan ñến vi khuẩn. Nó cũng chỉ ra cơ chế ức chế vi khuẩn của chitosan là do liên kết giữa chuỗi polyme của chitosan với các ion kim loại trên bề mặt vi khuẩn làm thay ñổi tính thấm của màng tế bào. Khi bổ sung chitosan vào môi trường, tế bào vi khuẩn sẽ chuyển từ tích ñiện âm sang tích ñiện dương. Quan sát trên kính hiển vi huỳnh quang cho thấy rằng chitosan không trực tiếp hoạt ñộng ức chế vi khuẩn E.coli do mà là do sự kết lại của các tế bào và sự tích ñiện dương ở màng của vi khuẩn. Chitosan N-carboxybutyl, một polycation tự nhiên, có thể tương tác và hình thành polyelectrolyte với polyme acid tính có trên bề mặt vi khuẩn, do ñó làm dính kết một lượng vi khuẩn với nhau. Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........11 Cũng từ thí nghiệm này người ta thấy rằng có rất nhiều ion kim loại có thể ảnh hưởng ñến ñặc tính kháng khuẩn của chitosan như K+, Na+,Mg2+ và Ca2+. Nồng ñộ lớn các ion kim loại có thể khiến mất tính chất này, ngoại trừ ảnh hưởng của Na+ ñối với hoạt ñộng kháng Staphylococcus aureus. Người ta cũng thấy rằng chitosan có thể làm yếu ñi chức năng bảo vệ của thành tế bào nhiều vi khuẩn. Khi sử dụng chitosan, thì một lượng lớn các ion K+ với ATP bị rò rỉ ở vi khuẩn Staphylococcus aureus và nấm candida albicans. Cả chitosan phân tử lượng 50kDa và 5kDa ñều kháng tốt hai loại trên nhưng chitosan phân tử lượng 50kDa làm mất nhiều gấp 2-4 lần ion K+ với ATP chitosan 5kDa. ðiều này thể hiện cơ chế kháng khuẩn khác nhau ở chitosan khối lượng phân tử thấp và cao. Hoạt ñộng kháng khuẩn của chitosan phân tử lượng khác nhau ñã ñược nghiên cứu trên 6 loài vi khuẩn. Và cơ chế kháng khuẩn này ñã ñược chứng minh ñựa trên việc ño tính thấm của màng tế bào vi khuẩn và quan sát sự nguyên vẹn của tế bào. Kết quả chỉ ra rằng khả năng này giảm khi khối lượng nguyên tử tăng. Và nó tăng cao ở nồng pH thấp, giảm rõ rệt khi có mặt ion Ca2+, Mg2+ . Nồng ñộ ức chế thấp nhất khoảng 0,03-0,25%, thay ñổi tùy từng loài vi khuẩn và khối kượng phân tử của chitosan. Tính kháng khuẩn này phụ thuộc vào khối lượng phân tử và loại vi khuẩn. ðối với vi khuẩn Gram dương, chitosan 470 KDalton có ảnh hưởng ñến hầu hết các loài trừ lactoBacillus sp. trong khi với vi khuẩn Gram âm chitosan có khối lượng 1106 KDalton mới có ảnh hưởng. Nhìn chung, chitosan ở nồng ñộ 0.1% có ảnh hưởng mạnh hơn ñến vi khuân Gram dương như Listeria monocytogenes, Bacillus megaterium, B.cereus, Staphylococcus aureus, lactoBacillus plantarum, L. brevis và L. bulgaris hơn là vi khuẩn Gram âm như E. coli, Psedomonas fluorescens, Salmonella typmurium và Vibrio parahaemolyticus. Nghiên cứu trên vật thí nghiệm cho thấy chitin và chitosan có hoạt ñộng ức chế vi khuẩn và nấm. Một trong các ñồng phân của chitosan là N- carboxybutyl chitosan có tác dụng kìm hãm và tiêu diệt 298 loài vi sinh vật gây bệnh. Khi có Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ...........12