Tài liệu Khảo sát ảnh hưởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch

Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và đƣợc hƣớng dẫn bởi ThS. Trần Thị Ngọc Mai. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là kết quả thực sự của nghiên cứu. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá đƣợc chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ nguồn trong phần tài liệu tham khảo. Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng nhƣ số liệu của các tác giả và cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc rõ ràng. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình. Trƣờng đại học Công nghệ Tp.HCM không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện (nếu có). TP. Hồ Chí Minh, ngày 5 tháng 6 năm 2014 TRẦN NGỌC MINH TÂM i Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch LỜI CẢM ƠN Trong khoảng thời gian làm đồ án tại phòng thí nghiệm Thực phẩm của trƣờng Đại học Công nghệ tôi đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy cô và các bạn ở khoa Công nghệ Thực phẩm. Tôi xin chân thành cảm ơn sự diều dắt, động viên và hƣớng dẫn tận tình của Th.S Trần Thị Ngọc Mai - giảng viên khoa Công Nghệ Thực Phẩm, trƣờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh. Nhờ sự hỗ trợ nhiệt tình của cô đã giúp tôi vƣợt qua nhiều khó khăn gặp phải trong khi làm đồ án và có thể hoàn thành đƣợc đồ án của mình. Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới quý thầy cô bộ môn Công nghệ Sinh học của trƣờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt những năm học qua. Cũng xin cảm ơn thầy Chu Văn Thái quản lý phòng thí nghiệm Công nghệ Thực phẩm đã có giúp đỡ hỗ trợ tận tình để tôi có thể hoàn thành đƣợc đồ án này. Xin cảm ơn tất cả các bạn sinh viên làm cùng ở phòng thí nghiệm đã cho tôi những khoảng thời gian làm việc vui vẻ và hiệu quả. Sinh viên thực hiện ii Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ viii DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ ix DANH MỤC CÁC HÌNH ......................................................................................... xi CHƢƠNG MỞ ĐẦU ..................................................................................................1 1. Đặt vấn đề .............................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................................2 3. Nội dung nghiên cứu .............................................................................................3 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .....................................................................4 1.1. Alginate ..............................................................................................................4 1.1.1. Giới thiệu alginate và lịch sử hình thành...................................................4 1.1.2. Cấu trúc hóa học .........................................................................................5 1.1.3. Phân loại alginate .......................................................................................6 1.1.4. Tính chất của alginate...............................................................................10 1.1.4.1. Độ tan ....................................................................................................10 1.1.4.2 Độ nhớt ..................................................................................................10 1.1.4.3 Độ ổn định ..............................................................................................11 1.1.4.4 Tính tạo gel .............................................................................................11 1.1.5. Tình hình sản xuất alginate trên thế giới ..................................................12 1.1.6. Tình hình sản xuất alginate ở Việt Nam...................................................13 1.1.7. Ứng dụng của alginate ..............................................................................13 1.2. Màng bao thực phẩm: ......................................................................................15 1.2.1. Lịch sử của màng bao thực phẩm .............................................................15 1.2.2. Yêu cầu về màng bao thực phẩm .............................................................16 1.2.3. Ảnh hƣởng của màng bao thực phẩm.......................................................16 iii Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch 1.2.4. Các thành phần màng thƣờng đƣợc dùng trong thực phẩm .....................16 1.2.5. Các phƣơng pháp tạo màng alginate ........................................................17 1.2.5.1. Tạo gel trực tiếp bằng cách nhúng hoặc phun .......................................17 1.2.5.2. Sử dụng acid ..........................................................................................18 1.2.5.3. Phƣơng pháp làm lạnh ...........................................................................18 1.2.5.4. Kết hợp alginate với pectin....................................................................18 1.2.6. Tính chất của màng alginate .....................................................................18 1.2.7. Các chất tạo độ đàn hồi có thể thêm vào màng alginate ..........................19 1.2.7.1. Glycerol .................................................................................................20 1.2.7.2. Sorbitol ..................................................................................................20 1.2.7.3. Ethylen glycol, polyethylene glycol ......................................................20 1.3. Tổng quan về nguyên liệu nhãn .......................................................................21 1.3.1. Phân loại khoa học và phân bố: ................................................................21 1.3.2. Các giống nhãn ở Việt Nam .....................................................................21 1.3.2.1. Nhãn xuồng cơm vàng ...........................................................................22 1.3.2.2. Nhãn lồng Hƣng Yên .............................................................................22 1.3.2.3. Nhãn tiêu da bò ......................................................................................23 1.3.3. Đặc điểm sinh học của nhãn .....................................................................23 1.3.4. Thành phần hóa học của nhãn ..................................................................24 1.3.5. Các biến đổi hóa lý của nhãn sau thu hoạch ............................................25 1.3.5.1 Hô hấp.....................................................................................................25 1.3.5.2. Sự sinh khí ethylen ................................................................................25 1.3.5.3. Hoạt động của enzyme oxy hóa.............................................................25 1.3.5.4. Sự thay đổi các thành phần trong nhãn .................................................25 iv Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch 1.3.5.5. Sự hóa nâu vỏ quả .................................................................................26 1.3.5.6. Tổn thƣơng lạnh ....................................................................................28 1.3.5.7. Bệnh do vi sinh vật ................................................................................28 1.3.5.8. Bệnh do côn trùng .................................................................................30 1.3.6. Tình hình sản xuất nhãn trên thế giới .......................................................30 1.3.7. Tình hình sản xuất nhãn ở Việt Nam .......................................................31 CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................33 2.1. Vật liệu nghiên cứu ..........................................................................................33 2.1.1. Nguyên liệu ..............................................................................................33 2.1.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị ...................................................................33 2.1.2.1. Hoá chất .................................................................................................33 2.1.2.2. Dụng cụ và thiết bị ................................................................................33 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................34 2.2.1. Phƣơng pháp tạo màng .............................................................................34 2.2.2. Phƣơng pháp xác định tỷ lệ hao hụt khối lƣợng tự nhiên của quả ...........34 2.2.3. Phƣơng pháp xác định tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan ...............................34 2.2.4. Phƣơng pháp xác định tỷ lệ hƣ hỏng ........................................................34 2.2.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu ............................................................................35 2.3. Bố trí thí nghiệm ..............................................................................................35 2.3.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát nồng độ alginate thích hợp để bảo quản nhãn ...36 2.3.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát số lần nhúng tạo màng alginate tối ƣu ...............37 2.3.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát tỷ lệ glycerol bổ sung tạo màng alginate thích hợp để bảo quản nhãn .........................................................................................38 v Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch 2.3.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát thời gian bảo quản tối đa của nhãn bọc màng alginate ...............................................................................................................39 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................41 3.1 Kết quả khảo sát nồng độ alginate thích hợp cho bảo quản nhãn: ....................41 3.1.1 Hao hụt khối lƣợng tự nhiên của quả nhãn (%) bảo quản bằng alginate ở các nồng độ khác nhau .......................................................................................41 3.1.2 Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng của nồng độ alginate lên sự thay đổi hàm lƣợng chất rắn hòa tan (%) của nhãn trong thời gian bảo quản .........................43 3.1.3 Kết quả khảo sát tỷ lệ hƣ hỏng của nhãn (%) sau thời gian bảo quản ảnh hƣởng bởi nồng độ alginate ................................................................................45 3.1.4 Chất lƣợng cảm quan của nhãn bảo quản bằng các nồng độ alginate khác nhau ....................................................................................................................48 3.2 Kết quả khảo sát số lần nhúng tối ƣu bảo quản nhãn .......................................49 3.2.1. Kết quả hao hụt khối lƣợng tự nhiên của quả nhãn bảo quản bằng alginate ở nồng độ 0,4% với các lần nhúng khác nhau ...................................................49 3.2.2 Kết quả khảo sát sự ảnh hƣởng số lần nhúng lên sự thay đổi hàm lƣợng chất rắn hòa tan (%) của nhãn trong thời gian bảo quản ....................................50 3.2.3 Kết quả khảo sát tỷ lệ hƣ hỏng của nhãn (%) sau thời gian bảo quản ảnh hƣởng bởi các lần nhúng ....................................................................................52 3.2.4 Chất lƣợng cảm quan của nhãn bảo quản bằng alginate qua các lần nhúng ............................................................................................................................54 3.3. Kết quả khảo sát tỷ lệ glycerol bổ sung tạo màng alginate thích hợp để bảo quản nhãn ................................................................................................................54 3.3.1 Hao hụt khối lƣợng tự nhiên của quả nhãn ảnh hƣởng bởi nồng độ glycerol ...............................................................................................................54 vi Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch 3.3.2 Kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan (%) của nhãn trong thời gian bảo quản ảnh hƣởng bởi nồng độ glycerol .................................................56 3.3.3 Kết quả khảo sát tỷ lệ hƣ hỏng của nhãn (%) trong thời gian bảo quản ảnh hƣởng bởi nồng độ glycerol ...............................................................................58 3.3.4 Chất lƣợng cảm quan của nhãn bảo quản bằng alginate ảnh hƣởng bởi nồng độ glycerol .................................................................................................60 3.4. Kết quả khảo sát thời gian bảo quản của nhãn bọc màng alginate ..................60 3.4.1 Hao hụt khối lƣợng tự nhiên của quả nhãn bảo quản ................................61 3.4.2 Kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan (%) của nhãn trong thời gian bảo quản ......................................................................................................62 3.4.3 Kết quả khảo sát tỷ lệ hƣ hỏng của quả (%) trong thời gian bảo quản .....64 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................66 4.1 Kết luận .............................................................................................................66 4.2 Kiến nghị ...........................................................................................................66 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................67 vii Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT EG: Ethylen glycol FDA: Food and Drug Administration – Cục Quản lý Thực phẩm và Dƣợc phẩm G: α-L-guluronicacid M: β-D-mannuronic acid PEG: Polyethylen glycol PGA: propyleneglycol alginate POD: Peroxidase PPO: Polyphenol oxidase SSC: chất rắn hòa tan viii Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Sản lƣợng alginate trên thế giới năm 2001. .............................................13 Bảng 1.2. Ứng dụng của alginate..............................................................................14 Bảng 1.3. Các giống nhãn Việt Nam. .......................................................................22 Bảng 1.4. Giá trị dinh dƣỡng trong 100g nhãn. ........................................................24 Bảng 1.5. Nhiệt độ tối ƣu và thời gian bảo quản đối với các giống nhãn. ...............28 Bảng 1.6. Các tác nhân gây bệnh chủ yếu cho nhãn sau thu hoạch. ........................29 Bảng 1.7. Diện tích gieo trồng, sản lƣợng, xuất khẩu nhãn tại một số nƣớc sản xuất chính ..........................................................................................................................30 Bảng 1.8. Sản lƣợng nhãn cả nƣớc ...........................................................................31 Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của Sodium alginate ...................................................33 Bảng 3.1. Kết quả khảo sát độ hao hụt khối lƣợng tự nhiên của nhãn ảnh hƣởng bởi nồng độ alginate ........................................................................................................41 Bảng 3.2. Kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan của quả nhãn ảnh hƣởng bởi màng alginate ......................................................................................................43 Bảng 3.3. Kết quả tỷ lệ hƣ hỏng của nhãn sau khi bảo quản bằng alginate. ............46 Bảng 3.4. Chất lƣợng cảm quan của nhãn bảo quản bằng các nồng độ alginate......48 Bảng 3.5 Kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt khối lƣợng tự nhiên của nhãn ảnh hƣởng bởi các lần nhúng tạo màng khác nhau .....................................................................49 Bảng 3.6. Kết quả tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan ......................................................51 Bảng 3.7. Tỷ lệ hƣ hỏng của nhãn ảnh hƣởng bởi các lần nhúng ............................52 Bảng 3.8. Chất lƣợng cảm quan của nhãn bảo quản bằng alginate qua các lần nhúng ...................................................................................................................................54 Bảng 3.9. Kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt khối lƣợng tự nhiên ảnh hƣởng bởi nồng độ glycerol .................................................................................................................55 Bảng 3.10. Kết quả sự tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan của nhãn ảnh hƣởng bởi nồng độ glycerol .................................................................................................................56 Bảng 3.11. Tỷ lệ hƣ hỏng của nhãn ảnh hƣởng bởi nồng độ glycerol .....................58 ix Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch Bảng 3.12. Chất lƣợng cảm quan của nhãn bảo quản ảnh hƣởng bởi nồng độ glycerol ......................................................................................................................60 Bảng 3.13. Kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt khối lƣợng tự nhiên ...............................61 Bảng 3.14. Kết quả tỷ lệ hao hụt nồng độ chất rắn hòa tan ......................................62 Bảng 3.15. Tỷ lệ hƣ hỏng của nhãn bảo quản. .........................................................64 x Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Công thức cấu tạo của alginate. ..................................................................6 Hình 1.2. Công thức cấu tạo của Natri alginate (Phillip William, 1990). ..................7 Hình 1.3. Công thức cấu tạo của Kali alginate (Phillip William, 1990). ...................7 Hình 1.4 Công thức cấu tạo của amon alginate (Phillip William, 1990) ...................8 Hình 1.5 Công thức cấu tạo của calcium alginate (Phillip William, 1990) ...............9 Hình 1.6. Một số alginate thƣơng mại. .......................................................................9 Hình 1.7 Phân tử alginate liên kết với canxi. ...........................................................12 Hình 2.1. Quy trình công nghệ .................................................................................35 Hình 2.2. Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 1 ....................................................................37 Hình 2.3. Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 2 ....................................................................38 Hình 2.4. Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 3 ....................................................................39 Hình 2.5. Sơ đồ tiến hành thí nghiệm 4 ....................................................................40 Biểu đồ 3.1. Kết quả khảo sát sự hao hụt khối lƣợng tự nhiên của nhãn (%) ảnh hƣởng bởi nồng độ alginate.......................................................................................41 Biểu đồ 3.2. Biểu đồ kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan (%) của nhãn sau bảo quản ảnh hƣởng bởi nồng độ alginate ..........................................................44 Biểu đồ 3.3. Biểu đồ tỷ lệ hƣ hỏng (%) của nhãn sau khi bảo quản bởi các nồng độ alginate khác nhau .....................................................................................................46 Biểu đồ 3.4. Kết quả hao hụt khối lƣợng tự nhiên của nhãn (%) sau khi bảo quản bằng màng alginate với các lần nhúng khác nhau.....................................................49 Biểu đồ 3.5. Biểu đồ kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan (%) ................51 Biểu đồ 3.6. Biểu đồ tỷ lệ hƣ hỏng (%) ảnh hƣởng bởi các lần nhúng ....................53 Biểu đồ 3.7. Hao hụt khối lƣợng tự nhiên của nhãn (%) sau khi bảo quản ảnh hƣởng bởi nồng độ glycerol .................................................................................................55 Biểu đồ 3.8. Biểu đồ kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan (%) ................57 Biểu đồ 3.9. Kết quả khảo sát tỷ lệ hƣ hỏng (%) của nhãn ảnh hƣởng bởi nồng độ glycerol ......................................................................................................................59 Biểu đồ 3.10. Hao hụt khối lƣợng tự nhiên của nhãn (%) sau khi bảo quản ............61 Biểu đồ 3.11. Biểu đồ kết quả khảo sát tỷ lệ hao hụt chất rắn hòa tan (%) ..............63 xi Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch CHƢƠNG MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Việt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm quanh năm cùng với địa hình đa dạng đã tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều loại cây trồng sinh trƣởng và phát triển. Khí hậu Việt Nam phù hợp cho nhiều loại cây nhiệt đới và á nhiệt đới phát triển làm cho hệ thống cây ăn quả cả nƣớc trở nên ngày càng đa dạng và phong phú. Trong những năm gần đây, cùng với việc thƣơng mại hóa, sản phẩm trái cây Việt Nam càng ngày càng đƣợc nhiều nƣớc bạn biết đến nhƣ những đặc sản miệt vƣờn với tính chất đặc trƣng vùng miền. Trái nhãn là một trong những đặc sản của Việt Nam đƣợc nhiều ngƣời ƣa thích. Nƣớc ta là một trong những nƣớc xuất khẩu nhãn chính trên thế giới nhƣng gặp khó khăn vì khó cạnh tranh đƣợc với thị trƣờng Thái Lan và Trung Quốc. Nhãn là cây ăn quả có giá trị kinh tế cao nhƣng lại có tuổi thọ sau thu hoạch rất ngắn, sau 3 - 4 ngày là bắt đầu xuất hiện dấu hiệu hƣ hỏng khi ở điều kiện nhiệt độ thƣờng. Những nguyên nhân làm hƣ hỏng là do bị mất nƣớc, vỏ quả hóa nâu, hƣ hỏng do vi sinh vật…đây là một trong những nguyên nhân chính gây khó khăn cho việc thƣơng mại hóa sản phẩm nhãn tƣơi ra thị trƣờng trong nƣớc cũng nhƣ quốc tế (Siriphanich và cộng sự, 1999; Lin và cộng sự, 2001). Do đó, việc kéo dài thời gian bảo quản cũng nhƣ duy trì chất lƣợng của quả có ý nghĩa về mặt kinh tế rất lớn cho vấn đề mở rộng thị trƣờng tiêu thụ loại trái cây này. Những năm gần đây, có nhiều nghiên cứu ứng dụng bảo quản rau quả tƣơi cả trong nƣớc và quốc tế, nhƣng chƣa đƣợc áp dụng rộng rãi trong sản xuất ở Việt Nam, nên vẫn chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu tiêu thụ trong nƣớc và xuất khẩu ngày càng tăng, nhất là những công nghệ đảm bảo tính an toàn cho ngƣời tiêu dùng. Có nhiều phƣơng pháp nghiên cứu bảo quản nhãn tƣơi đƣợc áp dụng ở Thái Lan, Trung Quốc và cũng đƣợc sử dụng ở Việt Nam. Phƣơng pháp xông SO2 có tác dụng rất hiệu quả để bảo quản nhãn tƣơi. Phƣơng pháp này có thể ngăn ngừa sự hóa nâu của vỏ nhãn và giảm các hoạt động của nấm bệnh (Tongdee, 1994). Mặc dù có hiệu quả bảo quản nhãn rất tốt nhƣng dƣ lƣợng SO2 cần kiểm soát trong mức cho 1 Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch phép sử dụng vì có thể gây ảnh hƣởng xấu cho ngƣời tiêu dùng, vì vậy thị trƣờng Hoa Kỳ không cho phép sử dụng chất này trong bảo quản trái cây tƣơi. Nghiên cứu của Bundit và cộng sự (2011) cũng đã sử dụng sodium clorit (NaCl) nhƣ một chất chống lại sự hóa nâu của vỏ nhãn. Việc sử dụng NaCl có thể ức chế hoạt động của PPO, POD và trì hoãn sự suy giảm của hàm lƣợng phenolic có trong rau quả tƣơi. Nghiên cứu này kết luận rằng NaCl 0,01% có hiệu quả rất tốt trong việc chống lại sự hóa nâu vỏ nhãn và duy trì đƣợc chất lƣợng nhãn sau thu hoạch nhƣng chỉ có hiệu quả trong 48 giờ bảo quản ở nhiệt độ thƣờng. Trên thế giới đã có nhiều nghiên cứu sử dụng màng polymer sinh học để tăng thời gian bảo quản rau quả tƣơi. Nghiên cứu của Jiang và Li (2001) đã sử dụng màng chitosan để bảo quản nhãn cho kết quả rất khả quan. Kết quả bảo quản nhãn tƣơi bằng màng chitosan của Trần Thị Thu Huyền (2011) có thể duy trì chất lƣợng dinh dƣỡng và cảm quan của nhãn trong 20 ngày ở điều kiện 100C. Nhƣng phƣơng pháp này vẫn làm cho vỏ quả bị sẫm màu nhanh chóng, làm giảm giá trị kinh tế khi tiêu thụ trên thị trƣờng. Vì vậy việc nghiên cứu dùng các loại màng bao khác bảo quản nhãn tƣơi rất cần thiết. Alginate là polymer sinh học có tính chất tạo màng rất hiệu quả. Những năm gần đây, các nghiên cứu sử dụng màng alginate bảo quản hoa quả đang đƣợc quan tâm ngày càng nhiều. Nghiên cứu của Rojas và cộng sự (2007) đã ứng dụng màng alginate hiệu quả trong bảo quản táo cắt tƣơi. Và Rosa (2008) cũng ứng dụng thành công alginate trong bảo quản dƣa hấu cắt tƣơi. Nhƣng vẫn chƣa có nghiên cứu nào ứng dụng alginate bảo quản nhãn tƣơi. Vì vậy, đề tài nghiên cứu này tìm hiểu vấn đề: “Ảnh hƣởng của màng alginate lên trái nhãn sau thu hoạch”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xác định các thông số kỹ thuật của quá trình tạo màng alginate bằng phƣơng pháp nhúng có ảnh hƣởng đến thời gian bảo quản và chất lƣợng của nhãn, từ đó tìm ra nồng độ alginate thích hợp cho bảo quản nhãn nhằm phục vụ cho tiêu dùng trong nƣớc cũng nhƣ xuất khẩu ra thị trƣờng thế giới. 2 Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch 3. Nội dung nghiên cứu Khảo sát nồng độ alginate thích hợp để tạo màng bảo quản nhãn. Khảo sát số lần nhúng phù hợp để tạo màng với dung dịch alginate. Khảo sát nồng độ glycerol phù hợp để bổ sung tạo màng alginate. Khảo sát thời gian bảo quản nhãn với các thông số đã chọn. 3 Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Alginate 1.1.1. Giới thiệu alginate và lịch sử hình thành Tháng 1 năm 1881, nhà hóa học ngƣời Anh E.C.C Stanford lần đầu tiên phát hiện ra alginate khi ông đang nghiên cứu tìm ra các sản phẩm hữu ích trong tảo bẹ (Stanford, 1881). Alginate tồn tại dồi dào trong tự nhiên, nó là một phần cấu trúc cấu tạo nên tảo nâu, chiếm đến 40% hàm lƣợng chất khô tƣơng tự nhƣ lớp polysaccharide ngoại bào của vi khuẩn (Kurt, 2005). Năm 1923, F.C Thernley đã tiến hành chiết rút alginate thô ở Orkney và từ đó công nghệ sản xuất alginate ra đời. Năm 1929, sản phẩm thƣơng mại alginate thô đƣợc sản xuất bởi Kelco Company tại California. Năm 1943, alginate trở thành một phụ gia quan trọng dùng trong thực phẩm (Ví dụ: chất ổn định kem). Năm 1944, propyleneglycol alginate (PGA) đƣợc phát triển và sản xuất thƣơng mại. Sau dó, nhiều nƣớc đã thành lập những khu vực trồng tảo để sản xuất alginate nhƣ Mỹ, Châu Âu, Nhật Bản…(Nussinovitch, 1997). Alginate là polysaccharide tự nhiên đƣợc sản xuất bởi tảo nâu (Painter, 1983) và vi khuẩn (Gorin và Spencer, 1966; Govan et al 1981). Stanford đã chiết xuất đƣợc alginate lần đầu tiên ở tảo nâu (Phaeophyceae) dƣới dạng muối canxi, magie, natri của alginic acid (Haug và Smidsrod, 1967). Sự hiện diện của alginate cung cấp độ bền cơ học và tính linh hoạt của rong biển trong môi trƣờng nƣớc, giúp nó thích nghi với các tác động của dòng chảy (Donati và Paoletti, 2009). Cho đến nay, alginate thƣơng mại đƣợc trích ly từ nhiều loại tảo nâu khác nhau. Các loại tảo phổ biến dùng để sản xuất alginate là Ascophyllum nodosum, Laminaria digitata, Laminariahyperborea, Laminaria saccharina, Laminaria japonica, Durivillaea potatorum, Durvillaea antarctic, Macrocystis pyrifera, Ecklonia maxima, Lessonia nigrescens … Một số vi khuẩn Azotobacter và Pseudomonas cũng có thể sản xuất alginate (Gorin và Spencer, 1966; Linker và Jones, 1966; Govan et al, 1981). Trên thực tế, alginate là một phần thiết yếu của bào nang bảo vệ của Azotobacter và là thành 4 Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch phần chính của màng sinh học của cả 2 loài Azotobacter và Pseudomonas (Campos et al, 1996). Ở Pseudomonas aeruginosa, khi bị tấn công bởi tác nhân gây bệnh xơ nang, nó có thể tiết ra chất nhờn chứa một lƣợng đáng kể alginate (Pedersen et al, 1990). Còn ở Pseudomonas syringae có báo cáo chứng minh rằng alginate đƣợc tiết ra khi có sự nhiễm trùng và xâm hại (Yu et al, 1999; Keith et al, 2003). 1.1.2. Cấu trúc hóa học Alginate là một polymer đƣợc tạo thành từ β-D-mannuronic acid (M) và α-Lguluronic acid (G) theo liên kết 1,4- glucoside. Hai công thức chỉ khác nhau ở nhóm carboxyl (-COOH), ở β-D-mannuronic acid (M) nhóm carboxyl nằm trên mặt phẳng vòng pyranose và ở guluronicacid (G) thì ngƣợc lại. Hai gốc acid này có cấu tạo dạng ghế nhƣng cấu hình khác nhau. Acid mannuric có cấu hình 4C1, còn ở acid guluronic có cấu hình 1C4. Ở Alginate ta có thể thấy đƣợc các loại liên kết của M và G nhƣ: khối M (MMM), khối G (GGG), khối M xen kẽ G (MGM). Độ bền vững của các khối gia tăng theo trật tự MG < MM < GG. Tùy theo nguồn gốc của alginate mà độ dài trung bình của mạch phân tử, độ dài của mỗi khối, tỷ lệ và trình tự kết hợp của chúng với nhau khác nhau. Điều này làm cho tính chất của alginate biến đổi trong một dải rộng. 5 Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch Hình 1.1. Công thức cấu tạo của alginate. Tỷ lệ các acid này trong mạch phụ thuộc vào loại, mùa, vị trí thu hái và từng bộ phận trong tảo. Tỷ lệ M/G của các loài tảo nâu này là : 1:0,5 đến 1:3, chính tỷ lệ này làm cho khối cấu trúc trong từng loại tảo khác nhau đáng kể. 1.1.3. Phân loại alginate Có thể phân loại alginate theo nhiều cách nhƣ: Phân loại theo nguồn khai thác - Alginate đƣợc sản xuất từ rong biển: Phaeophyceae, Laminaria… - Alginate đƣợc tổng hợp bởi vi sinh vật: Pseudomonas aeruginosa, Azotobacter vinelandii… Phân loại theo tính năng mỗi loại alginate - Natri alginate:(C6H7O6Na)n 6 Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch Hình 1.2. Công thức cấu tạo của Natri alginate (Phillip William, 1990). Natri alginate là chất bột dạng hạt màu trắng hoặc vàng nhạt, không vị. Khi hòa tan trong nƣớc nó tạo thành gel, đƣợc sử dụng cho các ngành công nghiệp thực phẩm nhƣ chất tăng độ nhớt và chất chuyển thể sữa. Thông thƣờng, Natri alginate đƣợc chiết xuất từ thành tế bào của tảo bẹ đƣợc trồng ở các vùng nƣớc lạnh của Ireland, Scotland, Bắc và Nam Mỹ, New Zealand, Australia, và Nam Phi… Natri alginate hoạt động nhƣ một tác nhân tạo gel mà không cần nhiệt. Bên trong gel có sự hiện diện của các hợp chất canxi. Thƣờng đƣợc sử dụng cùng với canxi clorua để bọc trứng cá muối,tăng cảm quan cho thức uống…Trong y học, nó có tác dụng hạ lipid máu, huyết áp. - Kali alginate: (C6H7O6K)n Hình 1.3. Công thức cấu tạo của Kali alginate (Phillip William, 1990). 7 Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch Giống nhƣ Natri alginate, Kali alginate cũng có dạng chất bột màu trắng, không mùi, không vị, hòa tan vào nƣớc tạo thành dung dịch sệt dính, không hòa tan trong rƣợu và dung môi hữu cơ khác. Kali alginate chủ yếu đƣợc dùng trong công nghiệp dƣợc phẩm và thực phẩm. Nó là loại carbohydrate polysaccharide tự nhiên có tác dụng hạ mỡ trong máu, hạ đƣờng huyết, giảm lƣợng cholesterol…Ngoài ra, nó còn là vật liệu quan trọng trong nha khoa do có thể làm khuôn răng tốt hay tạo thành mặt nạ trong công nghiệp mỹ phẫm. Alginate kali có trọng lƣợng phân tử thấp có thể đƣợc cơ thể hấp thu và trao đổi tốt với ion natri trong ruột và dễ dàng thải bỏ khỏi cơ thể mà không gây tác hại gì, nên ngày nay nó đang là nguyên liệu làm màng bọc thuốc đang đƣợc nghiên cứu và ứng dụng. - Amon alginate:(C6H11O6N)n Hình 1.4 Công thức cấu tạo của amon alginate (Phillip William, 1990) Amon alginate là muối amoni của acid alginic, có dạng hạt hay bột màu trắng. Hòa tan chậm trong nƣớc tạo thành một dung dịch sệt dính, không tan trong ethanol, ether và kết tủa với Canxi clorua, ammonium sulfat. Đƣợc dùng trong thực phẩm nhƣ chất ổn định, chất làm đặc, chất tạo keo, chất chuyển thể sữa. 8 Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch - Calcium alginate: [(C6H7O2)2Ca]n Hình 1.5 Công thức cấu tạo của calcium alginate (Phillip William, 1990) Là chất bộ màu trắng, không mùi, không vị, không tan trong nƣớc. Thƣờng đƣợc sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, hàn, sơn, và keo dẻo ƣớt. Calcium alginate đƣợc chiết xuất từ polysaccharide tự nhiên trong rong biển, có thể ứng dụng tốt làm chất phụ gia cho công nghiệp thực phẩm chức năng. - Propylen glycol alginate (PGA):(C9H14O7)n Propylene glycol alginate là một este của acid alginic, trong đó một số nhóm carboxyl đƣợc este hóa với propylene glycol, một số trung hòa với dung dịch kiềm thích hợp và một số vẫn còn tự do. Khi hòa tan trong nƣớc PGA tạo dung dịch sệt và có thể hòa tan đến 60% trong ethanol tùy vào mức độ este hóa. Có thể kết tủa với acid sulfuric và chì acetate. Hình 1.6. Một số alginate thƣơng mại. 9