Tài liệu Nghiên cứu ảnh hưởng của alginat kết hợp nanochitosan nhằm duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản củ ném (allium schoenoprasum)

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ALGINAT KẾT HỢP NANOCHITOSAN NHẰM DUY TRÌ CHẤT LƯỢNG VÀ KÉO DÀI THỜI GIAN BẢO QUẢN CỦ NÉM (ALLIUM SCHOENOPRASUM) LUẬN VĂN THẠC SĨ CHẾ BIẾN LƯƠNG THỰC, THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm HUẾ - 2019 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THỊ HƯƠNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ALGINAT KẾT HỢP NANOCHITOSAN NHẰM DUY TRÌ CHẤT LƯỢNG VÀ KÉO DÀI THỜI GIAN BẢO QUẢN CỦ NÉM (ALLIUM SCHOENOPRASUM) LUẬN VĂN THẠC SĨ CHẾ BIẾN LƯƠNG THỰC, THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã số: 8540101 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. NGUYỄN HIỀN TRANG HUẾ - 2019 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực từ kết quả nghiên cứu có được và chưa được ai công bố trong bất cứ một công trình nào khác. Các thông tin trích dẫn đều được ghi rõ địa chỉ, nguồn gốc. Người cam đoan Nguyễn Thị Hương ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi luôn nhận được sự ủng hộ, giúp đỡ của các quý thầy cô cùng bạn bè, đồng nghiệp và gia đình. Trước tiên tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc và kính trọng đến cô giáo hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Hiền Trang đã tận tình giảng dạy, định hướng và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Huế; cùng tập thể quý thầy, cô giáo khoa Cơ khí Công nghệ đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và làm luận văn. Cuối cùng tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến gia đình, đồng nghiệp và bạn bè, những người đã luôn ở bên để động viên, khích lệ, tạo mọi điều kiện, ủng hộ tôi trong suốt thời gian học tập, giúp đỡ tôi vượt qua những khó khăn trong thời gian vừa qua. Tôi xin chân thành cảm ơn! Huế, ngày 15 tháng 5 năm 2019 Học viên thực hiện Nguyễn Thị Hương iii TÓM TẮT Nghiên cứu này nhằm khảo sát ảnh hưởng của alginat kết hợp nanochitosan đến chất lượng của củ ném trong quá trình bảo quản và đề xuất ra quy trình bảo quán ném sau thu hoạch. Các phương pháp sử dụng trong nghiên cứu: Phương pháp lấy mẫu tại vườn; phương pháp lấy mẫu tại phòng thí nghiệm; phương pháp hóa sinh (xác định hao hụt khối lượng, xác định chất khô tổng số, hàm lượng vitamin C, hàm lượng đường tổng số, hàm lượng tinh dầu, cường độ hô hấp, tỷ lệ hư hỏng), phương pháp tạo nanochitosan và dung dịch alginat, phương pháp xử lý số liệu ANOVA. Kết quả nghiên cứu cho thấy thời gian thu hoạch củ ném phù hợp (tốt nhất) trong khoảng 210 ngày (7 tháng) sau khi gieo cho củ ném có hàm lượng chất khô hòa tan (21,473%), hàm lượng đường (11,073%), hàm lượng vitamin C (0,083%), hàm lượng tinh dầu tốt nhất (0,733%). Trong quá trình bảo quản, củ ném được bao màng alginat 2% cho kết quả tốt hơn so với mẫu đối chứng (không bao chế phẩm) và các mẫu bao màng alginat 1% và alginat 3%. Sau 90 ngày bảo quản, củ ném có bao màng với alginat 2% vẫn đạt chất lượng tốt hơn so với các mẫu khác với cường độ hô hấp (4,360 mlCO2/kg.h), tỷ lệ hư hỏng (32,303%) và tỷ lệ hao hụt khối lượng (25,750%) thấp nhất, trong khi đó hàm lượng chất khô hòa tan (16,267%), hàm lượng vitamin C (0,034%), hàm lượng đường (6,767%) và hàm lượng tinh dầu (0,397%) cao hơn. Củ ném được bao màng với alginat 2% kết hợp nanochitosan 0,2% cho kết quả tốt hơn so với mẫu đối chứng (không bao chế phẩm) và các mẫu bao màng riêng rẽ (nanochitosan 0,2% hoặc alginat 2%). Sau 90 ngày bảo quản, củ ném có bao màng với alginat 2% kết hợp nanochitosan 0,2% vẫn đạt chất lượng tốt hơn so với các mẫu khác với cường độ hô hấp (3,753 mlCO2/kg.h), tỷ lệ hư hỏng (27,453%) và tỷ lệ hao hụt khối lượng (23,997%) thấp nhất, trong khi đó hàm lượng chất khô hòa tan (17,103%), hàm lượng vitamin C (0,045%), hàm lượng đường (8,077%) và hàm lượng tinh dầu (0,447%) cao hơn. Sau khi hoàn thành đề tài đã thu được một số kết quả: Xác định độ chín thu hoạch của củ ném, đề xuất quy trình bảo quản củ ném sau thu hoạch bằng alginat 2% kết hợp nanochitosan 0,2% nhằm kìm hãm các biến đổi sinh lý, sinh hóa, hạn chế tỷ lệ hư hỏng và kéo dài thời hạn bảo quản ném. iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii TÓM TẮT ................................................................................................................. iii MỤC LỤC .................................................................................................................. iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................ vii DANH MỤC BẢNG ................................................................................................viii DANH MỤC HÌNH .................................................................................................... ix MỞ ĐẦU ..................................................................................................................... 1 1. Đặt vấn đề................................................................................................................ 1 2. Mục đích của đề tài .................................................................................................. 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu ................................................ 2 3.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................................. 2 3.2. Ý nghĩa thực tiễn................................................................................................... 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU............................................................... 3 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CỦ NÉM (ALLIUM SCHOENOPRASUM) ............................... 3 1.1.1. Nguồn gốc, đặc điểm củ ném ............................................................................. 3 1.1.2. Thành phần hoạt chất và giá trị dinh dưỡng của ném .......................................... 5 1.1.3. Công dụng và tác dụng của ném ......................................................................... 7 1.1.4. Những biến đổi hư hỏng thường gặp trong quá trình bảo quản ........................... 8 1.1.5. Một số phương pháp xử lý và bảo quản củ ném sau thu hoạch ......................... 11 1.2. TỔNG QUAN VỀ ALGINAT ............................................................................ 11 1.2.1. Lịch sử hình thành............................................................................................ 11 1.2.2. Cấu trúc và tính chất của alginat....................................................................... 12 1.3. TỔNG QUAN VỀ NANOCHITOSAN ............................................................... 14 1.3.1. Lịch sử hình thành............................................................................................ 14 1.3.2. Cấu trúc và tính chất của nanochitosan............................................................. 14 1.4. GIỚI THIỆU VỀ TÚI LƯỚI ............................................................................... 15 v 1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI ...................................................................................................................... 16 1.5.1. Các nghiên cứu trong nước .............................................................................. 16 1.5.2. Các nghiên cứu ngoài nước .............................................................................. 18 1.6. NHẬN XÉT CHUNG ......................................................................................... 22 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................................................................... 24 2.1. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ..................................................... 24 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu....................................................................................... 24 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu .......................................................................................... 25 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................... 25 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................................... 25 2.3.1. Phương pháp lấy mẫu ....................................................................................... 25 2.3.2. Các phương pháp sử dụng để phân tích các chỉ tiêu cơ lý, hóa sinh .................. 26 2.3.3. Phương pháp tạo nanochitosan ......................................................................... 27 2.3.4. Phương pháp tạo dung dịch sodium alginat ...................................................... 27 2.3.5. Phương pháp bố trí thí nghiệm ......................................................................... 27 2.3.6. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................ 31 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..................................... 32 3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÍN THU HOẠCH CỦA CỦ NÉM ..................... 32 3.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ ALGINAT ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA CỦ NÉM TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN ...................... 34 3.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ alginat đến cường độ hô hấp của củ ném trong quá trình bảo quản .................................................................................................................... 34 3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ alginat đến hàm lượng chất khô hòa tan của củ ném trong quá trình bảo quản ............................................................................................ 35 3.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ alginat đến hàm lượng vitamin C của củ ném trong quá trình bảo quản ............................................................................................................ 37 3.2.4. Ảnh hưởng của nồng độ alginat đến hàm lượng đường của củ ném trong quá trình bảo quản ............................................................................................................ 38 vi 3.2.5. Ảnh hưởng của nồng độ alginat đến tỷ lệ hư hỏng của củ ném trong quá trình bảo quản .................................................................................................................... 40 3.2.6. Ảnh hưởng của nồng độ alginat đến tỷ lệ hao hụt khối lượng của củ ném trong quá trình bảo quản ..................................................................................................... 42 3.2.7. Ảnh hưởng của nồng độ alginat đến hàm lượng tinh dầu của củ ném trong quá trình bảo quản ............................................................................................................ 44 3.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ NANOCHITOSAN KẾT HỢP ALGINAT ĐẾN CHẤT LƯỢNG CỦA CỦ NÉM TRONG QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN .............................................................................................................. 46 3.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ nanochitosan kết hợp với alginat đến cường độ hô hấp của củ ném trong quá trình bảo quản.......................................................................... 46 3.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ nanochitosan kết hợp alginat đến hàm lượng chất khô hòa tan của củ ném trong quá trình bảo quản ............................................................. 48 3.3.3. Ảnh hưởng của nồng độ nanochitosan kết hợp alginat đến hàm lượng vitamin C của củ ném trong quá trình bảo quản.......................................................................... 49 3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ nanochitosan kết hợp alginat đến hàm lượng đường của củ ném trong quá trình bảo quản ................................................................................ 51 3.3.5. Ảnh hưởng của nồng độ nanochitosan kết hợp alginat đến tỷ lệ hư hỏng củ ném trong quá trình bảo quản ............................................................................................ 52 3.3.6. Ảnh hưởng của nồng độ nanochitosan kết hợp alginat đến hao hụt khối lượng của củ ném trong quá trình bảo quản.......................................................................... 56 3.3.7. Ảnh hưởng của nồng độ nanochitosan kết hợp alginat đến hàm lượng tinh dầu của củ ném trong quá trình bảo quản.......................................................................... 59 3.4. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN NÉM THƯƠNG PHẨM BẰNG MÀNG ALGINAT KẾT HỢP NANOCHITOSAN ................................................................ 60 3.4.1. Sơ đồ quy trình................................................................................................. 60 3.4.2. Thuyết minh quy trình ...................................................................................... 61 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 64 1. KẾT LUẬN ........................................................................................................... 64 2. KIẾN NGHỊ........................................................................................................... 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................... 65 PHỤ LỤC .................................................................................................................. 72 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Bx Brix - Chất khô hòa tan CĐHH Cường độ hô hấp CFU Colony forming units CMC Carboxyl methyl cellulose CT Công thức CT1 Công thức 1 CT2 Công thức 2 CT3 Công thức 3 ĐC1 Đối chứng 1 ĐC2 Đối chứng 2 ĐC3 Đối chứng 3 GAE Gallic equivalent HHKL Hao hụt khối lượng LBL Layer by layer P/AG Pectin-chitosan P/CS Pectin-alginat SA Sodium alginate STPP Sodium Trypolyphosphate t Thời gian 0 t Nhiệt độ TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam USDA United States Department of Agriculture - Bộ nông nghiệp Hoa Kỳ WSC Water soluble chitosan WVP Water vapor permeability WVR Water vapor regained WVTR Water vapor transmission rate Độ ẩm viii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Giá trị dinh dưỡng của 100 g củ ném tươi .................................................... 6 Bảng 2.1. Bảng bố trí các mẫu thí nghiệm.................................................................. 30 Bảng 3.1. Một số chỉ tiêu về sinh lý, sinh hóa của củ ném ......................................... 33 Bảng 3.2. Ảnh hưởng nồng độ alginat đến tỷ lệ hư hỏng của ném theo thời gian bảo quản. .................................................................................................................. 40 Bảng 3.3. Ảnh hưởng nồng độ alginat đến tỷ lệ hao hụt khối lượng của ném theo thời gian bảo quản............................................................................................................. 42 Bảng 3.4. Ảnh hưởng của nồng độ nanochitosan kết hợp alginat đến tỷ lệ hư hỏng của ném theo thời gian bảo quản. ..................................................................................... 53 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của nồng độ nanochitosan kết hợp alginat đến tỷ lệ hao hụt khối lượng của ném theo thời gian bảo quản. ..................................................................... 57 ix DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cây ném (Hàn Đăng, 2018) .......................................................................... 3 Hình 1.2. Củ ném thu mua ở Quảng Trị ....................................................................... 4 Hình 1.3. Hoa và lá ném (Dương Trọng Hiếu, 2016) ................................................... 4 Hình 1.4. Công thức cấu tạo của alginat (FAO, 2014) ................................................ 12 Hình 1.5. Ném bao túi lưới ........................................................................................ 16 Hình 2.1. Mẫu ném thu mua tại Quảng Trị ................................................................. 24 Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ aglinat đến chất lượng của củ ném trong quá trình bảo quản ................................................................ 28 Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ alginat kết hợp nanochitosan đến chất lượng của của củ ném trong quá trình bảo quản ...................... 29 Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện biến đổi cường độ hô hấp của ném ở các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản .............................................................................................. 34 Hình 3.2. Biểu đồ thể hiện biến đổi hàm lượng chất khô của ném ở các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản. ............................................................................................. 36 Hình 3.3. Biểu đồ thể hiện biến đổi hàm lượng vitamin C của ném ở các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản. ................................................................................ 37 Hình 3.4. Biểu đồ thể hiện biến đổi hàm lượng đường khử của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản. ............................................................................................. 39 Hình 3.5. Biểu đồ thể hiện biến thiên hàm lượng tinh dầu của ném ở các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản. ................................................................................ 45 Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện biến đổi CĐHH của ném ở các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản............................................................................................................. 47 Hình 3.7. Biểu đồ thể hiện biến đổi hàm lượng chất khô của ném ở các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản. ............................................................................................. 49 Hình 3.8. Biểu đồ thể hiện biến đổi hàm lượng vitamin C của ném ở các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản. ................................................................................ 50 Hình 3.9. Biểu đồ thể hiện biến đổi hàm lượng đường khử của các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản. ............................................................................................. 51 Hình 3.10. Biểu đồ thể hiện biến thiên hàm lượng tinh dầu của ném ở các mẫu thí nghiệm theo thời gian bảo quản. ................................................................................ 59 Hình 3.11. Sơ đồ quy trình bảo quản ném bằng alginat kết hợp nanochitosan................. 61 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Cây ném (Allium schoenoprasum L.) hay còn có tên gọi khác là cây nén, hành tăm,... thuộc họ hành (Liliaceae) có nhiều hoạt chất có giá trị đã được sử dụng phổ biến trong dân gian như một loại rau gia vị ăn lá, thân củ giàu dinh dưỡng, có tính sát trùng, hỗ trợ chữa bệnh. Ném được trồng chủ yếu ở một số vùng đất cát như Nghệ An, Quảng Bình, Quảng Trị và Thừa Thiên Huế, trong đó Quảng Trị với địa hình chủ yếu gò đồi và cồn cát thì ném là loại cây trồng phù hợp, truyền thống ở địa phương mang lại thu nhập khá cao và ổn định cho người dân. Năm 2011, toàn huyện Hải Lăng canh tác được 75 ha ném thì đến năm 2015 đã phát triển được gần 170 ha, trong đó tập trung ở 3 xã như Hải Dương, Hải Quế, Hải Ba. Trong số các xã kể trên, Hải Dương là địa phương có số diện tích trồng ném lớn nhất. Với năng suất khoảng 6 tấn/ha (ném tươi và củ), cây ném cho thu nhập 120-150 triệu trên mỗi hecta canh tác. Những năm trở lại đây, thị trường tiêu thụ ném ngày càng tăng cao đã tạo sức hút mạnh đối với người dân Hải Lăng trong việc chuyển đổi cây trồng, khai thác tiềm năng lợi thế của vùng cát hoang hóa theo hướng mở rộng diện tích trồng ném. Ở qui mô nông hộ, ném củ sau khi thu hoạch, làm khô sơ bộ và được tồn trữ bằng phương pháp vùi trong cát khô, sạch ở nơi thoáng mát. Bằng phương pháp này, củ ném thương phẩm (một phần được sử dụng làm hạt giống cho vụ trồng kế tiếp) có thể tồn trữ trong khoảng thời gian 3-5 tháng tuỳ thuộc vào điều kiện thời tiết. Mặc dù ném thuộc nhóm có cường độ hô hấp thấp, mức độ hao hụt khối lượng sau thời gian 3-4 tháng tồn trữ trong cát có thể lên đến 20-30% tuỳ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm môi trường. Bên cạnh đó, sau thời gian ngủ nghỉ chừng 2-3 tháng, dưới điều kiện nhiệt độ và độ ẩm thích hợp củ ném tồn trữ trong cát vẫn xảy ra hiện tượng nẩy mầm không mong muốn. Ngoài ra, củ ném bảo quản kéo dài trong điều kiện nóng ẩm thường khó tránh khỏi hiện tượng thối nhũn do một số nấm bệnh phát triển gây ra như: Bệnh thối nhũn đen do Aspergillus niger, thối xám do Botrytis allii, héo vàng do Fusarium oxysporum f. sp gây suy giảm chất lượng đáng kể ném thương phẩm (Hoàng Kim Toản và cs, 2017). Các nghiên cứu cho thấy, các biện pháp xử lý hoá lý an toàn như tạo màng bao alginat, chitosan,… kết hợp bao bì phù hợp là phương pháp an toàn, thân thiện với môi trường đã được nghiên cứu áp dụng cho nhiều loại rau quả có tác dụng hạn chế quá trình hô hấp và giảm thất thoát trong bảo quản (Baldwin và cs, 1995). Lớp phủ ăn được có thể cải thiện chất lượng thịt bằng cách làm chậm mất ẩm, giảm quá trình oxy hóa và đổi màu, hoạt động như chất mang có tác dụng kháng khuẩn và chống oxy hóa (Zaritzky, 2010). 2 Trong một nghiên cứu sử dụng màng kết hợp pectin – alginat và màng pectin – chitosan cho thấy, chuối được phủ màng có tỷ lệ hao hụt khối lượng, có tỷ lệ hư hỏng, hàm lượng vitamin C, độ cứng giảm chậm hơn nhiều so với mẫu đối chứng (Ngô Thị Minh Phương và cs, 2017). Lớp phủ gellan và alginat đóng vai trò trong việc giảm thất thoát độ ẩm, kéo dài thời gian bảo quản và cải thiện độ bóng (Spanou và Giannouli, 2013). Các nghiên cứu khác cho thấy, tạo màng bao kết hợp với các biện pháp xử lý hoá lý an toàn, bao bì có điều chỉnh độ thoáng khí có thể làm chậm quá trình biến đổi sinh hoá của hành tỏi sau thu hoạch (Nussinovitch và Hershko, 1996; Hershko và Nussinovitch, 1998; Geraldine và cs, 2008). Do đó, việc kết hợp màng bao của chất có hoạt tính sinh học hứa hẹn sẽ đem lại hiệu quả bảo quản củ ném tốt hơn so với phương pháp truyền thống hiện nay Xuất phát từ những phân tích trên, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của alginat kết hợp nanochitosan nhằm duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản củ ném (Allium schoenoprasum)” với mong muốn duy trì chất lượng, an toàn thân thiện với môi trường và hiệu quả trong giảm tổn thất, phòng trừ các bệnh nấm gây hại trong quá trình bảo quản củ ném thương phẩm. 2. Mục đích của đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng của alginat kết hợp nanochitosan nhằm duy trì chất lượng, giảm tỷ lệ hư hỏng và kéo dài thời gian bảo quản củ ném. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu 3.1. Ý nghĩa khoa học - Xác định được một số thông số kĩ thuật (nồng độ alginat, nồng độ nanochitosan) nhằm kéo dài thời gian bảo quản củ ném sau thu hoạch. - Đề xuất được quy trình bảo quản với các thông số công nghệ thích hợp nhằm duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản ném sau thu hoạch. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Xây dựng được quy trình bảo quản củ ném sau thu hoạch bằng phương pháp sử dụng kết hợp hoạt tính sinh học alginat, nanochitosan để hạn chế tổn thất và kéo dài thời gian bảo quản ném. - Từ kết quả đạt được của đề tài có thể ứng dụng vào thực tiễn để bảo quản ném tại các hộ trồng ném ở các tỉnh miền Trung. 3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1. GIỚI THIỆU VỀ CỦ NÉM (ALLIUM SCHOENOPRASUM) 1.1.1. Nguồn gốc, đặc điểm củ ném 1.1.1.1. Nguồn gốc Ném còn được gọi là hành tăm, hành trắng, hành tung, hành hoa, củ ném, ném, mùn thun,…có tên khoa học là Allium schoenoprasum, thuộc họ hành tỏi (Alliaceae, thuộc chi Allium L., họ hành (Liliaceae)) là một loại rau ăn củ-gia vị khá phổ biến ở nước ta. Các tên thường gặp: Hành trắng, ném (Việt Nam), Chive (Anh-Mỹ), Ciboulette, Civette (Pháp), Schnittlauch (Đức), Cebollino (Tây Ban Nha). Allium là tên la tinh cũ gọi gia đình hành-tỏi; schoenoprasum phát xuất từ 2 chữ Hy Lạpschoinos có nghĩa là giống cây cói và prason nghĩa là tỏi . Ở Việt Nam, họ hành có khoảng 30 chi và trên 100 loài (Võ Văn Chi và Dương Đức Tiến, 1978; Vũ Văn Chuyên, 1976). Cây ném có nguồn gốc tại Bắc Á, Bắc Âu và Bắc Mỹ, đã được trồng và sử dụng từ hơn 5.000 năm. Ném mọc hoang ở vùng Địa Trung Hải và trải dài đến dãy Himalaya. Ở Việt Nam, cây ném được mang vào trồng ở nước ta từ lâu đời để làm rau gia vị và lấy củ, hoa để làm thuốc. Ném được trồng nhiều ở khu vực miền Trung. Qua thời gian dài, cây ném được nhân giống vô tính bằng củ và tồn tại cho đến ngày nay (Lê Thị Khánh, 2013). Hình 1.1. Cây ném (Hàn Đăng, 2018) 4 1.1.1.2. Đặc điểm Đặc điểm thực vật học: Cây ném thuộc loài thảo nhỏ, mọc cao trung bình 10-30 cm, có thể đến 60 cm và thành bụi cỡ 30 cm. Thân hành hay củ màu trắng lớn cỡ ngón tay út, đường kính 12 cm, bao bao bởi những vẩy dai. Hình 1.2. Củ ném thu mua ở Quảng Trị Lá phát triển rất nhiều, màu xanh lục đậm, mỏng. Lá và cán hoa đều hình trụ, rỗng, nhỏ như cây tăm (do vậy mà có tên là hành tăm). Hoa màu đỏ tím hoặc màu trắng mọc thành cụm hình đầu dạng cầu mang nhiều hoa, có cuống ngắn. Hoa thường vô sinh nên ném thường được nhân giống bằng cách tách bụi hoặc trồng bằng củ. Ném thích hợp với đất thông thoáng không ứ nước, có tính nhẹ. Thời gian nảy mầm từ 10 đến 14 ngày. Mùa vụ thích hợp cho cây ném là trồng vào tháng 9 đến tháng 10 (đầu mùa mưa), thu hoạch thân, lá vào tháng 1 đến tháng 2 (khoảng 3 đến 4 tháng sau trồng) và thu hoạch củ vào tháng 3 đến tháng 5 (6 đến 7 tháng sau trồng). Ném ưa phát triển trên loại đất thịt nhẹ, cát pha, tơi xốp, giàu mùn, thoát nước tốt và có độ pH từ 6 - 6,5 (Mai Hoa, 2016). Đất trồng ném: Cây ném là cây rất dễ trồng trên nhiều loại đất và vùng đất khác nhau, có thể trồng dưới ruộng lúa, trên đồng, trên đồi, trên cát hay trên đất rừng (đất đỏ) điều được cả. Hình 1.3. Hoa và lá ném (Dương Trọng Hiếu, 2016) 5 1.1.2. Thành phần hoạt chất và giá trị dinh dưỡng của ném 1.1.2.1. Thành phần hoạt chất Cũng như các cây thuộc gia đình hành-tỏi, các hợp chất có tác dụng kháng vi sinh vật nằm trong thành phần tinh dầu của ném. Lá và củ ném chứa hợp chất lưu huỳnh (tinh dầu) như hành tỏi nhưng đặc biệt hơn là có metylpentydisulfid, pentyhydrodisulfid, nhiều silicium, lá ném có nhiều tiền vitamin A, B, C và nhiều hợp chất loại allyldisulfid, hữu cơ (citric, ferulic, fumaric, caffeic.), sterols như campesterol, flavonoid như quecetin, quercetin-3-beta-D-glucozid,… Tinh dầu từ lá và rễ của ném được chiết xuất bằng cách thủy phân mang lại lần lượt 0,02% cho lá và 0,03% cho rễ bao gồm diallyl disulfide (72,06% ở lá và 56,47% ở rễ); 2,4,5- trithiahexane (ở lá 54,5% và ở rễ 15,9%) và tris (methylthio) - methane (ở lá 4,01% và ở rễ 12,81%). Thành phần chính của tinh dầu trong củ ném là methyl propyl trisulfide (8,3%), tiếp theo là (E) -1-propenyl propyl disulfide (4,6%), dipropyl trisulfide (4,6%), (E) -1-propenyl propyl trisulfide (4,5%) và dipropyl disulfide (3,8%) (Sonia và Elsa 2009). Các hợp chất organosulfur cụ thể có trong ném đã được nghiên cứu rộng rãi cho tiềm năng hóa trị chống lại ung thư. Các cơ chế đề xuất để giải thích các tác dụng ngăn ngừa ung thư của ném bao gồm ức chế đột biến, điều chế các hoạt động của enzyme, ức chế sự hình thành các chất gây nghiện DNA, các hoạt động ở gốc tự do và ảnh hưởng đến sự tăng sinh tế bào và tăng trưởng khối u (Sengupta và cs, 2004). 1.1.2.2. Giá trị dinh dưỡng của ném Thành phần chủ yếu trong ném là nước, chiếm khoảng 86,8%. Ngoài ra trong ném chứa một lượng vừa phải các chất protein, chất béo, chất xơ cũng với một lượng đáng kể calcium, phosphorus và potassium. Thân ném chứa một lượng đáng kể carotene và chất sắt rất tốt cho cơ thể. Ném chứa các amino acid như alanine, arginine, aspartic, glutamic, leucine, lysine, phenylalanine, treonine, tyrosine. Theo phân tích của Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ USDA, trong 100 g ném tươi chứa các thành phần như sau: 6 Bảng 1.1. Giá trị dinh dưỡng của 100 g củ ném tươi STT Thành phần Đơn vị Giá trị kcal 30 1 Năng lượng 2 Chất đạm g 3,27 3 Tổng lipid (chất béo) g 0,73 4 Carbohydrate g 4,35 5 Chất xơ (tổng khẩu phần) g 2,5 6 Đường g 1,85 7 Canxi mg 92 8 Sắt mg 1,60 9 Magiê mg 42 10 Photpho mg 58 11 Kali mg 296 12 Natri mg 3 13 Kẽm mg 0,56 14 Vitamin C mg 58,1 15 Thiamin mg 0,078 16 Riboflavin mg 0,15 17 Niacin mg 0,647 18 Vitamin B-6 mg 0,138 19 Folate, DFE g 105 20 Vitamin A, RAE g 218 21 Vitamin E (alpha-tocopherol) mg 0,21 22 Vitamin K (phylloquinone) g 212,7 23 Acid béo, tổng không bão hòa đơn g 0,095 24 Acid béo, tổng không bão hòa đa g 0,267 (Nguồn: USDA National Nutrient Database for Standard Reference Release, 2018) 7 1.1.3. Công dụng và tác dụng của ném 1.1.3.1. Giá trị dược liệu của ném Ném là cây gia vị, cây làm thuốc khá phổ biến ở vùng Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Trị,... Về phương diện dinh dưỡng và trị liệu, ném được xem là một cây rau có tính sát trùng, có tác dụng kích thích vị giác giúp tạo cảm giác thèm ăn và trợ tiêu hóa. Cũng như các cây thuộc gia đình hành - tỏi, tác dụng sát trùng của ném do có chứa các hợp chất sulphur nhưng không mạnh để có thể gây trở ngại cho hệ tiêu hóa như tỏi. Ném còn có tác dụng ngăn chặn sự lên men trong ruột, bồi bổ gan và dạ dày, tốt cho huyết áp. Theo đông y, ném có tính nóng, vị cay, mùi hăng nồng, có tác dụng tiêu đờm, giảm ho, làm ra mồ hôi, lợi tiểu, sát khuẩn, giải độc, trị cảm hàn, côn trùng cắn và ngộ độc chì. Ném còn được sử dụng trong phòng và trị cảm, hạ sốt, trị ho, tiêu đờm cho trẻ, trị chấn thương, lưu thông máu, giải độc, tăng cường sức đề kháng, trúng phong, thấp nhiệt, thời khí, ôn dịch, nóng rét nhức đầu, nghẹt mũi, ho tức ngực, chữa đầy bụng, bí đại tiêu tiện và an thai (Võ Văn Chi, 1975). Về sơ bộ có thể thấy ném có tác dụng kháng sinh đối với nhiều vi khuẩn gây bệnh. 1.1.3.2. Giá trị kinh tế của ném Nhu cầu tiêu thụ củ ném ngày càng cao, ném không chỉ là loài cây dùng làm rau gia vị trong bữa ăn thường ngày mà nó còn chứa các hoạt chất sinh học có tính kháng khuẩn cao dùng để điều trị nhiều bệnh nên ném còn được coi là cây dược liệu bản địa. Ném là một loại cây trồng quan trọng trong vụ đông xuân, trong hệ thống cây trồng trên đất cát, rất phù hợp với điều kiện đất cát nghèo dinh dưỡng, có khả năng chịu rét, chịu nóng, vì thế canh tác ném cũng nhằm thích ứng với sự biến đổi khí hậu ở miền Trung. Cây ném có giá trị kinh tế cao, là cây xóa đói giảm nghèo cho nhiều vùng quê nghèo. Trong điều kiện canh tác khó khăn nhưng biết đầu tư, chăm sóc tốt, trồng ném có thể thu lãi 2-3 triệu đồng/sào/vụ (ném lá, ném cây tươi). Ném là cây gia vị có củ, ít bị sâu bệnh hại, sinh trưởng nhanh nên thời gian quay vòng vốn nhanh (ném là đối tượng ít bị nhiễm sâu bệnh vì bản thân cây, củ ném có chứa hàm lượng tinh dầu cao và có chất kháng sinh alicin có khả năng kháng với một số bệnh hại), có khả năng sản xuất với số lượng lớn và đảm bảo an toàn chất lượng, có thương hiệu. Cây ném là loại rau ăn củ, có đặc điểm sinh trưởng phù hợp với đất cát, hệ số nhân giống cao (hệ số củ lớn 10-12 lần), có thể luân canh, xen canh, tận dụng không gian thời gian và tăng hiệu quả kinh tế, phòng chống sâu bệnh cho một số loại rau khác (rau cải, ớt, cà). Kỹ thuật trồng ném đơn giản, dễ làm, nhu cầu tiêu thụ mạnh, phương thức sử dụng phong phú và bảo quản đơn giản. Mức đầu tư thấp, nhưng mang lại lợi nhuận cao, có khả năng tiêu thụ cao trên thị trường (Lê Thị Khánh, 2013). 8 Diện tích đất cát của Quảng Trị là 31,000 ha, chiếm 6,5% tổng diện tích đất tự nhiên của Tỉnh, bao gồm đất cát ven biển 23,000 ha và đất cát nội đồng 8,000 ha. Trong các loại cây trồng trên đất cát, ném là cây mang lại giá trị cao nhất, trong thời gian trồng 6-7 tháng đã đem lại thu nhập 250-280 triệu đồng/ha. Trong khi đó chi phí vật tư và công lao động chỉ khoảng 130-150 triệu đồng/ha, như vậy trồng ném cho lãi ròng 120-150 triệu đồng/ha, cao gấp từ 3,5-5,0 lần so với một số cây trồng phồ biến khác như khoai lang, đậu đỗ, dưa các loại. Tại Quảng Trị, diện tích trồng ném trong những năm qua ngày càng tăng: Năm 2012 là 227 ha, năm 2013 là 287 ha và đến năm 2014 là 342 ha. Năm 2015, diện tích trồng ném toàn tỉnh là 348,3 ha, năng suất bình quân 63,4 tạ/ha và tổng sản lượng đạt 2,208,3 tấn. Giá bán ném củ đạt 70-80 ngàn đồng/kg, giá củ ném làm giống đạt 110-130 ngàn đồng/kg. Diện tích trồng ném tập trung chủ yếu ở vùng đất cát huyện Hải Lăng (170 ha) và Vĩnh Linh (162 ha). Diện tích trồng ném của các hộ đạt 232,4-486,9 m2/hộ (2010) và tăng lên 349,7-785,3 m 2/hộ (2014). Năng suất ném giữa các nhóm hộ tăng lên hàng năm, năm 2010 là 5,3186,316 tấn/ha và tăng lên 5,886-6,394 tấn/ha năm 2014. Nhiều địa phương trong tỉnh đã xác định ném là cây trồng cần được chú trọng phát triển sản xuất tập trung để trở thành sản phẩm hàng hóa có giá trị kinh tế cao (Hoàng Kim Toản và cs, 2017). 1.1.4. Những biến đổi hư hỏng thường gặp trong quá trình bảo quản 1.1.4.1. Sự bay hơi nước Trong quá trình bảo quản, hàm lượng nước trong nông sản cũng như trong củ ném sẽ giảm nhiều do quá trình thoát hơi nước. Độ ẩm không khí trong bảo quản là một yếu tố rất quan trọng, nếu độ ẩm không khí thấp thì tốc độ mất nước sẽ tăng và ngược lại, độ ẩm không khí quá cao thì sẽ làm cho nước ngưng tụ trên bề mặt rau quả gây nên những hư hỏng không đáng có. Động lực của quá trình mất nước là sự chênh lệch áp suất hơi mà nguyên nhân chủ yếu là sự hô hấp và sự bốc hơi nước từ tế bào thực vật. Hiện tượng này làm cho rau quả bị héo, nhăn nheo, giảm trọng lượng và dẫn đến phẩm chất kém (Nguyễn Mạnh Khải, 2006). Trước tiên, quá trình hô hấp rất cần cho quá trình chín tiếp nhằm hoàn thiện chất lượng cho nông sản. Tuy nhiên, trong quá trình bảo quản, nếu quá trình hô hấp không được khống chế tốt nó sẽ gây ra nhiều tác hại: - Làm hao hụt vật chất khô của nông sản, quá trình hô hấp diễn ra càng mạnh thì vật chất khô hao hụt càng nhiều. - Làm thay đổi quá trình sinh hóa trong nông sản bởi vì nó làm thay đổi thành phần vật chất khô trong nông sản nên làm cho một số chỉ tiêu sinh hóa thay đổi theo. - Làm tăng thủy phần của khối nông sản và độ ẩm tương đối của không khí xung quanh nó. Trong quá trình hô hấp, nông sản sẽ sinh ra nước và nước sẽ tích tụ lại 9 quanh khối nông sản. Việc làm tăng độ ẩm này rất không có lợi cho quá trình bảo quản vì đó là điều kiện thuận lợi cho các loại sinh vật gây hại hoạt động cũng như các biến đổi bất lợi trong nông sản diễn ra. - Làm tăng nhiệt độ của khối nông sản cũng như nhiệt độ của môi trường. Năng lượng phát sinh ra trong quá trình hô hấp sẽ được sử dụng một phần nhỏ để duy trì hoạt động sống của nông sản còn phần lớn sẽ biến thành nhiệt năng và tỏa ra ngoài làm cho nhiệt độ của khối nông sản tăng lên và dễ dàng xảy ra hiện tượng bốc nóng. Sự mất nước thay đổi trong quá trình tồn trữ, ở các giai đoạn khác nhau sẽ có sự mất nước khác nhau. Giai đoạn đầu mất nước mạnh, giai đoạn giữa giảm đi và giai đoạn cuối cùng khi chín (bắt đầu hư hỏng) lại tăng lên. Do đó cần biết được ảnh hưởng của quá trình mất nước để bảo quản ném tránh hiện tượng mất nước và ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm (Nguyễn Mạnh Khải, 2006). 1.1.4.2. Sự giảm khối lượng tự nhiên Sự giảm khối lượng tự nhiên có thể chủ yếu là do các quá trình sinh học và sự thoát hơi nước. Chẳng hạn khi hạt, củ, rau quả hô hấp thì chất khô sẽ mất đi. Khi bảo đảm những chế độ bảo quản tốt nhất thì sự hao hụt này không đáng kể. Ngoài ra còn có những hao hụt lớn xảy ra do sự hoạt động của các sinh vật hại nông sản trong quá trình bảo quản. Trong bất cứ điều kiện tồn trữ nào không tránh khỏi sự giảm khối lượng tự nhiên. Sự giảm khối lượng tự nhiên phụ thuộc vào các yếu tố như loại giống, vùng khí hậu trồng trọt, kỹ thuật canh tác, mùa vụ, độ chín thu hoạch, độ nguyên vẹn, kỹ thuật bảo quản, thời gian bảo quản (Nguyễn Minh Thủy, 2010). 1.1.4.3. Sự sinh nhiệt Tất cả nhiệt sinh ra trong quá trình bảo quản là do quá trình hô hấp, 2/3 lượng nhiệt thải ra môi trường xung quanh, còn 1/3 được dùng vào quá trình trao đổi chất bên trong tế bào, quá trình bay hơi và một phần dự trữ ở dạng năng lượng hóa học (Nguyễn Minh Thủy, 2010). Đại lượng đặc trưng để đo khả năng hô hấp của thực vật đó là cường độ hô hấp. Nó phụ thuộc vào đặc tính của ném đem tồn trữ (độ già chín, mức độ nguyên vẹn) và các yếu tố môi trường tồn trữ như nhiệt độ, độ ẩm, sự thông gió, thời gian tồn trữ, ánh sáng (Nguyễn Thị Bích Thủy và cs, 2007). Nông sản bảo quản có chất lượng tốt, đạt độ chín cần thiết, không bị sâu bệnh, không hư hỏng thì cường độ hô hấp thấp. Khi độ ẩm vượt quá mức cân bằng giới hạn thì cường độ hô hấp tăng lên rất mạnh. Bởi vì lúc đó, nước ở trạng thái tự do trong nông sản tăng nên nó dễ dàng tham gia vào các quá trình trao đổi chất. Vì vậy, trong công tác bảo quản, người ta thường đưa thủy phần của nông sản về mức an toàn, tức là