Tài liệu Ứng dụng chitosan trong bảo quản cà chua

ĐỀ TÀI: Ứng dụng chitosan trong bảo quản cà chua

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
DANH SÁCH CÁC BẢNG . 4
DANH SÁCH CÁC H̀NH VẼ . 6
BẢN TểM TẮT . 7
MỞ ĐẦU . 8
PHẦN I: TỔNG QUAN 10
1.1 TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN . 10
1.1.1. Lịch sử phát hiện 10
1.1.2. Nguồn gốc 10
1.1.3. Công thức cấu tạo 11
1.1.3.1. Cấu trúc hóa học của chitin 11
1.1.3.2. Cấu trúc hoá học của chitosan và một vài dẫn xuất . 12
1.1.4. Độ deaxetyl hóa- DD (Degree of deaxetylation) 14
1.1.5. Tính chất vật lư của chitosan . 14
1.1.6. Tính chất hoá học của chitin/chitosan 15
1.1.6.1.Các phản ứng của nhóm –OH 15
1.1.6.2. Phản ứng ở vị trí N 15
1.1.6.3. Phản ứng xảy ra tại vị trí O, N 16
1.1.6.4. Khả năng hấp phụ tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp của chitin/ chitosan 16
1.1.7. Tính chất sinh học của chitosan 17
1.1.8. Độc tính 19
1.1.9. Sản xuất chitosan 19
1.1.10. Ứng dụng của chitosan 23
1.1.10.1. Các ứng dụng của Chitosan trong công nghệ thực phẩm . 23
1.1.10.2. Ứng dụng trong y học . 24
1.1.10.3. Ứng dụng trong các lĩnh vực khác . 24
1.2. ỨNG DỤNG CHITOSAN BẢO QUẢN RAU QUẢ 24
1.2.1. Thực trạng vấn đề bảo quản trái cây ở Việt Nam . 24
1.2.2. Cơ sở khoa học ứng dụng chitosan trong bảo quản trái cây 25
1.2.2.1. Các quá tŕnh xảy ra khi bảo quản rau quả tươi 25
1.2.2.2. Sự hư hỏng trong quá tŕnh bảo quản . 28
1.2.2.3. Bảo quản rau quả . 28
1.2.3. Ưu điển của chitosan trong bảo quản trái cây 31
1.2.4. Các nghiên cứu đă đạt được 31
1.2.4.1. Các nghiên cứu trong nước 31
1.3 TỔNG QUAN QUẢ CÀ CHUA 36
1.3.1. Nguồn gốc 36
1.3.2. H́nh thái . 36
1.3.3. T́nh h́nh sản suất và tiêu thụ cà chua trên thế giới và ở Việt Nam 37
1.3.4. Thời vụ 39
1.3.5. Giống cà chua . 39
1.3.6. Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng . 39
1.3.7. T́nh h́nh bảo quản và chế biến cà chua 42
1.4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU 43
1.4.1. Kết luận . 43
1.4.2. Hướng nghiên cứu 43
PHẦN II. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 45
2.1. Phương pháp thiết kế thí nghiệm và xử lư số liệu . 45
2.2. Phương pháp lấy mẫu phân tích 45
2.3. Các phương pháp phân tích 45
2.3.1. Đánh giá cảm quan . 45
2.3.2. Chỉ tiêu vi sinh vật tổng số 47
2.3.3. Chỉ tiêu hóa lư 48
2.3.4. Chỉ tiêu hóa học . 49
2.4. Đánh giá hiệu quả kinh tế: 53
PHẦN III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 54
3.1. Lựa chọn giống cà chua cho bảo quản . 54
3.2. Xác định độ chín thích hợp cho bảo quản 54
3.3. Chitosan và các nồng độ tạo màng bao 55
3.4. Khảo sát sơ bộ số lần nhúng chitosan phù hợp cho bảo quản 56
3.5. Sơ đồ bố trí thínghiệm . 57
3.6. Điều kiện bảo quản . 57
3.6.1. Bảo quản ở nhiệt độ thường 57
3.6.2. Bảo quản ở nhiệt độ lạnh . 57
3.7. Biến đổi độ cứng của quả trong quá tŕnh bảo quản . 58
3.7.1. Biến đổi độ cứng trong mẫu bảo quản thường . 58
3.7.2. Biến đổi độ cứng mẫu bảo quản lạnh 59
3.8. Khảo sát sự biến đổi màu sắc quả . 60
3.9. Ảnh hưởng của màng chitosan tới cường độ hô hấp của cà chua . 62
3.10. Biến đổi hàm lượng axit chung trong quá tŕnh bảo quản . 65
3.11. Biến đổi hàm lượng đường khử trong quá tŕnh bảo quản . 66
3.12. Hao hụt khối lượng trong quá tŕnh bảo quản 68
3.12.1. Hao hụt khối lượng mẫu bảo quản lạnh . 68
3.12.2. Hao hụt khối lượng mẫu bảo quản thường 70
3.13. Biến đổi chất khô ḥa tan theo thời gian bảo quản 71
3.13.2. Biến đổi chất khô ḥa tan mẫu bảo quản lạnh 72
3.14. Xác định vi sinh vật tổng số 72
3.15. Kết luận chung 74
3.16. Đánh giá cảm quan mẫu . 74
3.16.1 Đánh giá cảm quan mẫu bảo quản ở điều kiện thường 74
3.16.2 Đánh giá cảm quan mẫu bảo quản ở điều kiện lạnh 78
3.17.Chi phí nguyên liệu cho bảo quản 81
3.18. Xây dựng quy tŕnh bảo quản cà chua bằng chitosan . 83
3.18.1. Sơ đồ quy tŕnh bảo quản . 83
3.18.2. Thuyết minh quy tŕnh bảo quản 83
PHẦN IV: KẾT LUẬN . 85
4.1. Kết luận .85
4.2. Kiến nghị 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 86
PHỤ LỤC . 88

DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 1: Hàm lượng chitin trong vỏ một số động vật giáp xác 20
Bảng 2: Chỉ tiêu sản xuất mặt hàng cà chua năm 2005 và năm 2010 39
Bảng 3: Thành phần các chất hoá học trong cà chua 40
Bảng 4: Hàm lượng hydrocarbon cà chua (thính theo % chất khô) 40
Bảng 5: Các chỉ tiêu đánh giá cảm quan 45
Bảng 6: Phiếu cho điểm của phép thử cảm quan 47
Bảng 7: Đặc tính của chitosan . 56
Bảng 8: Biến đổi độ cứng (mẫu bảo quản thường- kg/cm[SUP]2[/SUP]) 58
Bảng 9: Kết quả mẫu bảo quản thường 0% chitosan, (số 321) sau 20 ngày bảo quản . 74
Bảng 10: Kết quả mẫu bảo quản thường 0.5% chitosan (số 981) sau 20 ngày bảo quản 75
Bảng 11: Kết quả mẫu bảo quản thường 1.0% chitosan (số 194) sau 20 ngày bảo quản 75
Bảng 12: Kết quả mẫu bảo quản thường 1.5% chitosan (số 763) sau 20 ngày bảo quản 76
Bảng 13: Kết quả mẫu bảo quản thường 2.0% chitosan (số 462) sau 20 ngày bảo quản 76
Bảng 14: Kết quả mẫu bảo quản thường 2.5% chitosan (số 281) sau 20 ngày bảo quản 77
Bảng 15: Kết quả đánh giá cảm quan mẫu bảo quản thường sau 20 ngày . 77
Bảng 16: Kết quả mẫu bảo quản lạnh 2.5% chitosan (số 648) sau 30 ngày bảo quản . 78
Bảng 17: Kết quả mẫu bảo quản lạnh 2.0% chitosan (số 745) sau 30 ngày bảo quản . 78
Bảng 18: Kết quả mẫu bảo quản lạnh 1.5% chitosan (số 543) sau 30 ngày bảo quản . 79
Bảng 19: Kết quả mẫu bảo quản lạnh 1.0% chitosan (số 263) sau 30 ngày bảo quản . 79
Bảng 20: Kết quả mẫu bảo quản lạnh 0.5% chitosan (số 487) sau 30 ngày bảo quản . 80
Bảng 21: Kết quả mẫu bảo quản lạnh 0% chitosan (số 661) sau 30 ngày bảo quản 80
Bảng 22: Kết quả đánh giá cảm quan mẫu bảo quản lạnh sau 30 ngày 81
Bảng 23: Tính giá thành phụ thuộc vào chi phí nguyên liệu chính: . 81
Bảng 24: Biến đổi độ cứng theo thời gian bảo quản-kg/cm2 (mẫu bảo quản thường) 88
Bảng 25: Biến đổi độ cứng theo thời gian bảo quản-kg/cm2 (mẫu bảo quản lạnh) . 88
Bảng 26: Cường độ hô hấp (mg CO2/kg.h) 88
Bảng 27: Hao hụt khối lượng theo thời gian bảo quản (bảo quản thường- % khối lượng) 89
Bảng 28: Hao hụt khối lượng theo thời gian bảo quản (bảo quản lạnh- % khối lượng) . 89
Bảng 29: Biến đổi màu sắc theo thời gian bảo quản (mẫu bảo quản thường-ΔE) 89
Bảng 30: Biến đổi chất khô ḥa tan theo thời gian bảo quản (bảo quản thường- [SUP]0[/SUP]Bx) 90
Bảng 31: Biến đổi chất khô ḥa tan theo thời gian bảo quản (mẫu bảo quản lạnh- 0Bx) 90
Bảng 32: Hàm lượng đường khử tổng số theo thời gian bảo quản (bảo quản thường- %). 90
Bảng 33: Hàm lượng axit tổng số theo thời gian bảo quản (mẫu bảo quản thường- %) 90
Bảng 34: Lượng vi sinh vật tổng số (cfu/g) 91


DANH SÁCH CÁC H̀NH VẼ
H́nh 1: Cấu trúc hoá học của chitin 11
H́nh 2: Sắp xếp các mạch trong phân tử chitin 11
H́nh 3: Cấu trúc chitosan (poly b-(1-4)-D- glucozamin) . 12
H́nh 4: Dẫn xuất N,O- Cacboxymetylchitin 12
H́nh 5: Dẫn xuất N,O-cacbonxymetylchitosan 13
H́nh 6: Dẫn xuất: N,O-axylchitosan . 13
H́nh 7: Dẫn xuất N-metylchitosan 13
H́nh 8: Cấu trúc chitin,chitosan,xenluloza 13
H́nh 9: Quá tŕnh deaxetyl hoá 14
H́nh 10: Phức của chitosan với kim loại 16
H́nh 11: Sơ đồ sản xuất chitosan 21
H́nh 12: Phiếu đánh giá cảm quan 46
H́nh 13: Sơ đồ làm việc của hệ thống đo cường độ hô hấp 52
H́nh 14: Sơ đồ bố trí tiến hành thí nghiệm 57
H́nh 15: Biến đổi độ cứng theo thời gian (mẫu bảo quản thường) 58
H́nh 16: Biến đổi độ cứng theo thời gian (mẫu bảo quản lạnh) . 59
H́nh 17: Biến đổi màu sắc theo thời gian 61
H́nh 18: So sánh biến đổi màu mẫu lạnh và thường 62
H́nh 19: Ảnh hưởng của màng chitosan tới cường độ hô hấp . 63
H́nh 20: Biến đổi hàm lượng axit chung theo thời gian bảo quản 65
H́nh 21: Biến đổi đường khử theo thời gian bảo quản (mẫu bảo quản thường) 67
H́nh 22: Hao hụt khối lượng theo thời gian bảo quản (mẫu bảo quản lạnh) 69
H́nh 23: Hao hụt khối lượng theo thời gian bảo quản (Mẫu bảo quản thường) . 70
H́nh 24: Biến đổi chất khô ḥa tan theo thời gian bảo quản (mẫu bảo quản thường) . 71
H́nh 25: Biến đổi chất khô theo thời gian (Mẫu bảo quản lạnh) 72
H́nh 26: Lượng vi sinh vật tổng số (mẫu bảo quản thường) 73
H́nh 27: Lượng vi sinh vật tổng số (mẫu bảo quản lạnh) . 73
H́nh 28: Sơ đồ quy tŕnh công nghệ bảo quản cà chua bằng chitosan 83



BẢN TÓM TẮT

Yêu cầu cơ bản nhất trong bảo quản rau quả là tránh được tổn thất về khối lượng và giữ được trạng thái tươi cho rau quả, ngoài ra biện pháp bảo quản phải đơn giản và chi phí đầu tư thấp. V́ thế bảo quản bằng màng bao mang lại nhiều hiệu quả trên. Cà chua là một loại quả được trồng phổ biến, có giá trị dinh dưỡng nhưng là một loại quả có tuổi thọ kém, hô hấp đột biến. Chitosan là một polyme động vật được thu từ phế thải của ngành thuỷ sản, mang nhiều đặc tính phù hợp để bảo quản rau quả. Nghiên cứu này đă sử dụng chitosan làm màng bao để bảo quản cà chua.
Nghiên cứu đă chỉ ra rằng màng bao chitosan có nồng độ 2% là thích hợp nhất cho việc bảo quản cà chua ở cả điều kiện thường cũng như điều kiện nhiệt độ lạnh. Ở nồng độ này màng chitosan có khả năng hạn chế hô hấp của quả tốt nhất, lượng CO[SUB]2[/SUB] thoát ra ít nhất và quả sau khi bảo quản có trạng thái cảm quan tốt nhất. Độ chín cà chua thích hợp nhất để bảo quản là độ chín vàng (Breaker), số lần nhúng cà chua vào dung dịch chitosan để tạo màng tốt nhất là hai lần. Qua những nghiên cứu và phân tích đă xây dựng được quy tŕnh bảo quản cà chua bằng chitosan.










MỞ ĐẦU

Trong công nghệ thực phẩm các sản phẩm của ngành trồng chọt chiếm một tỷ lệ rất lớn, một đặc trưng cơ bản của chúng là có tính thời vụ, chớnh vỡ vấn đề này mà việc bảo quản các sản phẩm sau thu hoạch có tầm quan trong rất lớn nhất là trong bối cảnh hiện tại thế giới đang đứng trước nạn thiếu lương thực và an ninh lương thực là vấn đề mà bất kỳ quốc gia nào cũng phải quan tâm.
Rau quả nói chung sau khi thu hỏi luụn cú cỏc hoạt động sống mà điển h́nh là quá tŕnh hô hấp và kết quả của các hoạt động này là sự hao hụt khối lượng và mất giá trị dinh dưỡng của sản phẩm. Theo ước tính th́ sau quá tŕnh vận chuyển và bảo quản rau quả sẽ mất đi 20-25 phần trăm (theo Kader, 1992). Đây là một tổn thất rất lớn, chính v́ thế mà các nghiên cứu luôn hướng tới mục tiêu giảm tới mức thấp nhất tổn hao khối lượng, tránh hư hỏng , giữ và phát huy những tính chất quư báu của sản phẩm.
Hô hấp là quá tŕnh diễn ra khi bảo quản rau quả, đó là hàng loạt các phản ứng và quá tŕnh chín cũng như hư hỏng của rau quả diễn ra nhanh hay chậm phụ thuộc chủ yếu vào quá tŕnh này. Yếu tố quan trọng và quyết định trực tiếp tới cường độ hô hấp của quả là thành phần không khí trao đổi với quả, theo đó quả có thể hô hấp hiếu khí hoặc yếm khí nếu luợng oxi cung cấp không đủ. Hô hấp càng diễn ra mạnh mẽ th́ quả chín càng nhanh, hư hỏng càng nhanh. Như vậy tuổi thọ của rau quả phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố trong đó quan trọng nhất là quá tŕnh hô hấp.
Để kéo dài được thời gian bảo quản của rau quả th́ cần phải hạn chế hô hấp hiếu khí và tránh hô hấp yếm khí tạo ra những sản phẩm trung gian làm hỏng quả. Bảo quản rau quả tươi trong môi trường khí quyển cải biến (MA_ Modified atmosphere) là một trong rất nhiều biện pháp hạn chế hô hấp. Đặc điểm của phương pháp là sử dụng màng polyme có tính thẩm thấu khí chọn lọc để bao bọc bề mặt, cách ly quả tiếp xúc trực tiếp với môi trường, nhờ đó hô hấp được giảm thiểu.
Đă từ lâu người ta đă biết tới chitosan là một polyme có nguồn gốc động vật mang nhiều đặc trưng quư giá. Trong đó khả năng thấm khí khi tạo màng, tính diệt khuẩn cao và không có hại khi sử dụng đặc biệt phù hợp cho bảo quản rau quả tươi.
Cà chua là một loại quả được trồng và sử dụng khá phổ biến ở nước ta. Chúng có tuổi thọ ngắn do cấu trúc nhiều nước và không có vỏ cứng bảo vệ. Thời vụ thu hái cà chua kéo dài từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau. Trong thời gian này do thu hoạch cựng lỳc nờn giỏ cà chua rất thấp (có thời điểm chỉ 500 VND một kilogam), đôi khi người nông dân không muốn thu hỏi vỡ giá bán khụng bự đủ công sức. Nhưng khi trái vụ giá cà chua lại khá cao, các nhà máy không có cà chua để sản suất. Từ trước tới nay biện pháp bảo quản cà chua chủ yếu là sản xuất bán sản phẩm (nuớc ép, bột, cà chua cô đặc ) dù công nghệ đă có nhiều cải tiến song các tính chất quư của cà chua trong các sản phẩm này đều bị mất đi, đặc biệt là mùi vị và vitamin.
Đứng trước thực tế này đề tài đă nghiên cứu ứng dụng chitosan để tạo màng bảo quản cà chua, kéo dài thời gian bảo quản và quan trọng nhất là giữ được trạng thái, tính chất như của rau quả tươi để đáp ứng sử dụng cũng như sản xuất.
Nhiệm vụ chính của đề tài là:
· Đánh giá khả năng bảo quản cà chua bằng màng bao chitosan.
· T́m ra nồng độ chitosan phù hợp nhất cho bảo quản.
· Xây dựng quy tŕnh tổng quát để bảo quản cà chua bằng chitosan.







PHẦN I: TỔNG QUAN

1.1 TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN

1.1.1 Lịch sử phát hiện

Chitin được Bracannot phát hiện lần đầu tiên vào năm 1811 trong cặn dịch chiết của một loại nấm và đặt tên là “fungine” để ghi nhớ nguồn gốc t́m ra nó. Năm 1823 Odier đă phân lập được một chất từ bọ cánh cứng và ông gọi là chitin hay “chitine” có nghĩa là lớp vỏ. Nhưng không phát hiện sự có mặt của Nitơ. Cuối cùng cả Bracannot và Odier đều cho rằng cấu trúc của chitin giống cấu trúc của xenluloza[21].
Năm 1929 Karrer đun sôi chitin 24h trong dung dịch KOH 5% và đun tiếp 50 phút ở 160ºC với kiềm băo ḥa ông thu đựơc sản phẩm có phản ứng màu đặc trưng với thuốc thử, chất đú chớnh là Chitosan[21].