Nghiên cứu ứng dụng màng Chitosan-Nano bạc - tinh dầu nghệ trong bảo quản nhằm nâng cao chất lượng chuối sau thu hoạch

Kỷ yếu Hội nghị khoa học 104 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÀNG CHITOSAN-NANO BẠC-TINH DẦU NGHỆ TRONG BẢO QUẢN NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG CHUỐI SAU THU HOẠCH Nguyễn Hữu Tài*, Trần Thị Thanh Hảo, Từ Công Tính, Đồng Phan Sĩ Nguyên, Nguyễn Thị Thu Hương Trường Đại học Công nghệ TP.HCM *Tác giả liên hệ: huutai1808@gmail.com TÓM TẮT Dung dịch tạo màng chitosan-nano bạc-tinh dầu nghệ sử dụng trong bảo quản chuối già cho hiệu quả tương đối tốt. Chất lượng chuối thí nghiệm khá ổn định trong thời gian bảo quản so với nghiệm thức đối chứng. Dung dịch chứa 1% chitosan - 1,5.10-8% nano bạc và 0,4% tinh dầu nghệ cho kết quả tốt nhất, chuối già có thể tồn trữ được 16 ngày ở nhiệt độ thường (26 ± 1oC). Từ khóa: Chitosan, chuối già, nano bạc, tinh dầu nghệ. APPLIED RESEARCH CHITOSAN-NANO SILVER-TURMERIC OIL ON THE PRESERVATION TO ENHANCE QUALITY OF BANANA AFTER HARVESTING Nguyen Huu Tai*, Tran Thi Thanh Hao, Tu Cong Tinh, Dong Phan Si Nguyen, Nguyen Thi Thu Hương Ho Chi Minh city University of Technology *Corresponding Author: huutai1808@gmail.com ABSTRACT Applied research chitosan-nanosilver-turmeric oil on the preservation and qualiti of banana Coating solution of chitosan-nano silver was used in the preservation of banana for good effect. Banana qualiti was quite stable during storage and prolonged products shelf-life. With coating solution of chitosan (1%)-nano silver (1,5.10-8%)-turmeric oil (0,4%) got the best effect, both economic and effective to prolong banana shelf-life up to 16 days at temperature (26 ± 1oC). Keywords: Chitosan, banana, nano silver, turmeric oil. MỞ ĐẦU Chuối là cây ăn quả truyền thống quan trọng bậc nhất xét cả về mặt lịch sử và kinh tế. Hiện nay, sản lượng chuối hàng năm có gần 1,5 triệu tấn được sản xuất tập trung ở nhiều tỉnh đồng bằng sông Cửu Long và Phú Thọ ở miền Bắc. Thị trường trái cây trong nước hiện rất phong phú về chủng loại được sản xuất trong nước cũng như nhập khẩu. Tuy nhiên, quả chuối trồng tại Việt Nam vẫn đang chiếm tỷ lệ tiêu thụ cao trên tổng lượng tiêu thụ trái cây tính theo đầu người hàng năm. Bên cạnh đó, chuối cũng là mặt hàng rau quả xuất khẩu chủ lực và lâu bền nhất của nước ta. Do thuộc loại quả có hô hấp bột phát nên mặc dù được thu hoạch lúc còn xanh nhưng thời gian chín của quả chuối xảy ra rất nhanh, đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ môi trường cao. Mặt khác, ngay sau khi chín, chất lượng và hình thức quả chuối bị giảm rất nhanh. Thời gian bảo quản sau thu hoạch của quả chuối ngắn là nguyên nhân chủ yếu làm tăng mức độ tổn thất và làm giảm khả năng vận chuyển tiêu thụ trong nước và xuất khẩu. Cho đến nay, các nghiên cứu ở trong nước nhằm bảo quản chuối chỉ mới tập trung sử dụng phương pháp bảo quản lạnh và xử lý hóa học bằng các chất diệt nấm. Bảo quản lạnh tại chỗ hay vận chuyển trong buồng lạnh chỉ thích hợp cho sản xuất và thương mại tập trung. Mặt khác, phương pháp này yêu cầu chi phí năng lượng và đầu tư cao. Xử lý bằng hóa chất, chẳng hạn Topsin không được người tiêu dùng ủng hộ vì những lo ngại về an toàn thực phẩm. Từ những lý do nêu trên, rõ ràng việc nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật bảo quản mới để có thể áp dụng phù hợp cho quả chuối trong điều kiện hiện nay của Việt Nam là cần thiết vì nó mang lại lợi ích cho tất cả các bên từ sản xuất, lưu thông và tiêu dùng sản phẩm. Kỷ yếu Hội nghị khoa học 105 Vì những lý do nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng màng bao chitosan-nano bạc- tinh dầu nghệ trong bảo quản nhằm nâng cao chất lượng chuối sau thu hoạch”. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP VẬT LIỆU Chuối già được thu hái tại Xã Ba Sao, Huyện Cao Lãnh, Tỉnh Đồng Tháp. Được thu hoạch khoảng 100- 115 ngày sau khi nở hoa, quả có vỏ xanh, cứng. Hình 1. Chuối nguyên liệu Chitosan nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu được sản xuất tại Công ty TNHH MTV Chitosan Việt Nam, Phường An Bình, Thành Phố Rạch Giá, Tỉnh Kiên Giang. Hình 2. Chitosan được dùng trong nghiên cứu Bảng 1. Thông số của chitosan nguyên liệu STT Các chỉ tiêu lý hóa Nguyên liệu chitosan 1 Kích thước hạt (Mesh) 90 2 Hàm lượng khoáng (%) 0,26 3 Độ nhớt (cps) 11 4 Độ deacetyl hóa (%) 95,9 5 Độ tan(%) 99,7 6 Độ ẩm(%) 8 7 Trạng thái Màu trắng, dạng bột 8 Độ đục Trong 9 Ph 7,4 Nano bạc nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu được sản xuất tại Công ty CP Ứng Dụng Công Nghệ Cao Á Châu, Phường Hiệp Phú, Quận 9, Thành Phố Hồ Chí Minh. Kích cỡ hạt 10-9m, được viện Pasteur Thành Phố Hồ Chí Minh khảo nghiệm khả năng khử trùng và an toàn với người sử dụng. Kỷ yếu Hội nghị khoa học 106 Hình 3. Nano bạc sử dụng trong nghiên cứu Tinh dầu nghệ được trích ly tại phòng thí nghiệm của Trường Đại học Công nghệ TP.HCM, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh. Bảng 2. Chỉ số lý hóa của tinh dầu nghệ tách chiết bằng các phương pháp lôi cuống hơi nước STT Chỉ số hóa lý Tinh Dầu Lôi cuốn hơi nước 1 Độ trong Trong 2 Màu sắc Vàng nhạt 3 Mùi Thơm mùi nghệ 4 Tỉ trọng ݀2020 0,827 5 Vị Hơi cay Hình 4. Tinh dầu nghệ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp bố trí thí nghiệm Mỗi nải chuối được tách ra thành 2 chùm, mỗi chùm từ 6-8 quả. Mỗi công thức có 20 chùm chuối. Lặp lại 3 lần cho mỗi công thức. Quả sau khi chọn lựa, làm sạch, để khô tự nhiên rồi dùng chổi sơn quét chế phẩm lên bề mặt quả. Quả được để khô tự nhiên sau đó xếp bảo quản trong điều kiện nhiệt độ phòng. Thời gian theo dõi là 15 – 20 ngày. Lấy mẫu định kỳ để theo dõi các chỉ tiêu. - Màu sắc vỏ quả: Sử dụng máy Color Checker Nippon Denshoke NR-1 (Nhật). - Tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (oBx): Sử dụng khúc xạ kế Refractometer. - Acid tổng: TCVN 5483:1991. - Vitamine C : TCVN 6427-2:1998. - Đường tổng: TCVN 4594:1988. - Hao hụt khối lượng trong quá trình bảo quản. %A = (m0-mh).100/m0 Kỷ yếu Hội nghị khoa học 107 Trong đó: %A: phần trăm hao hụt khối lượng (%). mo: khối lượng quả ngày 0. mh: khối lượng quả tại thời điểm h. - Tổng vi sinh vật hiếu khí: TCVN 4884 – 2005 (ISO 4833-1:2013) . - Thời gian bảo quản thanh long được tính từ lúc mang thanh long vào bảo quản cho đến khi xuất hiện dấu hiệu hư hỏng trên quả. Các chỉ tiêu được xác định 3 ngày 1 lần và theo dõi cho đến hết thời gian bảo quản. - Phương pháp xử lí thống kê: Sử dụng phần mềm Excel và Minitab 16 mức ý nghĩa 95%. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÍN THÍCH HỢP CỦA CHUỐI Bảng 3. Kết quả thu hái chuối ở các độ chín khác nhau Nghiệm thức Hàm lượng chất khô hòa tan (0Bx) Kích thước (cm) Màu sắc Khối lượng (kg/nải) NT1 (sau 105 ngày ra hoa) 2,12 16,4 Xanh nhạt, góc cạnh. 1,51 NT2 (sau 110 ngày ra hoa) 2,84 17,2 Xanh nhạt, góc cạnh. 1,63 NT3 (sau 115 ngày ra hoa) 3,32 17,1 Xanh sáng, góc hơi bo tròn. 1,76 NT4 (sau 120 ngày ra hoa) 6,31 17,3 Ánh vàng , vỏ bóng 1,84 Nhận xét: So với các nghiệm thức NT1, NT2, NT4 thì NT3 có sự khác biệt: Màu sắc và khối lượng đạt ở mức độ tương đối, chuối vừa căng tròn nhưng vẫn còn cạnh bo tròn. Hàm hượng đường rất thấp do khi chuối còn sống lượng tanin tích lũy rất cao và lượng tanin này sẽ chuyển hóa thành đường sau khi quả chín. Kết quả cũng phù hợp với TCVN 568-2003: Chuối tiêu tươi phải đạt độ chín thu hoạch (có độ già 75-80%), biểu hiện cụ thể là:  Cạnh quả chuối hơi tròn nhưng rõ cạnh.  Vỏ quả màu xanh sáng , còn dính sát vào thịt quả và khó bóc.  Thịt quả cứng, chắc, bẻ dễ gãy, có màu trắng ngà. Khi bẻ quả có tơ nhựa dính và trong, nhựa không chảy thành giọt. Thịt quả còn vị chát, chưa có mùi đặc trưng của chuối chín. Kết quả tương đồng với kết quả nghiên cứu của Bùi Duy Phúc (2011). Nhóm nghiên cứu cũng đã thu hoạch vào ngày thứ 115 cho hiệu quả bảo quản tốt nhất. Kết luận: Chọn nghiệm thức 3 để làm các thí nghiệm tiếp theo. KẾT QUẢ TIỀN XỬ LÝ THÍCH HỢP CỦA QUẢ CHUỐI Bảng 4. Kết quả các chất xử lý đến chất lượng của quả chuối NT Sau 15 ngày Hao hụt khối lượng Tỷ lệ hư hỏng Hàm lượng Vitamin C Hàm lượng chất rắn hòa tan Tổng vi sinh vật hiếu khí (TPC) Không xử lý (ĐC) 3,45a 28,3a 2,28a 7,82a 22,8×103a NaOH 0,1N 3,08b 8,6b 3,15a 6,98a 12,4×103b Chlorin 0,1% 2,43c 7,8b 3,41a 6,80a 11,7×103b Nhận xét: Đề tài sử dụng phương pháp xử lý hóa chất thông thường được sử dụng trong thực phẩm, cụ thể là dung dịch chlorin 0,1% và NaOH 0,1N (bảng 4). Kỷ yếu Hội nghị khoa học 108 Theo kết quả thu được từ bảng 3.2 có thể thấy rằng 2 chất xử lý đều có tác dụng đáng kể trong việc tăng hiệu quả bảo quản sau thu hoạch đối với quả chuối sau 15 ngày bảo quản. So sánh với một số kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của chất tiền xử lý đến chất lượng của trái cây. Kết quả là sử dụng dung dịch chlorin 0,1%. Kết quả này so sánh với tiền xử lý trong đề tài “Effectiveness of submicron chitosan dispersions in controlling anthracnose and maintaining quality of dragon fruit”, Postharver Biolgy and Technology 86: 147 – 153, Ali và cộng sự, 2013. Kết luận: Từ kết quả ở bảng 4, chúng tôi quyết định lựa chọn dung dịch chlorin 0,1% đề xử lý quả chuối trước khi đưa vào bảo quản. Đây cũng là chất sát trùng được khuyến cáo sử dụng rộng rãi trong sát trùng nước máy, nhiều loại rau quả tươi và trong các nhà máy chế biến thủy sản vì vậy được đánh giá với độ an toàn cao đối với người tiêu dùng. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ CHITOSAN- NANO BẠC THÍCH HỢP CHO QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN CHUỐI Bảng 5. Kết quả xử lý màng Chitosan-nano bạc NT Sau 15 ngày Hao hụt khối lượng Tỷ lệ hư hỏng Hàm lượng Vitamin C Hàm lượng chất rắn hòa tan Tổng vi sinh vật hiếu khí (TPC) ĐC (Không tạo màng) 3,84a 41,2a 4,15a 8,36a 38,8×103a NT1 (Chitosan 1%- nano bạc 0%) 2,39bc 7,34b 3,39b 6,79b 10,4×103c NT2 (Chitosan 1%- nano bạc 0,5×10- 8%) 2,41b 7,86b 3,31b 6,84b 10,6×103c NT3 (Chitosan 1%- nano bạc 10-8 %) 2,28bc 7,55b 3,38b 7,02b 16,3×103b NT4 (Chitosan 1%- nano bạc 1,5×10-8 %) 2,02c 7,12b 3,42b 6,34b 10,2×103c NT5 (Chitosan 1%- nano bạc 2,0×10-8 %) 2,30bc 7,30b 3,37b 6,82b 11,3×103c Nhận xét: Từ kết quả bảng 5 cho thấy NT4 cho hiệu quả bảo quản tối ưu so với nghiệm thức đối chứng và các nghiệm thức còn lại. - Hao hụt khối lượng: Ở nghiệm thức 4 có độ hao hụt khối lượng (2,02%) , thấp hơn nhiều so với nghiệm thức đối chứng (3,84%) và các nghiệm thức còn lại ở ngày thứ 15 cho thấy màng bao có hiệu quả đáng kể trong việc giảm sự thoát hơi nước và hô hấp. - Tỷ lệ hư hỏng: Ở NT4 cũng cho kết quả tối ưu hơn các nghiệm thức còn lại. Cụ thể ở ngày thứ 15 tỷ lệ hư hỏng chỉ chiếm 7,12%, thấp hơn hẳn so với các nghiệm thức còn lại. Nghiệm thức đối chứng có tỷ lệ hư hỏng 41,2% cho thấy sau 15 ngày bảo quản thì số lượng chuối bảo quản bị hư hỏng gần một nữa. Kết quả cũng tương đồng với “Kết quả bước đầu trong việc pha chế màng bảo quản trên chuối già, thanh long và xoài”, Nguyễn Văn Phong (2003). - Hàm lượng vitamin : NT4 đạt 3,42% thấp hơn nghiệm thức đối chứng 4,15% nhưng lại cao hơn các nghiệm thức còn lại. - Hàm lượng chất khô hòa tan: Kết quả thí Kỷ yếu Hội nghị khoa học 109 nghiệm được thể hiện trong bảng 3.3. Qua đó nhận thấy hàm lượng chất khô hòa tan của chuối ở tất cả các công thức đều có xu hướng tăng lên trong thời gian bảo quản. Tuy nhiên mức độ thay đổi ở các công thức là khác nhau. Sau 15 ngày bảo quản, sự sai khác giữa các công thức chưa có ý nghĩa về mặt thống kê. Công thức ĐC tăng mạnh, đạt tới 8,36% trong khi hàm lượng chất khô hòa tan của quả ở NT4 mới đạt 6,34.Với kết quả này, có thể khẳng định rằng màng phủ có ảnh hưởng làm chậm quá trình chín của quả và không ảnh hưởng tới sự chín của quả trong bảo quản chuối. - Tổng vi sinh vật hiếu khí: đạt ở mức tương đối ở NT4 (10,2×103) không ảnh hưởng nhiều vì màng bảo quản có tác động tốt trong việc hạn chế các vi sinh vật. Kết quả cũng tương đồng với “Nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan tới một số ảnh hưởng của vi sinh vật gây thối quả trong bảo quản sau thu hoạch”, Di truyền học và ứng dụng, Nguyễn Duy Lâm (2000). Kết luận: NT4 có khả năng làm chậm chín ở quả tốt nhất nên chọn NT4 để làm thí nghiệm tiếp theo. ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ CHITOSAN-NANO BẠC-TINH DẦU NGHỆ ĐẾN THỜI GIAN BẢO QUẢN Bảng 6. Kết quả xử lý chitosan-nano bạc-tinh dầu nghệ NT Sau 15 ngày Hao hụt khối lượng Tỷ lệ hư hỏng Hàm lượng Vitamin C Hàm lượng chất rắn hòa tan Tổng vi sinh vật hiếu khí (TPC) ĐC (Không tạo màng) 4,14a 48,3a 4,35a 8,42a 38,2×10 3a NT1 (Chitosan 1%- nano bạc 1,5×10-8 %-tinh dầu nghệ 0%) 2,09c 8,26b 3,29c 6,82c 10,2×10 3b NT2 (Chitosan 1%- nano bạc 1,5×10-8 %-tinh dầu nghệ 0,2%) 2,12c 7,06c 3,11e 6,42d 9,4×103 b NT3 (Chitosan 1%- nano bạc 1,5×10-8 %-tinh dầu nghệ 0,4%) 1,98d 7,12c 2,89f 7,14b 9,6×103 b NT4 (Chitosan 1%- nano bạc 1,5×10-8 %-tinh dầu nghệ 0,6%) 1,93d 6,39e 3,51b 5,62f 9,2×103 b NT5 (Chitosan 1%- nano bạc 1,5×10-8 %-tinh dầu nghệ 0,8%) 2,31b 6,84d 3,18d 6,13e 11,3×10 3b Nhận xét: NT3 có sự khác biệt so với các NT còn lại. Cụ thể: - Độ hao hụt khối lượng: NT4 có độ hao hụt thấp nhất (1,93%) so với nghiệm thức đối chứng (4,14%). - Tỷ lệ hư hỏng: ở NT4 có tỷ lệ hư hỏng thấp nhất (6,39%) so với NT đối chứng(48,3%), còn đối với các NT khác thì có sự khác biệt không nhiều do màng bảo quản có tác dụng tốt trong việc kháng khuẩn, giảm tỷ lệ hư hỏng đến mức thấp. - Hàm lượng vitamin C có sự chênh lệch không cao giữa các nghiệm thức. Nghiệm thức đối chứng dao động ở mức 4,35, các NT1, Kỷ yếu Hội nghị khoa học 110 NT2, NT3, NT4, NT5 lần lượt ở mức 3,29- 3,11- 2,89- 3,51- 3,18. - Hàm lượng chất rắn hòa tan: ở NT4 chiếm 5,62% thấp hơn NT đối chứng (8,42%) và với các nghiệm thức khác cho thấy màng có thành phần Chitosan 1%-nano bạc 1,5×10-8 %-tinh dầu nghệ 0,6% giúp kéo dài thời gian bảo quản, đồng thời làm chậm quá trình chuyển hóa tanin thành đường, giúp bảo quản tối ưu. - Tổng vi sinh vật hiếu khí: ở mức tương đối khi các nghiệm thức được phun chế phẩm có mật độ vi sinh vật thấp hơn so với đối chứng. - Kết quả cũng có sự tương đồng với kết quả “Nghiên cứu tạo chế phẩm bảo quản chuối từ sáp Carnauba và một số thành phần khác” của Nguyễn Thị Thanh Vân, 2011. KẾT LUẬN Từ kết quả nghiên cứu thì nhóm nghiên cứu có những kết luận sau: Xác định được nồng độ thích hợp cho chế phảm bảo quản chuối là Chitosan 1%-nano bạc 1,5.10-8%-tinh dầu nghệ 0,4%. Đã đánh giá hiệu quả của chế phẩm với quy mô phòng thí nghiệm. Chỉ cần bảo quản ở nhiệt độ phòng có thể bảo quản lên đến 16 ngày, giúp tiết kiệm chi phí. Dung dịch tạo màng chitosan-nano bạc tinh dầu nghệ sử dụng trong bảo quản chuối cho hiệu quả tốt. Chất lượng chuối khá ổn định trong suốt thời gian bảo quản, kéo dài thời gian bảo quản cho sản phẩm, chất lượng khá ổn định. TÀI LIỆU THAM KHẢO Cao Văn Hùng và CS, 2006: Nghiên cứu độ thấm khí O2 và CO2 của một số màng plastic sử dụng trong công nghệ bao gói khí điều biến (MAP) bảo quản rau quả. Tạp chí Nông nghiệp và phát triển nông thôn, 21, 5966. Quách Đĩnh, Nguyễn Văn Tiếp, Nguyễn Văn Thoa, 1996: Công nghệ sau thu hoạch và chế biến rau quả. NXB Khoa học kỹ thuật. Hoàng Kim Phượng và CS, 2004: Nghiên cứu bảo quản quả Thanh trà Huế. Báo cáo tổng kết đề tài cấp cơ sở Viện Cơ điện NN và Công nghệ sau thu hoạch (tài liệu lưu tại thư viện của Viện). Hà Văn Thuyết, Trần Quang Bình, 2002: Bảo quản rau quả tươi và bán chế phẩm. NXB Nông nghiệp, Hà Nôi. Hoàng Minh Tấn, Nguyễn Quang Thạch, 2000; Giáo trình sinh lý thực vật, NXB Nông nghiệp, Hà Nội Hoàng Minh Nhật, Hoàng Minh Tuyết, Vũ Tuyết Lan, 2000: Chính sách và giải pháp đẩy mạnh rau quả xuất khẩu, NXB Nông nghiệp, Hà Nội. Trần Lan Hương, 2006: Giáo trình thực tập công nghệ chế biến rau quả. NXB Nông nghiệp. Trịnh Thị Lan Anh: Giáo trình công nghệ bảo quản hạt và rau quả sau thu hoạch, Đại Học HUTECH. [9]Vân Dĩnh, 1994): Ứng dụng công nghệ chiếu xạ với rau quả tại nước ta, Tạp chí thông tin khoa học kỹ thuật rau quả. 10/1994/ Hà Nội. Ron Wills, Barry McGlasson, Doug Graham and Daryl Joyce (1998). Postharvest- An Introduction to the Physiology & Handling or Fruits, Vegetebles & Ornamentals- UNSW Press. Qualities in The Food Industry (1991). Deparment of Food Manufacturing, Manchester Polytechnic, UK.