ứng dụng chitosan trong bảo quản chuối

II.

ĐẶC ĐIỂM CỦA CHUỐI TRONG BẢO QUẢN
2.1.
Tổng quan về cây chuối :
Cây chuối có tên khoa học Musa sinensis thuộc họ Musaceae, bộ

Scitaminneae. Quả chuối ra thành từng nải, mỗi tầng (gọi là nải) có tới 20
quả, và mỗi buồng có 3–20 nải. Một buồng cân nặng khoảng 10-30kg. Một
quả trung bình nặng 125g. Chuối là loài thân thảo lớn nhất, hoa chuối thường
lưỡng tính, đầu hoa thường ra một hoa đực riêng. Lá mọc xoắn ốc gồm các bẹ
lớn ôm lấy nhau tạo thành thân giả, cuống lá dài, phiến lá nguyên. Cụm hoa là
một bông có nhiều lá bắc rất to, màu đỏ mọc ở ngọn cây, những hoa ở gốc là
hoa cái, phần giữa là hoa lưỡng tính, đầu hoa thường ra một hoa đực riêng, và
hoa đực này không sinh sản, được gọi là bắp chuối.
Hiện nay, chuối được trồng trên 120 quốc gia được xem là mặt hàng trái
cây được sản xuất thứ hai trên thế giới sau cam và nho đứng hạng ba. Ngành
công nghiệp xuất khẩu chuối được xem như là nguồn thu nhập quan trọng cho
một số quốc gia ở châu Mỹ Latinh, Đông Nam Á và châu Phi (Ludivine
Lassois et al, 2010). Ngoài ra theo FAO, vào năm 2010 trên thế giới sản lượng
chuối được sản xuất đạt 102 triệu tấn, tăng hơn 50% so với sản lượng 65 triệu
tấn ở năm 2000 và hơn gấp đôi sản lượng sản xuất ra năm 1990.
Ở nước ta hiện nay, cây chuối là loại cây truyền thống được trồng từ thời
xa xưa. Và chuối được trồng với diện tích lớn trên 100000 ha, chiếm khoảng
19% diện tích trồng cây ăn quả của nước ta. Theo thống kê của FAO năm
2010, sản lượng chuối được sản xuất ra ở nước ta đạt khoảng 1,4 triệu tấn.
Hiện nay, sản lượng chuối xuất khẩu của nước ta không cao với thị trường
hạn hẹp chủ yếu là Trung Quốc, là nguồn thu mua chuối chính của nước ta
hiện nay.
Do phương pháp bảo quản chuối chưa phát triển nên hư hỏng trong bảo
quản rất cao và thiệt hại lớn.

II.2 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng
Thành phần

Đơn vị

Trong 100g chuối

Năng lượng

kcal

89

Nước

g

74.91

Protein

g

1.09


Hàm lượng béo

g

0.33

Carbohydrate

g

22.84

Chất xơ

g

2.6

Đường tổng số

g

12.23

Calcium, Ca

mg

5

Vitamin C

mg

8.7

Vitamin A, IU

IU

64

Vitamin K (phylloquinone)

µg

0.5

Potassium, K

mg

358

Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng trong 100 g chuối.

Lợi ích của việc ăn chuối
•

Chuối rất giàu kali 358 mg trong 100 g chuối, vì thế những người bị
huyết áp cao nên ăn 2 quả chuối mỗi ngày sẽ giúp ích cho cơ thể.

•

Một nghiên cứu từ trường đại học Tokyo cho biết trong những quả
chuối chín có chứa một hợp chất hóa học giúp ngăn ngừa sự phát
triển của tế bào ung thư.

•

Ăn 2 quả chuối mỗi ngày giúp cơ thể thoải mái, giảm căng thằng.

•

Những cô nàng hơi mũm mĩm thừa cân thì nên ăn chuối thay vì
những những chất ngọt khác như kẹo bánh …

•

Trong chuối có chứa nhiều chất vitamin B6 giúp tế bào thần kinh
khỏe mạnh.

•

Những người dạ dày kém, hay bị nôn, tiêu chảy hoặc táo bón, ăn
chuối là biện pháp tích cực giúp dễ tiêu hóa hơn và chữa khỏi
những triệu chứng này.

•

Lượng kali trong một quả chuối có thể giúp bạn tránh khỏi những
cơn chuột rút cơ bắp, những ai yêu thích thể thao như chạy bộ,
đạp xe … thì nên ăn chuối trước khi chạy bộ, hoặc đạp xe thể
dục ...

2.3. Các yếu tố gây biến đổi của chuối sau thu hoạch.
• Nhiệt độ : Nhiệt độ tồn trữ là một yếu tố quan trọng trong việc bảo quản
và tồn trữ rau quả sau thu hoạch. Nhiệt độ tồn trữ cao thì quá trình hô hấp


và các quá trình biến đổi cơ bản cũng diễn ra nhanh hơn, theo định luật
Van’t Hoff , khi tăng 100C thì tốc độ các phản ứng tăng gấp 2 lần, nhiệt độ
tăng cao cường độ hô hấp tăng, quá trình tổn thất chất dinh dưỡng tăng
dẫn đến sự hư hỏng xảy ra nhanh hơn. Nhưng nếu giảm nhiệt độ quá thấp
thì sẽ gây tổn thương lạnh cho chuối.
Nhiệt độ thích hợp cho bảo quản chuối là 12 – 14 0C (Nguyễn Minh Thủy,
•

2010). Và dao động nhiệt độ không quá 0.5 0C để tránh sốc nhiệt.
Độ ẩm : Độ ẩm liên quan mật thiết đến sự thoát hơi nước nên nếu độ ẩm
thấp thì gây thoát hơi nước làm giảm khối lượng và giảm tính kinh tế
nhưng độ ẩm cao lại tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật phát triển gây

hư hỏng.
Thông thường độ ẩm thích hợp cho rau quả khoảng 80 – 90%, đặc biệt đối với
•

chuối thì độ ẩm khoảng 70- 85% (Nguyễn Minh Thủy, 2010).
Thành phần khí : Thành phần không khí thông thường là 78 % là nitơ,
21% là oxy và 0.03% là CO2 , sau khi thu hoạch quả vẫn hô hấp và tiêu
thụ O2 nên nếu ta tăng lượng CO2 sẽ hạn chế sự hô hấp xảy ra nhưng dễ
xảy ra hô hấp yến khí gây sinh rượu.

Do đó, điều chỉnh các thành phần không khí khi tồn trữ cũng là một yếu tố

quan trọng. Đối với chuối thì tỉ lê O2 khoảng 2 - 5% và CO2 2 - 5%.
II.4
Các biến đổi vật lí của quả chuối :
• Sự bay hơi nước : Nông sản tưới thường chứa 65 – 95 % là nước, khi thu
hoạch do không được bổ sung thêm lượng nước làm lượng nước mất đi
nhanh chóng, ảnh hưởng rất lớn đến trạng thái sinh lý cũng như chất
lượng của sản phẩm. Sự mấy nước chủ yếu do khuyeechs tán ra môi
trường. Sự thoát hơi nước phụ thuộc trước hết vào đặc điểm của nông sản
như mức độ háo nước của hệ keo trong tế bào, thành phần, cấu tạo và
trạng thái của mô bảo vệ, cường độ hô hấp của nông sản . Các tổn thương
cơ giới và vết thương gây ra bởi sinh vật cũng là yếu tố làm tăng tốc độ
thoát hơi nước.
 Sự giảm khối lượng tự nhiên : Việc giảm khối lượng chủ yếu do sự bay
hơi nước và việc tiêu tốn hàm lượng chất khô cho hô hấp và chuyển hóa.


Việc giẩm này là không tránh khỏi nhưng có thể giẩm nếu có môi trường
thích hợp. Khối lượng giảm đi trong thời gian bảo quản dài ngày phụ
thuộc vào nhiều yếu tố như loại và giống, vùng khí hậu trồng, phương
pháp và điều kiện bảo quản trong năm và thời hạn bảo quản, mức độ xây
xát của rau quả.
 Sự sinh nhiệt : Sự sinh nhiệt của quả trong bảo quản chủ yếu do hô hấp,
2/3 được khếch tán ra môi trường còn 1/3 được dùng cho các phản ứng
sinh hóa. Lượng nhiệt sinh ra có thể tính theo lượng CO2 sinh ra trong quá
trình hô hấp.
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 686 Kcal
II.5
Các quá trình sinh hóa :
• Carbohydrates: Tinh bột chiếm khoảng 20 – 25% trọng lượng phần thịt
quả xanh. Trong quá trình chín tinh bột sẽ bị chuyển hóa nhanh chóng

thành các loại đường sucrose, glucose và fructose và một ít maltose.
Đường có trong các quả xanh rất ít, trung bình chỉ chiếm khoảng 1 – 2%.
Khi quả chín hàm lượng đường có thể tăng đến 15 – 20%. Lượng đường
tăng đồng thời với quá trình hô hấp đột phát. Tinh bột giảm dần từ 20 –
25% còn khoảng 1 – 2% từ lúc quả xanh đến lúc quả chín. Lượng tinh bột
còn lại trong quả thuần thục (6%) cao hơn so với quả chín tới. Sucrose là
loại đường chủ yếu có trong phần thịt quả, chiếm tỉ lệ thấp lúc bắt đầu
chín và được hình thành trước lúc tích lũy glucose & fructose. Các mô vỏ
chứa khoảng 3% tinh bột, quá trình chuyển hóa của phần tinh bột này
cũng tương tự như tinh bột ở phần thịt quả khi quả chín. Hình thái của quá
trình chuyển hóa carbonhydrate có thể thay đổi theo điều kiện môi trường
nhất định như tiếp xúc với nhiệt độ cao trong quá trình chín.
• Sắc tố, màu sắc: Hàm lượng chất diệp lục giảm từ khoảng 50 – 100µg trên
mỗi gram trọng lượng quả tươi đến khoảng gần bằng 0 khi quả chín, trong
khi đó hàm lượng carotenoid (xanthophylls và carotene) vẫn không đổi ở
khoảng 8µg trên mỗi gram trọng lượng. Có sự sụt giảm tổng hàm lượng
carotenoid trong vỏ quả trong suốt giai đoạn đầu quá trình chín và sau đó


là quá trình sinh tổng hợp carotenoid ở giai đoạn vàng – xanh đến vàng –
chín.
• Acid hữu cơ: pH và tổng lượng acid chuẩn độ là các yếu tố rất quan trọng
trong việc đánh giá chất lượng quả chín sau thu hoạch. Khi quả được thu
hoạch tại giai đoạn thuần thục pH cao và giảm dần trong quá trình chín
của quả. Như vậy, pH của quả có thể được sử dụng như là chỉ số chín.
Phần vỏ quả cũng có xu hướng biến đổi tương tự nhưng hơi chậm hơn so
với phần thịt quả, điều này cho thấy thực tế là quả bắt đầu chín từ bên
trong ra phía ngoài vỏ. Các thống kê khác nhau cho thấy pH của phần thịt
quả xanh trong phạm vi từ 5 – 5,8 và 4,2 – 4,8 đối với quả ở giai đoạn hô
hấp đột phát.

• Biến đổi thành tế bào: Sự mềm hóa của quả có liên quan chặt chẽ với
những thay đổi trong cấu trúc hình thành tế bào của quả. Đối với chuối,
những thay đổi trong kết cấu của quá trình chín là kết quả của thay đổi
trong cả hai cấu trúc vách tế bào và sự suy thoái của tinh bột
Hemicellulose và pectin là những thành phần cấu tạo nên vách tế bào và
hàm lượng của chúng thay đổi trong quá trình chín cũng tương tự như tinh
bột, giảm từ 7 – 8% trong quả xanh còn khoảng 1% khi quả chín. Có dấu
hiệu về sự biến đổi qua lại giữa tinh bột và hemicellulose trong giai đoạn
đầu của quá trình tồn trữ quả xanh. Tuy nhiên có sự khác biệt quan trọng
so với tinh bột, hemicellulose biến mất dù quả chín hoặc không chín bình
thường. Khi trái cây được giữ trong kho lạnh dài ngày, hàm lượng tinh bột
giảm một cách chậm chạp đến khi quả chín tới, do đó hàm lượng tinh bột
cao là đặc trưng của quả ướp lạnh. Sự biến mất hemicellulose tại điều kiện
bảo quản bình thường vẫn chưa được giải thích rõ và có thể được lí giải
được do sự mất chất khô của quả, sự mất mát đó có thể được giải thích bởi
sự hô hấp.
• Các chất tạo mùi và vị: trong quả xanh thường chứa nhiều tanin làm cho
quả có vị chát. Khi quả chín, tanin biến đổi thành đường glucose rồi giảm
dần và mất hẳn làm cho quả có vị ngọt và mất vị chát. Các chất thơm


được tạo ra và tăng lên trong quá trình chín sau thu hoạch như ete, rượu,
aldehyt,… với hàm lượng rất nhỏ nhưng tạo cho quả có mùi thơm riêng.
• Sự biến đổi vitamin: Nhóm vitamin tan trong nước (vitamin C, vitamin
B1, vitamin B2, vitamin B3, vitamin B6, vitamin B9, vitamin B12,
vitamin B7, và vitamin B5) nhạy cảm hơn với sự biến đổi so với các loại
vitamin tan trong dầu (vitamin A, D, E, K). Vitamin C nhạy cảm nhất so
với các loại vitamin khác, vì vậy nó được sử dụng như một chỉ số để đo
lường sự ổn định của các chất dinh dưỡng khác (Kader, A.A. 1988). Ngoài
ra ở giai đoạn này còn tạo thành một số vitamin khác như như: B15, P , K,

tiền vitamin A,….
II.6
Các quá trình sinh lý
• Sự hô hấp
Hô hấp là là quá trình duy trì sự sống quan trọng. Về bản chất, hô hấp là
quá trình phân giải oxy hóa các vật chất của tế bào (tinh bột, đường, lipid,
protein, acid hữu cơ v.v…) thành các chất có cấu tạo phân tử đơn giản
hơn, đồng thời giải phóng năng lượng và các phân tử vật chất cần thiết
cho các phản ứng tổng hợp của tế bào. Tuy nhiên hoạt động hô hấp tiêu
hao một lượng lớn các chất hữu cơ dự trữ và sinh ra nhiệt lượng làm giảm
nhanh khối lượng và nhanh hư hỏng. Sự hô hấp của nông sản có thể diễn
ra với sự có mặt của oxy (hô hâp hiếu khí) hoặc thiếu oxy (hô hấp yếm
khí).
• Sự chín và già hóa
Quá trình chín đánh dấu sự kết thúc pha phát triển quả và bắt đầu quá
trình già hoá. Quá trình chín là hệ quả của một phức hợp các thay đổi
nhưng hoạt động sinh lý cơ bản của quá trình chín là sự thay đổi về cường
độ hô hấp và sản sinh ethylene.
Các thay đổi có thể xuất hiện trong quá trình chín của quả:
- Thay đổi màu sắc
- Thay đổi về cường độ hô hấp
- Thay đổi về cường độ sản sinh ethylene
- Thay đổi về thành phần các hợp chất hydratcarbon
- Thay đổi các acid hữu cơ


- Thay đổi các protein
- Sản sinh các hợp chất tạo mùi thơm
Sự già hoá bắt đầu khi quá trình chín kết thúc. Lúc này nông sản đã tiêu
hao hết năng lượng dự trữ, các nông sản như rau, quả, thành phần xơ

chiếm ưu thế, sắc tố suy giảm, nông sản khô héo, nhăn nheo không còn
giá trị dinh dưỡng và thường phẩm.
• Rối loạn sinh lý
* Rối loạn dinh dưỡng: Rối loạn thường bắt đầu từ thiếu dinh dưỡng từ
cây mẹ như dư đạm hay thiếu đam sẽ gây cây còi cọc, chậm lớn, quả nhỏ.
Thiếu kali làm cây ít ra quả, phát triển không bình thường. Khắc phục
bằng chăm sóc đầy đủ từ cây mẹ.
* Rối loạn hô hấp: Thành phần và nồng độ chất khí trong môi trường bảo
quản không thích hợp sẽ dẫn đến rối loạn hô hấp của nông sản. Hô hấp
yếm khí sẽ gây triệu chứng thối. Hàm lượng CO quá cao sẽ gây tổn
thương cho một số loại rau trong bảo quản.
* Tổn thương nhiệt: Tổn thương nhiệt thường xảy ra với những nông sản
phải trải qua một giai đoạn trong môi trường nhiệt độ quá cao hoặc quá
thấp. Tổn thương nóng hay tổn thương lạnh đều có thể gây ra hiện tượng
trương nước, rối loạn hô hấp, vô hiệu hoá quá trình chín của quả, tạo ra
các vết lõm trên vỏ nông sản, các mảng nâu, đen trên vỏ hoặc phía bên
III.

trong nông sản. Sau đó các nông sản rất nhanh chóng bị hư hỏng.
ƯU ĐIỂM CỦA MÀNG BỌC CHITOSAN TRONG BẢO QUẢN

CHUỐI
1. Chitosan không độc, dùng an toàn cho người sử dụng. Chúng có tính hòa
hợp sinh học cao với cơ thể :
Chitosan cấu tạo bởi các đơn vị glucosamine. Chitin có mặt rất phổ biến ở
động vật bậc thấp, đặc biệt có nhiều ở giáp xác, tảo. Thành phần này thường có
nhiều trong bột tôm nên rất an toàn với cơ thể con người và động vật nên không
sợ khi tồn dư hay sót lại.
2. Chitosan có khả năng chống vi sinh vật và nấm mốc mạnh mà có thể kiểm
soát sự phân hủy của trái cây một cách hiệu quả.

Cơ chế ức chế vi khuẩn của chitosan là do liên kết giữa chuỗi polymer
của chitosan với các ion kim loại trên bề mặt vi khuẩn làm thay đổi tính thấm
của màng tế bào. Khi bổ sung chitosan vào môi trường, tế bào vi khuẩn sẽ
chuyển từ tích điện âm sang tích điện dương. rằng chitosan không trực tiếp hoạt
động ức chế vi khuẩn E.coli do mà là do sự kết lại của các tế bào và sự tích điện
dương ở màng của vi khuẩn. Chitosan N-carboxybutyl, một polycation tự nhiên,
có thể tương tác và hình thành polyelectrolyte với polymer acid tính có trên bề
mặt vi khuẩn, do đó làm dính kết một lượng vi khuẩn với nhau.
Chitosan có thể làm yếu đi chức năng bảo vệ của thành tế bào nhiều vi khuẩn.
Khi sử dụng chitosan, thì một lượng lớn các ion K+ với ATP bị rò rỉ ở vi khuẩn
Staphylococcus aureus và nấm Candida albicans.
Nhìn chung, chitosan ở nồng độ 0.1% có ảnh huởng mạnh hơn đến vi
khuân Gram duơng nhu Listeria monocytogenes, Bacillus megaterium, B.cereus,
Staphylococcus aureus, lactobacillus plantarum, L. brevis và L. bulgaris hơn là
vi khuẩn Gram âm nhu E. coli, Psedomonas fluorescens, Salmonella typmurium
và Vibrio parahaemolyticus.
Nghiên cứu trên vật thí nghiệm cho thấy chitin và chitosan có hoạt động
ức chế vi khuẩn và nấm. Một trong các đồng phân của chitosan là Ncarboxybutyl chitosan có tác dụng kìm hãm và tiêu diệt 298 loài vi sinh vật gây
bệnh. Khi có chitosan và chitin trên bề mặt các tác nhân gây bệnh ở thực vật,
chúng ức chế sự phát triển của những loài này. ở nồng độ 0.1% và pH 5.6 chúng
kháng các loại nấm: Fusarium, Altemaria, Rhizopus... Và hoạt động kháng này
sẽ giảm ở những vi sinh vật mà trên thành tế bào có chứa chitin, chitosan hoặc
chitin-J3-glucan.

VSV

Chitosan

VSV

Chitosan

Escherichia coli

lOOppm

Vibrio sp.

100 ppm

Staphylococcus sp.

50 ppm

Salmonella sp.

2000 ppm


Bacillus sp.

50 ppm

Pseudomonas sp.

100 ppm

Saccharomyces

100 ppm

sp.

3. Làm giảm tốc độ hô hấp và chuyển hóa của rau quả.
Màng chitosan vừa đủ kín để hạn chết lưu thông không khí làm giảm lượng O 2
nên hạn chế quá trình hô hấp và và chuyển hóa làm chuối ít hao hụt và mất chất
dinh dưỡng nhưng màng lại không kín như PE để làm đọng nước gây hư hỏng
cho rau quả.
4. Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số
chất dẻo vẫn được dùng làm bao gói.
5. Màng chitosan làm chậm lại quá trình bị thâm của rau quả.
Nhờ bao gói bằng màng chitosan mà ức chế được hoạt tính oxy hóa của các
polyphenol,làm thành phần của anthocyamin, flavonoid và tổng lượng các
hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả tươi lâu hơn.
6.

Phân huỷ sinh học

7.

Vỏ tôm phế liệu là nguồn nguyên liệu tự nhiên rất dồi dào, rẻ tiền, có

sẵn quanh năm, nên rất thuận tiện cho việc cung cấp chitin và chitosan.
Kết quả : Mẫu chuối bảo quản bằng chitosan 1% có thời gian bảo quản lên tới
20 ngày so với 10 ngày của mẫu chuối không được bảo quản bằng chitosan.
Các tính chất cảm quan và vệ sinh được đảm bảo theo tiêu chuẩn TCVN 321579