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


Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch

1.1.4. Tính chất của alginate
1.1.4.1. Độ tan

Acid alginic là một acid yếu, không tan trong dung môi hữu cơ và nƣớc, tuy
vậy lại có khả năng hấp thụ nƣớc từ 10 - 20 lần trọng lƣợng của nó và trƣơng nở
mạnh. Acid alginic có khả năng hòa tan trong kiềm hóa trị I (Na+, K+…) tạo dung
dịch muối kiềm alginate có độ nhớt cao. Muối amoni, muối của các amin phân tử
lƣợng thấp và muối của các hợp chất amin bậc bốn của acid alginic tan đƣợc trong
nƣớc. Các muối của kim loại hóa trị II (Ca2+, Ba2+,…) thì không tan đƣợc trong
nƣớc (trừ muối của Mg2+) mà tạo dạng gel với màu sắc khác nhau tùy từng kim loại.
Khi cho acid mạnh tác dụng với muối kiềm alginate thì acid alginic đƣợc
tách ra và kết tủa nổi trên bề mặt dung dịch. Tính chất này rất quan trọng, đƣợc ứng
dụng vào quy trình chiết xuất alginate.
1.1.4.2 Độ nhớt
Khi nằm trong vách tế bào, alginate có độ nhớt rất cao nhƣng khi tách chiết
thì alginate bị giảm độ nhớt. Alginate trong tự nhiên tồn tại ở dạng muối tan trong
nƣớc, độ nhớt của dung dịch thu đƣợc phụ thuộc vào trọng lƣợng phân tử và lƣợng
ion trong muối. Khác với agar, dung dịch alginate không đông lại ngay cả khi làm
lạnh đông. Việc lạnh đông và làm tan dung dịch Natri alginate khi có mặt ion Ca2+
có thể làm tăng độ nhớt của dung dịch. Alginate có khối lƣợng phân tử trung bình
lớn thì độ nhớt dung dịch của nó càng lớn. Tỷ lệ M/G cũng ảnh hƣởng tới độ nhớt
của sản phẩm. Tuy nhiên, tỷ lệ M/G và trọng lƣợng phân tử lại phụ thuộc vào nhiều
yếu tố: loài rong, độ trƣởng thành, khu vực sinh trƣởng, kỹ thuật chiết xuất, thời
gian bảo quản… Độ nhớt của dung dịch alginate biến thiên trong một dải rộng từ 10
– 1000 mPa.s (dung dịch 1%).
Độ nhớt của dung dịch còn phụ thuộc vào nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng,
alginate dễ bị cắt mạch, dẫn đến giảm độ nhớt. Khi làm nguội, độ nhớt quay về giá
trị thấp hơn ban đầu một ít. Nếu hạ nhiệt độ tới nhiệt độ lạnh đông và sau đó rã
băng thì alginate không bị giảm độ nhớt.

10

Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch

1.1.4.3 Độ ổn định
Giống nhƣ các polysaccharide tự nhiên khác, alginate không bền với nhiệt và
ion kim loại. Độ ổn định của alginate sắp xếp theo thứ tự: natri alginate > amoni
alginate > acid alginic. Alginate có độ nhớt cao kém ổn định hơn alginate có độ
nhớt trung bình hoặc thấp.
Bột alginate rất dễ bị giảm độ nhớt nếu không đƣợc bảo quản ở nhiệt độ thấp.
Khi lƣu trữ, alginate có độ nhớt khoảng 50 mPa.s ở 10 – 200C trong thời gian 3
năm, độ nhớt thay đổi rất ít so với ban đầu. Còn với alginate có độ nhớt cao (khoảng
400 mPa.s), khi bảo quản ở 250C, sau 1 năm, độ nhớt đã bị giảm 10% và ở 300C thì
bị giảm 45%.
Dung dịch alginate công nghiệp dễ bị rã bởi các vi sinh vật có trong không
khí. Dung dịch alginate ổn định ở pH từ 5,5 đến 10 ở nhiệt độ phòng, trong một thời
gian dài nhƣng sẽ chuyển dạng gel ở pH nhỏ hơn 5,5. Một lƣợng nhỏ ion canxi có
thể làm tăng độ ổn định của dung dịch alginate.
1.1.4.4 Tính tạo gel
Alginate có khả năng tạo gel rất hiệu quả. Đây là một đặc tính quan trọng có
khả năng ứng dụng rất cao. Gel alginate là loại gel không thuận nghịch, có thể giữ
đƣợc nguyên tính chất ban đầu của sản phẩm. Gel đƣợc tạo thành ở bất kỳ nhiệt độ
nào (dƣới 1000C) và không bị chảy ra khi đun nóng. Sự tạo gel alginate rất phức
tạp, phụ thuộc nhiều vào các yếu tố khác nhƣ: dạng alginate, sự kết hợp với ion
canxi và cách chuẩn bị màng (Meo et al, 1995). Sự tạo gel phụ thuộc vào sự liên kết
giữa alginate và ion trung tâm, và ngƣợc lại (Walewijk et al, 2008).
Khi thêm acid hay ion Ca2+, dung dịch Natri alginate có thể tạo thành gel,
màng hay sợi nhờ các tƣơng tác tĩnh điện qua cầu canxium (khi ở nhiệt độ phòng và
pH 4 - 10). Tùy vào nồng độ canxium, gel tạo ra có thể thuận nghịch (khi nồng độ
Ca2+ thấp) hay không thuận nghịch và ít đàn hồi (khi nồng độ Ca2+ cao). Khi tham
gia tạo gel trong trƣờng hợp có mặt Ca2+, các tƣơng tác tĩnh điện (qua cầu canxi) có
vai trò quan trọng.

11


Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch

Hình 1.7 Phân tử alginate liên kết với canxi.
Các loại màng alginate rất đàn hồi, rất bền, chịu dầu và không dính bết. Có
thể tạo màng alginate bằng các phƣơng pháp sau :
-

Cho bốc hơi một lớp dung dịch alginate hòa tan trên một bề mặt phẳng.

-

Dùng chất kết tủa thích hợp để xử lý màng từ alginate hòa tan.

-

Tách ammoniac ra khỏi màng của dung dịch kẽm alginate, nhôm alginate,
đồng alginate hoặc bạc alginate hòa tan trong ammoniac dƣ.

1.1.5. Tình hình sản xuất alginate trên thế giới
Hiện nay có hơn 17 nhà máy sản xuất alginate trên 9 nƣớc nhƣ Nauy, Pháp,
Nhật, Canada, Tây Ban Nha, Chilê, Liên Xô và Ấn độ. Trong đó 2 công ty Kelco
Company (Mỹ) và một công ty của Anh chiếm 70% sản lƣợng thế giới. Trung Quốc
cũng đang phát triển mạnh mẽ về rong biển.
Theo ƣớc tính, tổng sản lƣợng alginate trên toàn thế giới hàng năm lên đến
hơn 30.000 tấn, mà trong đó alginate chiếm 10% các sản phẩm từ tảo (Bernd và
Alexander, 2008). Những con số này cho thấy tảo là nguồn tài nguyên không giới

hạn và có thể tái tạo đƣợc cho một ngành công nghiệp tăng trƣởng ổn định (Draget

12


Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch

et al, 2005). Ngoài ra, sản xuất alginate bằng cách lên men vi sinh vật cũng là một
kỹ thuật có thể thực hiện, mặc dù nó không đáp ứng yêu cầu về tính khả thi kinh tế.
Bảng 1.1. Sản lƣợng alginate (tấn) trên thế giới năm 2001.
Khu vực

Alginate

PGA

Tổng

%

Châu Âu

16000

_

16000

44

Châu Phi

_

_

_

_

Châu Mĩ

3000

1500

4500

13

Châu Á- Thái Bình Dƣơng

14000

1600

15600

43

Tổng

33000

3100

36100

100

Nguồn: H. Porse, CP Kelco ApS, 2002, pers. Comm.

1.1.6. Tình hình sản xuất alginate ở Việt Nam
Việt Nam có tổng chiều dài bờ biển hơn 3.600 km, rất thuận lợi cho nhiều
loài rong phát triển. Trong các loại rong biển đa dạng ấy, các loài rong nâu thuộc
loài Sargassum là nguồn lợi rong biển tự nhiên lớn nhất nƣớc ta. Cho đến nay,ta đã
phát hiện hơn 60 loài rong phân bố rộng khắp các vùng ven biển và các đảo.Tuy
nhiên, ta vẫn chƣa có số liệu chính xác về tình hình khai thác và sử dụng rong mơ
trong nƣớc do chúng chƣa đƣợc sử dụng một cách hợp lí và hiệu quả.. Hầu hết rong
đƣợc thu hoạch để làm thức ăn gia súc, làm phân bón cây trồng…
Trong khoảng thời gian 1980 - 1985, rong mơ đƣợc khai thác đáng kể để sản
xuất alginate dùng trong công nghiệp dệt (hồ vải, in trên vải). Nhƣng sau đó, sản
phẩm trong nƣớc đã không cạnh tranh đƣợc với alginate ngoại nhập về giá cả cũng
nhƣ chất lƣợng. Do đó, việc tìm ra các hƣớng sản xuất hợp lí để khai thác alginate
từ nguồn rong trong nƣớc có vai trò rất quan trọng.
1.1.7. Ứng dụng của alginate
Từ những năm 1980, sodium alginate ngày càng đƣợc sử dụng rộng rãi trong
thực phẩm, nó không chỉ là một phụ gia thực phẩm an toàn mà còn có thể đƣợc sử
dụng nhƣ một loại thực phẩm hoặc chất bao bọc bề mặt thực phẩm hiệu quả.
Alginate có thể làm cơ thể con ngƣời giảm hấp thu chất béo, đƣờng và muối mật,

làm giảm triglyceride máu và lƣợng đƣờng trong máu, có thể ngăn ngừa bệnh cao

13


Khảo sát ảnh hƣởng của màng bao alginate lên trái nhãn sau thu hoạch

huyết áp, tiểu đƣờng, béo phì và các bệnh hiện đại khác. Khi có sự hiện diện của
alginate trong ruột có thể ức chế các kim loại độc hại nhƣ stronti, cadmium, chì đã
đƣợc tích lũy trong cơ thể.Chính bởi những tác dụng thực tế này mà alginate ngày
càng đƣợc chú ý trong và ngoài nƣớc. Ở Nhật Bản những thực phẩm giàu natri
alginate đƣợc xem nhƣ "thực phẩm trƣờng thọ". Ngƣời Mỹ gọi sodium alginate là
“phụ gia thực phẩm tuyệt vời”.
Bảng 1.2. Ứng dụng của alginate (2001).
Ngành

Khối lƣợng (tấn)

Tỷ lệ (%)

Thực phẩm và dƣợc phẩm

10000

33

Các ngành kỹ thuật khác

20000

67

Tổng

30000

100

Nguồn: H. Porse, CP Kelco ApS, 2002, pers. comm.

Khi alginate đƣợc sử dụng nhƣ là chất ổn định kem, nó có thể làm cho sản
phẩm tốt hơn, mịn, ngon và nâng cao đƣợc khả năng chống tan. Khi sử dụng làm
phụ gia bánh mì, alginate làm tăng khối lƣợng và làm cho sản phẩm xốp hơn,
không dễ dàng bị khô. Còn khi sản xuất mì khô, nó sẽ tăng cƣờng độ dai của mì và
tăng khối lƣợng của sản phẩm.Trong sản xuất chocolate và các chất có độ ngọt cao,
alginate đƣợc thêm vào một lƣợng thích hợp có thể làm tăng nhiệt độ nóng chảy của
sản phẩm, nâng cao độ bền của nó và làm cho nó không dính. Alginate nhƣ chất bột
phép thuật trong công nghiệp thực phẩm.
Sử dụng alginate trong những thức uống hòa tan, hƣơng vị đồ uống sẽ đƣợc
cải thiện rõ ràng nhờ hệ thống treo. Nó sẽ không kết tủa mặc dù đƣợc lƣu trữ trong
một thời gian dài.
Nếu phủ màng alginate trƣớc khi làm lạnh trái cây, cá, thịt và các thực phẩm
khác, có thể ngăn cản vi khuẩn xâm nhập và hàm lƣợng nƣớc trong sản phẩm có thể
đƣợc lƣu giữ trong khoảng thời gian lâu hơn.
Natri alginate cũng đƣợc dùng làm chất bảo vệ kem đá với những ứng dụng
sau: ngăn ngừa tạo ra tinh thể đá khô, ức chế hoàn toàn sự tạo tinh thể của lactose,

14