Nghiên cứu chế tạo màng bao gói khí quyển biến đổi (MAP) ứng dụng để bảo quản quả

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN HOÁ HỌC

PHẠM THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH
CHẤT CỦA MÀNG POLYME ỨNG
DỤNG ĐỂ BẢO QUẢN QUẢ
Chuyên ngành: Hố Hữu cơ
Mã số:
62.44.27.01

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HỐ HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1. GS.TS. Nguyễn Văn Khôi
2. PGS.TS. Thái Hoàng

HÀ NỘI1 2012


Kett--noii..com kho taiti lieuli mieni phii
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

VIỆN KHOA HỌC
VÀ CƠNG NGHỆ VIỆT NAM

VIỆN HỐ HỌC

PHẠM THỊ THU HÀ

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TÍNH CHẤT
CỦA MÀNG POLYME ỨNG DỤNG ĐỂ
BẢO QUẢN QUẢ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HOÁ HỌC

Hà Nội 2012
2


3


Kett--noii..com kho taiti lieuli mieni phii
MỞ ĐẦU
Hoa quả sau khi thu hoạch vẫn là những tế tào sống và vẫn tiếp tục các hoạt
động hô hấp và trao đổi chất thơng qua một số q trình biến đổi. Chính những biến
đổi này làm cho quả nhanh chín, nhanh già, nhũn... dẫn tới hỏng nếu không áp dụng
biện pháp đặc biệt để làm chậm quá trình này.
Trước nhu cầu bức thiết về công nghệ bảo quản sau thu hoạch, từ lâu đã có
nhiều cơng trình nghiên cứu trong nước nhằm tìm ra cách thức bảo quản rau quả có
hiệu quả phù hợp với điều kiện Việt Nam. Một số qui trình bảo quản sơ bộ đã được
công bố như phương pháp rửa kết hợp thanh trùng nhẹ cho một số loại rau quả. Ngồi
ra cịn có một số phương pháp khác như xử lý nhiệt, hoá chất, bảo quản trong một số
loại bao bì. Các phương pháp này có thể kéo dài thời hạn bảo quản của hoa quả

nhưng không nhiều, mặt khác lại không giữ được giá trị cảm quan bên ngoài cho hoa
quả nên việc áp dụng trong thực tế chưa được rộng rãi.
Hiện nay, có 2 cơng nghệ bảo quản hoa quả đang được nghiên cứu và sử dụng
khá phổ biến là bảo quản bằng lớp phủ ăn được và bảo quản bằng màng bao gói khí
quyển biến đổi (MAP).
Lớp phủ ăn được áp dụng trực tiếp trên bề mặt quả bằng cách nhúng, phun hay
quét để tạo ra một khí quyển biến đổi. Lớp màng bán thấm tạo thành trên bề mặt hoa
quả sẽ giảm bớt quá trình hơ hấp và kiểm sốt sự mất độ ẩm, nhờ đó duy trì chất
lượng và kéo dài thời hạn sử dụng của quả tươi. Các loại rau quả được chọn để bảo
quản cũng rất đa dạng như cà chua, cam, bưởi, vải, nhãn, dứa, hồng, xoài... Hầu hết
các nghiên cứu đều cho kết quả khả quan.
Công nghệ thứ hai là bảo quản bằng màng bao gói khí quyển biến đổi. Đây là
phương pháp bảo quản mà quả được đựng trong túi màng mỏng có tính thẩm thấu
chọn lọc hoặc đựng trong sọt có lót màng bao gói. Thậm chí quả cịn được đựng trong
container lớn được lót bằng vật liệu tổng hợp có tính thẩm thấu chọn lọc đối với các
loại khí.
Ở Việt Nam, việc nghiên cứu bảo quản quả bằng màng polyme gần đây bắt

đầu được quan tâm nghiên cứu. Tuy nhiên, những cơng trình đã cơng bố cho thấy

4


các nghiên cứu đều tập trung vào việc sử dụng màng MAP và dung dịch tạo lớp phủ
ăn được nhập ngoại để bảo quản quả mà chưa có cơng trình nào đề cập chế tạo các
vật liệu này. Với mong muốn góp phần giải quyết những nhu cầu cấp thiết mà thực tế
đặt ra, đề tài “Nghiên cứu chế tạo và tính chất của màng polyme ứng dụng để
bảo quản quả” nhằm nghiên cứu và chế tạo vật liệu có thể đáp ứng nhu cầu bảo quản
rau quả sau thu hoạch, góp phần tăng hiệu quả kinh tế.
Với mục tiêu đó, những nhiệm vụ mà luận án phải thực hiện là:

a) Nghiên cứu chế tạo vật liệu dạng dung dịch từ shellac
Tạo màng và xác định tính chất của màng shellac v ới chất hóa dẻo (hình thái
học, tính chất cơ lý, tính chất nhiệt của màng).
b) Nghiên cứu chế tạo vật liệu bảo quản quả dạng nhũ tương polyvinyl axetat

(PVAc)
Nghiên cứu quá trình tổng hợp PVAc bằng phương ph áp trùng hợp nhũ
tương;
Sử dụng các phương pháp phân tích đánh giá độ chu yển hóa, độ bền nhũ,
trọng lượng phân tử trung bình (TLPTTB), hình thái học bề mặt, cấu trúc, tính chất
nhiệt của sản phẩm.
c) Nghiên cứu cơng nghệ chế tạo màng bao gói khí quyển biến đổi (MAP)

trên cơ sở polyethylen (PE) với các phụ gia vô cơ
Nghiên cứu quá trình trộn và cắt hạt nhựa, phân t ích khả năng trộn và phân
tán phụ gia đồng thời sử dụng một số phương pháp phân tích đánh giá.
Nghiên cứu quá trình thổi màng và đánh giá các tí nh chất của màng MAP
(chiều dày màng, hình thái học bề mặt, tính chất cơ lý, độ bền mối hàn).
d) Nghiên cứu và thử nghiệm vật liệu bảo quản cho 2 loại quả (vải và mận),

đánh giá các tính chất của quả trong quá trình bảo quản: hao hụt khối lượng, tỷ lệ hư
hỏng, hàm lượng đường, độ cứng.

5


Kett--noii..com kho taiti lieuli mieni phii
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Các phương pháp bảo quản rau, quả tươi sau thu hoạch
Hầu hết quá trình suy giảm khối lượng và chất lượng của hoa quả tươi đều diễn

ra trong giai đoạn từ khi thu hoạch đến khi tiêu thụ. Ước tính tỷ lệ tổn thất hoa quả
sau thu hoạch do hư hỏng có thể lên tới 2080% [1]. Nguyên nhân là do hoa quả sau
khi thu hoạch vẫn là những tế bào sống và vẫn tiếp tục các hoạt động hô hấp và trao
đổi chất thơng qua một số q trình biến đổi. Chính những biến đổi này làm cho hoa
quả nhanh chín, nhanh già, nhũn… dẫn tới hỏng nếu khơng áp dụng biện pháp đặc
biệt để làm chậm các quá trình này [2]. Rau quả sau thu hoạch thường trải qua một số
biến đổi như: biến đổi sinh hoá, biến đổi vật lý và biến đổi hoá học. Hiểu rõ đặc tính
hơ hấp của quả tươi cũng như cơ chế của những biến đổi trên có thể kéo dài thời hạn
bảo quản của chúng.

1.1.1. Trao đổi chất sau thu hoạch và bảo quản các sản phẩm tươi
1.1.1.1. Q trình chín và thời hạn sử dụng
Q trình chín là một q trình thối hóa được điều chỉnh nội sinh dẫn đến hỏng
và thối rữa khơng thể dừng lại nhưng chỉ có thể làm chậm lại. Trong khi hư hỏng và
thối rữa góp phần quan trọng làm tổn thất sau thu hoạch, thì q trình chín gây ra tổn
thất thậm chí cịn cao hơn. Trong q trình chín, sản phẩm dễ bị tổn thương do nấm
tấn công. Tất cả các hoocmôn tố thực vật chính bao gồm auxin, giberela, cytokinin,
abscisic axit và đặc biệt là etylen, đều gây ảnh hưởng tới một trong các q trình chín
và lão hóa [3]. Tuy nhiên, lão hóa đi kèm với q trình chín của quả. Khái niệm và
phân biệt giữa 2 hiện tượng này là khá khó khăn và đơi khi cịn gây nhầm lẫn. Q
trình lão hóa là một q trình tự nhiên và thối hóa liên quan đến sự già hóa. Đặc
trưng của quá trình lão hóa đối với sản phẩm tươi sau thu hoạch có thể được mơ tả
bởi những thay đổi như làm giảm clorophyl, thối hóa màng tế bào, giảm hàm lượng
RNA và protein, làm biến đổi cấu trúc (có thể dẫn đến làm mềm và gây ra các ảnh
hưởng tiêu cực)… [4].

6


1.1.1.2. Hơ hấp

Hơ hấp là q trình trao đổi chất quan trọng nhất diễn ra trong bất kỳ tế bào
sống nào. Hô hấp được mô tả là sự phân hủy oxy hóa của các chất nền phức tạp có
trong tế bào, chẳng hạn như cacbohydrat, protein và chất béo thành những phân tử
đơn giản hơn (CO2 và H2O) với việc sản sinh năng lượng và các phân tử khác được
sử dụng bởi tế bào cho các phản ứng tổng hợp. Mục đích chính của hơ hấp là để cung
cấp năng lượng và các chất giúp tế bào thực hiện các phản ứng trao đổi chất cần thiết
cho việc duy trì tổ chức tế bào [5].
Hơ hấp có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí, tùy thuộc vào sự sẵn
có của oxy. Đối với rau, quả sau thu hoạch, phần lớn năng lượng được cung cấp bởi
hô hấp hiếu khí, chủ yếu liên quan đến ba con đường trao đổi chất: chuyển hóa
glucozit, chu kỳ tricacboxylic axit (TCA) và vận chuyển electron. Tuy nhiên, trong
điều kiện mức độ nồng độ oxy thấp (thường nhỏ hơn 12% đối với thực vật), hơ hấp
kỵ khí (lên men) được bắt đầu, trong đó pyruvat chủ yếu bị chuyển hóa thành etanol
và axetalđehyt [6].
Hô hấp cũng là một chỉ số tuyệt vời của vấn đề trao đổi chất; nó cũng có thể
được dùng như một tiêu chuẩn hữu ích cho việc bảo quản sản phẩm tươi. Mặc dù mối
liên hệ chính xác giữa hô hấp và thời hạn sử dụng đã không được cụ thể ở phạm vi
nhất định, tỷ lệ hư hỏng của sản phẩm liên quan đến tốc độ hơ hấp của chúng. Sản
phẩm có tốc độ hơ hấp thấp (táo, hành tây, khoai tây, cà rốt...) có thể bảo quản dài
hơn trong khi sản phẩm hô hấp nhanh, như dâu tây và nấm có thời hạn bảo quản
ngắn. Như vậy, sản phẩm trồng trọt có thể được phân loại vào nhóm khác nhau về
khả năng bảo quản tốc độ hô hấp của chúng [7].
Do tốc độ hô hấp là một chỉ số quan trọng của quá trình trao đổi chất của sản
phẩm sau thu hoạch, các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ này sẽ được xem xét chính
trong q trình bảo quản rau quả tươi sau thu hoạch. Nhiều công nghệ bảo quản sản
phẩm tươi liên quan đến hô hấp nhờ điều khiển điều kiện môi trường (ví dụ như nhiệt
độ thấp và khí quyển biến đổi O2 thấp và CO2 cao) [8, 9].

7

Kett--noii..com kho taiti lieuli mieni phii
1.1.1.3. Hao hụt do thoát hơi nước
Mất nước có thể gây ra những thay đổi không mong muốn về ngoại quan như
héo và quắt, làm mềm tế bào, hụt trọng lượng và làm thay đổi hương vị. Nó cũng gây
mất nước, làm tăng tốc quá trình lão hóa. Hầu hết rau quả khơng cịn khả năng
thương mại hóa khi chúng bị mất đi 510% trọng lượn g tươi. Nước mất chủ yếu là do
sự thoát hơi của sản phẩm tươi [10]. Động lực của quá trình vận chuyển ẩm là
gradient áp suất hơi từ bề mặt sản phẩm đến môi trường bảo quản. Trừ khi áp suất hơi
nước trong khí quyển bảo quản cân bằng áp suất trên bề mặt sản phẩm, cịn lại thì
hàm lượng ẩm sẽ liên tục bay hơi khỏi vỏ sản phẩm. Như vậy, các đặc điểm của sản
phẩm như cấu trúc bề mặt của lớp biểu bì và diện tích bề mặt riêng của quả tiếp xúc
với khơng khí ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ bay hơi. Áp suất hơi nước trên bề mặt
sản phẩm thường gần bằng áp suất hơi nước bão hòa tại nhiệt độ nhất định, trong khi
trong khơng khí bảo quản áp suất hơi nước sẽ thấp hơn so với hơi bão hịa. Vì nhiều
yếu tố có liên quan đến thốt hơi, một thuật ngữ tổng quát được gọi là "hệ số thoát
hơi" được sử dụng trong thực tế để định lượng q trình thốt hơi nước [11].
Trao đổi chất, tốc độ thoát hơi cũng có liên quan với q trình trao đổi chất hơ
hấp. Tốc độ sản sinh ra nước liên quan trực tiếp đến tỷ lệ hấp thụ O 2 và sinh nhiệt.
Người ta ước tính rằng chỉ có 42% lượng nhiệt có thể được sử dụng cho các phản ứng
tổng hợp, phần nhiệt còn lại này được sử dụng cho bay hơi. Bất kỳ phương pháp nào
làm giảm tốc độ hô hấp đều có thể góp phần giảm thốt hơi. Tuy nhiên, rất ít biết về
thốt hơi trong điều kiện khí quyển biến đổi. Mặc dù khơng thể ngăn ngừa sự thốt
hơi, nhưng một số biện pháp có thể làm giảm hao hụt thoát hơi, chẳng hạn như việc
bảo quản ở độ ẩm cao, bao phim từng sản phẩm, và nhiệt độ thấp, có thể làm tăng độ
ẩm tương đối trong luồng bảo quản sản phẩm [1214].

1.1.1.4. Các yếu tố gây suy giảm chất lượng
Rối loạn sinh lý: Sản phẩm tươi thường bị các rối loạn sinh lý khác nhau có
nguồn gốc từ việc tiếp xúc với nhiệt độ không mong muốn, C 2H4, O2 thấp (<1%),

CO2 cao (> 12%) và sự mất cân bằng dinh dưỡng. Trong số các điều kiện môi trường
bất lợi gây ra rối loạn sinh lý, bảo quản ở nhiệt độ quá thấp thường hay gặp

8


nhất. Các loại quả có nguồn gốc nhiệt đới và cận nhiệt đới, ở nhiệt độ dưới điểm tới
0

hạn (1012 C), thường có sự phá vỡ hủy sinh lý, được gọi là tổn thương do đóng đá
[15]. Các triệu chứng của tổn thương do đóng đá chung quan sát được là rỗ, thịt quả

bị thâm, chín bất thường và tăng khả năng hư hỏng. Những tổn thương này được thể
hiện khi sản phẩm được chuyển từ nhiệt độ đóng đá đến nhiệt độ thường. Một hậu
quả khác của tổn thương do đóng đá là việc tạo ra mùi khơng mong muốn. Các
phương pháp thông thường để ngăn ngừa tổn thương do đóng đá liên quan chủ yếu
đến việc giới hạn nhiệt độ bảo quản và xử lý trên một ngưỡng nhất định [16].
Các phản ứng sinh hóa: ngồi q trình trao đổi chất sơ cấp, các phản ứng sinh
hóa thứ cấp xảy ra trong tế bào thực vật có thể góp phần tổng hợp một số hợp chất
mong muốn cũng như suy giảm về chất lượng. Chúng bao gồm sự suy giảm chất diệp
lục (mất màu xanh lá cây), tạo sắc tố do tổng hợp carotenoit và phenylpropanoit,
giảm độ axit (decacboxyl hóa), tăng vị ngọt (thủy phân tinh bột), tạo hương thơm
(tổng hợp rượu và este tổng hợp thông qua sự phá vỡ enzym oxy hóa của chất béo
khơng no), làm mềm tế bào (hoạt tính các enzym pectinaza và xenluloza), gây thâm
do enzym (phenolaza) và q trình oxy hóa chất béo và thủy phân chất béo (lipaza,
lipidoxygenaza và peroxidaza) [17].
Nhiễm khuẩn và bệnh: Nấm và vi khuẩn có tầm quan trọng nhất định trong các
bệnh sau thu hoạch của sản phẩm tươi. Nhiễm nấm là một yếu tố hạn chế chủ yếu
trong việc kéo dài thời gian bảo quản các loại rau quả tươi. Nói chung, hầu hết các
sản phẩm thu hoạch đều có khả năng kháng nấm trong giai đoạn đầu sau thu hoạch.

Tuy nhiên, khi bắt đầu chín và lão hóa, chúng trở nên dễ bị nhiễm. Tổn thất sau thu
hoạch chủ yếu của rau quả tươi bị gây ra bởi các loài nấm Botrytis, Alternaria,
Rhizopus và Pseudomonas spp. Nói chung, mầm gây bệnh sau thu hoạch là các ký
sinh trùng yếu chỉ xâm nhập vào các tế bào bị hư hỏng [1821].
Tổn thất sau thu hoạch do lây nhiễm có thể hạn chế bằng cách giảm thiểu các
tổn thương cơ học, nhờ duy trì các sản phẩm trong giai đoạn đầu của quả chín hoặc
q trình lão hóa, bảo quản chúng trong điều kiện tối ưu và xử lý sản phẩm với các
tác nhân kháng khuẩn.

9


Kett--noii..com kho taiti lieuli mieni phii
Tổn thương cơ học. Tổn thương cơ học đối với sản phẩm tươi có thể hạn chế
khả năng thương mại hóa. Thậm chí va đập nhẹ cũng có thể gây ra và thúc đẩy sự suy
giảm chất lượng do gia tăng hô hấp và tạo etylen, làm thúc đẩy các phản ứng sinh hóa
khơng mong muốn và làm cho các sản phẩm dễ bị nhiễm khuẩn. Hao hụt do xử lý rau
quả tươi có thể xảy ra trong q trình thu hoạch, vận chuyển, đóng gói và bảo quản
sau thu hoạch. Các vết thâm có thể xảy ra do việc cắt, lèn lắc và va đập. Để kiểm soát
thiệt hại do xử lý sau thu hoạch, quy trình xử lý cũng như bao gói phù hợp để bảo vệ
chống va đập và rung lắc là rất cần thiết [22].

1.1.2. Các phương pháp bảo quản rau quả
1.1.2.1. Nhiệt độ thấp, độ ẩm tương đối (RH) cao
Phương pháp phổ biến nhất để duy trì chất lượng và kiểm soát sự hư hỏng của
hoa quả là làm lạnh nhanh với độ ẩm tương đối (RH) cao. Tuy nhiên, phương pháp
này lại gây nên sự hư hỏng lạnh ở hoa quả và việc kiểm soát nhiệt độ một cách hiệu
quả là rất khó nên một số phương pháp bảo quản khác vẫn đang được nghiên cứu
[23].

1.1.2.2. Bảo quản bằng hóa chất
Sử dụng một số loại hố chất ở những liều lượng khác nhau để kéo dài thời gian
bảo quản của hoa quả chủ yếu dựa vào khả năng tiêu diệt vi sinh vật của những hoá
chất này. Hoá chất được sử dụng để bảo quản hoa quả tươi cần đáp ứng một số yêu
cầu như: diệt được vi sinh vật ở liều lượng thấp dưới mức nguy hiểm cho người,
không tác dụng với các thành phần trong quả để dẫn tới biến đổi màu sắc, mùi vị làm
giảm chất lượng hoa quả, không tác dụng với vật liệu làm bao bì hoặc dụng cụ, thiết
bị cơng nghệ, dễ tách khỏi sản phẩm khi cần sử dụng. Tuy nhiên, ít có loại hố chất
nào có thể thoả mãn tất cả các yêu cầu trên, cho nên khi sử dụng phải chọn lựa cho
phù hợp nhằm đảm bảo đồng thời chất lượng bảo quản và an toàn thực phẩm. Phương
pháp bảo quản bằng hoá chất cũng bộc lộ một số nhược điểm như: hố chất có thể
làm biến đổi phần nào chất lượng của hoa quả, tạo mùi vị không tốt, gây hại cho sức
khoẻ con người, có thể gây ngộ độc tức khắc hoặc lâu dài. Vì vậy cần thận trọng khi
sử dụng hoá chất để bảo quản hoa quả [24].

10


1.1.2.3. Bảo quản bằng tia bức xạ
Nguyên lý của phương pháp này: khi chiếu bức xạ vào sản phẩm thì một mặt
vi sinh vật sẽ bị tiêu diệt, mặt khác với rau quả tươi q trình sinh lý, sinh hóa có thể

bị ức chế, nhờ vậy kéo dài thời hạn bảo quản.
Các loại tia bức xạ được sử dụng trong bảo quản thực phẩm gồm: tia âm cực và
tia β, tia Rơngen (X) và tia γ. Do yêu cầu cần phải ưu việt, tiện lợi về mọi mạt như:
có độ xuyên thấu cao, có nguồn thu nhận dễ dàng, ổn định, rẻ... nên hiện nay tia γ
đang được sử dụng nhiều nhất [25].

1.1.2.4. Bảo quản trong mơi trường khí quyển điều khiển CA (Controlled
Atmosphere)

Là phương pháp bảo quản hoa quả tươi trong mơi trường khí quyển mà thành
phần các khí như O2, CO2 được điều chỉnh hoặc được kiểm soát khác với điều kiện
bình thường. Khí CO2 và O2 có tác dụng trực tiếp lên quá trình sinh lý, sinh hố của
hoa quả, từ đó ảnh hưởng tới thời hạn bảo quản của chúng. Bảo quản trong điều kiện
hạ thấp nồng độ O2, tăng hàm lượng CO2 có thể làm giảm q trình hơ hấp, chậm sự
già hố, nhờ đó kéo dài thời hạn bảo quản. Phương pháp này có ưu điểm là cho hiệu
quả tốt, thời hạn bảo quản dài, chất lượng hoa quả hầu như không đổi trong quá trình
bảo quản. Tuy nhiên, một nhược điểm của phương pháp này là khá phức tạp, phải chú
ý đặc biệt trong đầu tư xây dựng cũng như vận hành kho bảo quản [26].
Ưu điểm: Phương pháp này cho hiệu quả tốt, thời h ạn bảo quản dài, chất lượng
rau quả hầu như không đổi trong thời gian bảo quản.
Nhược điểm: Phức tạp, đòi hỏi sự chú ý đặc biệt t rong đầu tư xây dựng cũng
như trong vận hành kho bảo quản. Tính ổn định của chế độ bảo quản khơng cao.

1.1.2.5. Bảo quản trong mơi trường khí quyển biến đổi MA (Modified
Atmosphere)
Là phương pháp bảo quản mà hoa quả được đựng trong túi màng mỏng có tính
thẩm thấu chọn lọc hoặc đựng trong sọt có lót màng bao gói. Thậm chí hoa quả cịn
được đựng trong container lớn được lót bằng vật liệu tổng hợp có tính thẩm thấu chọn
lọc đối với các loại khí [27,28]. Màng bao gói thường được chế tạo từ các

11


Kett--noii..com kho taiti lieuli mieni phii
loại nhựa nhiệt dẻo như polypropylen (PP), polyetylen tỷ trọng thấp (LDPE),
polyetylen mạch thẳng tỷ trọng trung bình (LMDPE), polyetylen tỷ trọng cao
(HDPE), polyvinyl clorua (PVC). Trong số này, màng được ưa dùng nhất là LDPE do
tính chất chắn khí rất tốt của nó [29].

1.2. Bảo quản bằng lớp phủ ăn được
Lớp phủ ăn được là một lớp vật liệu mỏng được áp dụng trên bề mặt sản phẩm
hoặc để thay thế lớp sáp bảo vệ tự nhiên và cung cấp một lớp chắn ẩm, oxy và sự di
chuyển chất tan cho thực phẩm. Các lớp phủ này được áp dụng trực tiếp trên bề mặt
hoa quả bằng cách nhúng, phun hay quét để tạo ra một khí quyển biến đổi (MA). Lớp
màng bán thấm tạo thành trên bề mặt hoa quả sẽ giảm bớt q trình hơ hấp và kiểm
sốt sự mất độ ẩm cũng như cung cấp các chức năng khác. Lớp phủ ăn được từ lâu đã
được sử dụng để duy trì chất lượng và kéo dài thời hạn sử dụng của một số loại quả
tươi như các loại quả có múi (cam, chanh, quít), táo, dưa chuột… [2, 30, 31].

1.2.1. Lớp phủ trên cơ sở polysaccarit
Một số polysaccarit đã được sử dụng trong công thức lớp phủ là tinh bột và
pectin, xenluloza, chitosan và alginat. Các lớp phủ này có thể làm chậm q trình
chín, kéo dài thời hạn sử dụng của quả được bao màng mà không tạo ra các điều kiện
kị khí khắc nghiệt [32]. Trong số các polysaccarit thì dẫn xuất của xenluloza có tính
chất tạo màng tuyệt vời cũng như sẵn có trên thị trường. Các dẫn xuất như
cacboxymetyl xenluloza (CMC), metyl xenluloza (MC), hydroxypropyl xenluloza
(HPC) và hydroxypropyl metylxenluloza (HPMC) có thể dễ dàng hịa tan trong nước
hay dung dịch etanol nước, tạo màng tan tron g nước và chịu được chất béo và dầu.
Đây cũng chính là ưu điểm khiến cho các dẫn xuất xenluloza được sử dụng dễ dàng
hơn so với chitosan [33].
Líp phđ ®i từ polysaccarit và lớp phủ trên cơ sở sáp carnauba đợc sử dụng trên
xoài. Lớp phủ đi từ polysaccarit có khả năng thấm khí hô hấp và thấm hơi nớc thấp
hơn sáp carnauba. Cả hai lớp phủ đều tạo ra khí quyển biến đổi, giảm sự thối rữa và
cải thiện vẻ ngoài, nhng chỉ lớp phủ polysaccarit làm chậm quá trình chín và

12


tăng nồng độ hơng dễ bay hơi còn lớp phủ sáp carnauba làm giảm rõ rệt sự mất

nớc [34].
Các lớp phủ trên cơ sở polysaccarit tan đà đợc sử dụng cho rau quả bao gồm: LMP
(metoxylpectin thấp) để phủ lạc và chà là khô, hydroxylpropyl tinh bột để phủ mận,
amyloza tinh bột với chất dẻo hóa thích hợp để phủ chµ lµ vµ nho, este amyloza cđa
axit bÐo vµ mét lớp protein đậu nành hoặc ngô để phủ cà rốt hoặc táo [34].

1.2.2. Lp ph trờn c s protein
Cỏc lp phủ ăn được từ protein động vật (như protein sữa) và protein thực vật
(như zein, protein đậu nành, gluten lúa mì) có tính chất chắn oxy, cacbonic và lipit
tuyệt vời, đặc biệt là ở độ ẩm tương đối (RH) thấp. Lớp phủ từ protein giịn và có khả
năng bị nứt do mật độ năng lượng cố kết của polyme này khá bền. Bổ sung các chất
hóa dẻo tương hợp có thể cải thiện khả năng co giãn và tính mềm cao của lớp phủ.
Cũng giống như lớp phủ polysaccarit, lớp phủ từ protein có đặc tính chắn nước tương
đối kém, do bản chất ưa nước vốn có của các protein và các chất hóa dẻo ưa nước
được bổ sung vào lớp phủ để tạo độ mềm dẻo cần thiết [3538].
Líp phủ ăn đợc trên cơ sở hn hợp protein váng sữa và chiếu xạ làm giảm sự
xuất hiện của nấm mốc trên dâu tây. Đó là do sự hình thành các liên kết ngang
trong quá trình chuẩn bị dung dịch phủ, sự kết hợp của disunfua thành bityrosin
giúp cải thiện tÝnh chÊt ch¾n cđa líp phđ protein. Bỉ sung CaCl 2 vào công thức
trên tiếp tục cải thiện hiệu quả của lớp phủ protein hỗn hợp. Các lớp phủ ăn đựơc
chứa cazeinat: váng sữa tỉ lệ 1:1 và CaCl 2 høa hĐn cã nhiỊu øng dơng trong thùc
phÈm. Líp phđ từ protein váng sữa (WPI) còn đợc sử dụng để bảo quản các rau quả
tơi và đặc biệt là các loại táo do tạo thành một lớp chắn khí tuyệt vêi [31].

1.2.3. Lớp phủ trên cơ sở lipit
Lipit ăn được bao gồm các lipit trung tính của glyxerit là este của glyxerin, axit
béo, sáp và nhựa là các vật liệu phủ truyền thống đối với hoa quả tươi, hiệu quả trong
việc tạo ra rào chắn ẩm và cải thiện ngoại quan. Các loại sáp (sáp carnauba, sáp ong,
sáp parafin, sáp candelilla và các loại khác) đã được áp dụng làm lớp phủ bảo vệ cho
quả tươi với mục đích ngăn chặn sự vận chuyển ẩm, giảm cọ xát bề mặt trong q

trình bảo quản và kiểm sốt sự hình thành vết rám mềm (thâm vỏ) ở các

13


Kett--noii..com kho taiti lieuli mieni phii
loại quả như táo nhờ cải thiện tính ngun vẹn cơ học và kiểm sốt thành phần khí
bên trong của quả. Lớp phủ sáp đã được áp dụng rộng rãi cho các loại quả có múi,
táo, cà chua xanh đang chín, dưa chuột, củ cải và nhiều loại rau khác khi cần bề mặt
bóng láng. Lớp phủ từ sáp vẫn tiếp tục được sử dụng cho các loại quả như chanh, dưa
hấu, táo, lê [3944].
Nhựa và nhựa thông được đưa vào màng ăn được là nhựa gỗ thông và coumaron
inden, cả hai đều được sử dụng để bao màng cho quả có múi. Nhựa có thể được biến
tính bằng cách hydro hố, polyme hố, isome hố và decacboxyl hóa, tất cả đều để
làm tăng tính chất nhiệt dẻo và tạo màng chịu được những thay đổi màu sắc và oxi
hoá. Coumaron inden là sản phẩm phụ của than hoặc dầu mỏ. Nó chịu được điều kiện
kiềm, axit loãng và ẩm do cấu trúc mạch béo [45].
Các triglyxerit hay lipit trung tính có thể tạo một lớp màng bao ổn định, liên tục
trên bề mặt quả dựa trên độ phân cực tương đối cao của chúng so với các loại sáp.
Hầu hết các axit béo thu được từ dầu thực vật đều được xem là an tồn thực phẩm và
có thể thay thế các loại dầu khoáng trên cơ sở dầu mỏ để chế tạo lớp phủ ăn được.
Tuy nhiên, các lớp phủ này có thể bị mất chất lượng do tính khơng bền của hương
thơm trong khi dầu thực vật hydro hóa một phần chịu đuợc mùi ôi đôi khi lại cho kết
quả tốt hơn [46].

1.2.4. Lớp phủ trên cơ sở shellac từ cánh kiến đỏ
Shellac là thành phần chính từ cánh kiến đỏ, một loại nhựa tự nhiên duy nhất có
nguồn gốc động vật. Nhựa cánh kiến đỏ có những tính chất đặc biệt quý giá do
có nhiều chỉ tiêu tốt về cơ lý, chịu nhiệt, cách điện, độ bám dính, tạo màng...
Lớp phủ shellac từ nhựa cánh kiến đỏ có độ thấm khí (O 2, CO2, etylen) thấp, khô

nhanh, tạo cho sản phẩm phủ bề mặt bóng. Nguồn cung cấp nhựa cánh kiến đỏ dồi
dào và sẵn có.
* Nguồn gốc [47]

Sâu cánh kiến đỏ là một loại côn trùng nhỏ xíu nh con chấy tên khoa học là
Laccifer kerr thuộc bộ Coccidae (bọ rệp), sống kí sinh trên một số loại cây gọi là cây
chủ. ậ Việt Nam có 3 giống gồm 5 loài là: L. fici, L. greeni, L. lacca. Sâu cánh kiến
đỏ đợc phát triển nhiều ở ấn Độ, Thái Lan, Myanma, Trung Quèc, Liªn bang

14


Nga và các nớc Đông Dơng. ậ Việt Nam, nghề sản xuất cánh kiến đỏ có ở một số
tỉnh nh Sơn La, Hòa Bình, Lai Châu, vùng Nghệ An-Thanh Hóa tiếp giáp với biên
giới Việt-Lào và Tây Nguyên. Đây là một nguồn nguyên liệu dồi dào và sẵn có.
* Thành phần [47]

Sự phát triển của sâu cánh kiến đỏ bị chi phối lớn bởi môi trờng sống nên
nguyên liệu cánh kiến đỏ cũng chịu ảnh hởng bởi các yếu tố này. Tuy vậy bất kỳ
loại nguyên liệu nào cũng có những thành phần giống nhau: độ ẩm, chất tan trong
nớc, nhựa, sáp và tạp chất lẫn.
- Những chất tan trong nớc: Chất màu: có màu đỏ, tan trong nớc, có thể

xem nh là pigment trong dịch thể của sâu, là một phức hợp của nhiều loại axit
laccaic. Những chất tan khác gồm có các muối, abumin, đờng.
- Sáp: là một hợp chất có 2 thành phần chính: sáp tan trong cồn nóng (80%)

và sáp tan trong benzen (20%).
- Nhựa trong nhựa cánh kiến đỏ có hai thành phần: Nhựa mềm tan trong ête,

chiếm 25%, chỉ số axit 100 và trọng lợng phân tử khoảng 550 v nhựa cứng không
tan trong ªte, chiÕm tíi 75% nhùa tỉng céng, chØ sè axit 55, trọng lợng phân tử
khoảng 2000.
- Tạp chất: Là những xác sâu kiến, gỗ vụn, đất cát.

* Cấu trúc phân tư cđa shellac
Shellac chØ cã chøa cacbon, hydro, oxy vµ một lợng nhỏ tro không đáng kể,
có trọng lợng phân tử là 1000. Công thức phân tử thực nghiệm là C 60H90O15 (hỡnh
1.1). Cấu trúc phân tử của shellac còn cha sáng tỏ, công thức cấu tạo gần đúng
nhất:
O

H2 C

C

H2C

C


Hình 1.1. Cơng thức cấu tạo gần đúng của nhựa shellac

15


Kett--noii..com kho taiti lieuli mieni phii
Công thức này xây dựng trên cơ sở 3 axit: alơritic, senlolic, axit anehit là
những cấu tử axit chủ yếu có trong shellac.
* Phơng pháp tách shellac từ nhựa cánh kiến đỏ [47]

Nguyên liệu cánh kiÕn ®á chđ u ®Ĩ tinh chÕ lÊy nhùa do ®ã kÜ tht
tinh chÕ c¸nh kiÕn ®á nh»m thùc hiƯn việc tách bỏ tạp chất ra khỏi nhựa. Có 2
phơng pháp tinh chế với trình độ rất tách biệt là phơng pháp thủ công và phơng
pháp cơ giới. Cả 2 phơng pháp đều dựa trên một nguyên tắc chung là từng bớc loại
trừ những chất không phải nhựa ra khỏi nguyên liệu, giữ vững hoặc cải thiện chất
lợng nhựa có trong nguyên liệu.
* Lớp phủ thực phẩm trên cơ sở shellac từ cánh kiến đỏ

Shellac đợc ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp: sơn, vecni, vật liệu
cách điện, chất kết dính, trong lĩnh vực thực phẩm, shellac đợc dùng làm chất
pha loÃng màu, hợp phần chất phủ bề mặt, chất làm bóng... shellac còn đợc làm
vật liệu tạo màng phủ trong công nghiệp dợc. Việc sử dụng shellac làm vật liệu
lớp phủ để bảo quản rau quả là đề tài mới đợc chú ý trong thời gian gần đây và
những kết quả đạt đợc ban đầu cho thấy lớp phủ thực phẩm từ shellac hạn chế sự
mất nớc làm hao hụt khối lợng, ngăn chặn nấm bệnh, lớp phủ shellac có khả năng
thấm oxy và nớc kém nên đóng vai trò nh một rào cản trên bề mặt hoa quả làm
giảm sự trao đổi khí. Nồng độ oxy giảm sẽ làm giảm cờng độ hô hấp của rau quả
kéo dài thời hạn bảo quản, đồng thời làm giảm sự sản sinh etylen vốn là một trong
các nguyên nhân làm quả mau chín. Ngoài ra, lớp phủ sáp shellac còn tạo ra bề mặt
bóng đẹp cải thiện vẻ bề ngoài của sản phẩm. Tuy nhiên lớp phủ shellac cho rau
quả cũng có nhợc điểm: làm ảnh hởng đến mùi thơm của quả khi màng sử dụng
có hàm lợng shellac lớn.
Vật liệu phủ rau quả với thành phần chính là shellac còn kết hợp thêm một
số hợp phần khác: sáp, nhựa thông, nhũ tơng polyetylen, sáp parafin, nhựa dầu mỏ,
axit oleic, axit lauric, axit stearic, amoniac, kali hydroxit, cån, glyxerin [43, 44].

1.2.5. Lớp phủ trên cơ sở polyvinyl axetat
Gần đây, các nhà khoa học tại Cơ quan Nghiên cứu Nông nghiệp thuộc Bộ
Nông nghiệp Hoa Kỳ đã phát triển một lớp phủ mới được chế tạo từ polyvinyl axetat

(PVAc) loại dùng cho thực phẩm, rẻ tiền và rất dễ sử dụng, lại cho hiệu quả

16


cao khi ngăn chặn sự hư hỏng của rau quả sau thu hoạch mà không gây mất màu. Lớp
phủ này được áp dụng cho rau quả bằng phương pháp nhúng, phun hay quét. Lớp phủ
từ PVAc có một số ưu điểm như: làm chậm q trình hơ hấp và duy trì độ chắc của
quả [48].
Thành phần lớp phủ ăn được được chế tạo từ PVAc loại dùng trong thực phẩm
hòa tan trong hỗn hợp ancol nước. Lớp phủ PVAc có độ bóng cao và khả năng thấm
O2 và hơi nước tương đối tốt và chúng tạo thành bề mặt bóng trên kẹo socola, quả có
múi và táo. Việc đưa thêm các chất hóa dẻo giúp duy trì độ bóng của lớp phủ khi hàm
lượng ancol trong dung môi giảm xuống dưới 70%. Táo tươi và các loại quả có múi
được phủ bằng PVAc ít có xu hướng bị lên men và tạo ra ancol trong quá trình bảo
quản [49].
PVAc sử dụng làm lớp phủ cho rau quả thường có khối lượng phân tử trung
bình từ 2000 đến 50.000 và thường được chế tạo ở dạng nhũ tương trong nước hay
trong dung mơi ancol nước. Các chất hóa dẻo, chất hoạt động bề mặt, phụ gia tăng độ
bóng, dung mơi cũng như các polyme tạo màng có thể được đưa vào thành phần của
lớp phủ để duy trì độ bóng và độ thấm khí cần thiết cho quả hay thực phẩm. Lớp phủ
PVAc đã được sử dụng cho các loại quả có múi (như bưởi, cam, chanh, quất, qt),
táo, lê, cà chua, các loại quả nhiệt đới (như chuối, đu đủ, ổi, xồi, các loại dưa, các
quả có hạt (như mận, sơ ri), các quả mọng (dâu, việt quất), nho, đào, dứa, kiwi, hồng,
các loại rau củ (khoai tây, cà rốt, hành), bí, đậu, dưa chuột, xà lách, nấm, bánh kẹo
[50].
PVAc thường được chế tạo bằng phương pháp trùng hợp nhũ tương. Tính chất
của nhũ tương tạo thành thường bị ảnh hưởng bởi thành phần pha nước, chất ổn định
và chất đệm được sử dụng trong quá trình chế tạo vật liệu cũng như các điều kiện
công nghệ (như nhiệt độ, nồng độ monome, pH, tốc độ khuấy). Nhũ tương PVAc là

chất lỏng màu trắng sữa chứa khoảng 430% P VAc (theo khối lượng) dễ dàng áp dụng
và có thể làm sạch thiết bị bằng nước [51].
* Nhũ hóa vật liệu bảo quản: Để đạt được độ bám dính và bao phủ tốt nhất

cho hoa quả, các vật liệu phủ thường được chế tạo ở dạng nhũ tương. Nhũ tương có
thể được chia thành nhũ tương lớn và vi nhũ. Nhũ tương lớn có kích thước hạt trong

17


Kett--noii..com kho taiti lieuli mieni phii
3

5

khoảng 2.10 10 Å, và vi nhũ có kích thước hạt 10002000Å. Sự hình thành các giọt
sáp nhỏ trong vi nhũ phụ thuộc vào tương tác của pha phân tán và chất nhũ hoá, trong
khi kích thước giọt trong nhũ tương lớn liên quan đến phương pháp phân tán cơ học,
bao gồm quá trình đồng hoá áp suất cao hoặc tốc độ khuấy cao. Quá trình tạo nhũ
tương yêu cầu việc lựa chọn chất nhũ hố thích hợp. Vi nhũ thường sử dụng hai chất
nhũ hố: một có thể tan trong cả pha phân tán và pha liên tục và hai là một chất cùng
hoạt động bề mặt, thường là ancol. Kích thước giọt nhỏ trong vi nhũ làm cho màng
đồng nhất và khi khô thì thành một màng bóng [52, 53].
* Bổ sung các thành phần chức năng vào lớp phủ để tăng cường hiệu quả: Một

trong những tính chất đặc biệt của lớp phủ ăn được là khả năng kết hợp các thành
phần chức năng vào chất nền nhằm tăng cường hiệu quả của chúng.
TÝnh chÊt vËt lý
Trong bảng 1.1 lµ mét sè tÝnh chÊt vËt lý quan träng cña PVAc.
Bảng 1.1. Một s tớnh cht vt lý ca PVAc

TíNH CHấT
Mật độ năng lợng liên kết
Mômen lỡng cực (20oC)
Độ tan
Nhiệt dộ dẻo hoá
Sức căng (20oC)
Độ ngấm nớc ( ngâm 24h, 20-250C)
Độ thấm hơi nớc (250C, RH 65%)
Nhiệt dung riêng trung bình
* Tính tan: PVAc tan trong các dung môi thơm, xeton, este. Nó cịng cã thĨ

tan trong metanol, etanol 95%, 2-propanol 90%, butanol 90% PVAc không tan đợc
trong etanol khan và các rợu khan cao hơn, hydro cacbon no, nớc, cacbon đisunfit,
xyclohexan Các hợp chất clorua hydrocacbon: cacbon tetraclorua, triclorua etylen,
metylen clorua là các dung môi tốt của PVAc. Có một điều thú vị là etanol nguyên
chất hoàn toàn không thể hoà tan PVAc, nh−ng khi thªm 5% n−íc

18


thì trở thành một dung môi lý tởng, etanol khan lại là một dung môi tốt khi nồng độ
của PVAc rất lớn (hơn 50%) và ở nhiệt độ khoảng 500C [54].
* Khả năng thấm khí: Khả năng thấm khí và hơi qua PVAc đợc nghiên cứu
từ lõu trong đó vấn đề đặc biệt đợc quan tâm là khả năng thấm hơi nớc. Lp
ph PVAc làm nền có thể ph trên bề mặt ẩm mà màng không bị hỏng vì hơi
nớc có thể dễ dàng khuếch tán qua PVAc [55].
* Sự dẻo hoá: Chức năng của chất làm dẻo hoá là biến đổi PVAc cứng, giòn

thành PVAc linh động và dẻo. Có hai kiểu dẻo hoá: bên trong và bên ngoài.
PVAc đợc dẻo hoá bên ngoài nhờ các hợp chất có khối lợng phân tử nhỏ nh

đibutyl phtalat. Chất dẻo hoá ngoại cuối cùng mất đi, ví dụ nh bay hơi bởi vì sự có
mặt của nó là hỗn hợp vật lý cùng polyme. Trái lại, mt chất dẻo hoá nội có sự tơng
tác hoá học hoặc đồng trùng hợp polyme. Một chất dẻo hoá nội đợc gọi chất dẻo hoá
vĩnh cửu vì nó không bị mất đi dới những tác động vật lý. Ví dụ butyl acrylat là
một chất dẻo hoá nội cho PVAc vì nó tạo polyme đồng trùng hợp với PVAc [56].
Tính chất hoá học [57]
Tính chất hoá học của PVAc tơng tự nh tính chất hoá học cđa c¸c este bÐo.
Phản ứng quan trọng nhất của vinyl axetat (VAc) là phản ứng trùng hợp theo cơ chế
gốc tự do. VAc nguyên chất ở nhiệt độ thông thường trùng hợp rất chậm nhưng nếu
có tác dụng của ánh sáng hay các peroxit thì phản ứng trùng hợp xảy ra nhanh. VAc
trùng hợp cho PVAc là một chất dẻo có giá trị. Q trình trùng hợp có thể theo
phương pháp huyền phù, nhũ tương hoặc dung dịch.

nCH2

Ph¶n øng quan trọng nhất là phản ứng thuỷ phân PVAc to polyvinyl ancol
(PVA). Động học của phản ứng thuỷ phân PVAc trong dung môi 70% metanol và
30% nớc đợc mô tả bởi phơng trình:

-d[P] dt = k.[OH-].[P]. V

CH


19


Kett--noii..com kho taiti lieuli mieni phii
Trong ®ã V = 1 Di3 Dg3 ; Dg là đờng kính của cuộn polyme hình cầu,
ngợc lại Di là đờng kính bên trong cảu hình cầu polyme không tham gia phản

ứng [P] là nồng độ của PVAc.
Tốc độ của phản ứng thuỷ phân trong môi trờng đồng nhất ớt bị ảnh hởng
bởi trng lợng phân tử (TLPT) của PVAc. Ngời ta thấy rằng tốc độ phản ứng thuỷ
phân ln hơn một chút ở polyme có khối lợng phân tử thấp.
Có nhiều phơng pháp trùng hợp PVAc: Trùng hợp khối, trùng hợp trong dung
dịch, trùng hợp nhũ tơng, trùng hợp trong tớng rắn, trùng hợp bức xạ, trùng hợp nhờ
hợp phần cơ kim... Trong công nghiệp sản xuất PVAc sử dụng chủ yếu 3 phơng
pháp: trùng hợp nhũ tơng, trùng hợp trong tớng rắn, trùng hợp trong dung dịch.
PVAc làm lớp phủ thực phẩm có độ bóng cao [58]
PVAc với KLPT trung bình thấp nhất là 2000 đà đợc C quan Qun lý Dược
phẩm và Thực phẩm Hoa Kỳ FDA (Food and Drug Administation) chÊp nhËn lµ phơ
gia thùc phÈm trùc tiÕp trong kẹo cao su, một thành phần trong các lớp phủ chống
nấm cho bơ, là một chất mang axit sorbic trong lớp bọc quít, lớp phủ bằng tinh bột
sắn, thành phần trong lớp phủ trứng... PVAc cũng đợc sử dụng trong lớp phủ dợc
phẩm, đặc biệt là các lớp phủ nhả chậm. PVAc có nhiều ứng dụng cho các sản
phẩm thực phẩm và dợc phẩm, tuy nhiên việc áp dụng PVAc làm lớp phủ thực
phẩm có hiệu quả làm bóng cao, đặc biệt là đối với lớp phủ hoa quả, rau, thực
phẩm chế biến cha đợc chú ý đúng mức.

1.3. Bo quản rau quả bằng bao gói khí quyển biến đổi
1.3.1. Thiết kế và lựa chọn vật liệu
Bao gói khí quyển biến đổi là một hệ thụ động dựa trên sự cân bằng giữa tốc độ
hô hấp của sản phẩm và tốc độ thẩm thấu khí của bao gói [59]. Nhờ đó tạo ra và duy
trì mức CO2 và O2 cần thiết trong điều kiện trạng thái dừng bên trong bao gói. Giá trị
O2 và CO2 chính xác ở trạng thái dừng tùy thuộc vào khả năng trao đổi khí và tốc độ
hô hấp của sản phẩm.
Tốc độ hô hấp của sản phẩm sau thu hoạch ban đầu thường cao, giảm dần theo
thời gian bảo quản đạt tới trạng dừng là một hàm của nhiệt độ bảo quản và

20

thành phần khí quyển. Trong bao gói khí quyển biến đổi MAP thơng lượng thẩm thấu
khí được thiết kế qua bao gói đối với CO2 và O2 là lượng CO2 được sinh ra bởi sản
phẩm ở trạng thái dừng được truyền qua khí quyển bên ngồi trong khi O 2 tiêu thụ
bởi sản phẩm được cung cấp bởi khí. Oxy bên trong bao gói được tiêu thụ bởi sản
phẩm khi nó hơ hấp và một lượng gần bằng CO 2 được sinh ra, sự giảm nồng độ oxy
và tăng nồng độ CO2 tạo ra một gradient giữa khí quyển bao gói và điều kiện bên
ngồi.
Rõ ràng là để thiết kế màng MAP hiệu quả và để lựa chọn thông minh vật liệu
trao đổi khí thì điều quan trọng là phải thu được các giá trị hô hấp và độ thẩm thấu
khí đáng tin cậy đối với CO2 và O2. Đây cũng là thách thức hiện nay và sẽ được thảo
luận sau này [60].

1.3.1.1. Độ thẩm thấu của màng bao gói và thơng lượng trao đổi khí của hệ
bao gói
Trong bao gói khí quyển biến đổi MAP, u cầu về trao đổi khí có nghĩa là
thơng lượng trao đổi khí hiệu quả. Thơng lượng trao đổi khí của bao gói phụ thuộc
vào cả độ thấm của màng bao gói và diện tích bề mặt trao đổi khí của vật liệu ở một
nhiệt độ và áp suất thủy tĩnh nhất định. Một màng bao gói được xem là hiệu quả
khơng chỉ trên cơ sở độ thẩm thấu khí mà cịn là những phương pháp phân tích tích
phân cần thiết.
Thơng số tính chất quan trọng có tính chìa khóa đối với một bao gói khí quyển
biến đổi là độ chọn lọc của nó tức là tỷ lệ thấm CO 2/O2 của vật liệu bao gói. Độ chọn
lọc quyết định mối liên hệ giữa nồng của CO 2 và O2 đối với bao gói nhất định. Chỉ
khi nào độ chọn lọc của bao gói thỏa mãn được yêu cầu của sản phẩm đối với O 2 và
CO2 thì giá trị O2 và CO2 tối ưu mới có thể đạt được. Yêu cầu về độ chọn lọc của sản
phẩm lại phụ thuộc vào tỷ lệ giữa CO 2 sinh ra O2 tiêu thụ của sản phẩm đó, có nghĩa
là tỷ lệ hơ hấp và các thành phần tối ưu đối với CO2 và O2 của sản phẩm đó [61].
Độ chọn lọc có liên quan đến nhu cầu thành phần CO 2 và O2 cần thiết cho từng

loại sản phẩm và có thể được xác định theo phương trình dưới đây [61].

21


Kett--noii..com kho taiti lieuli mieni phii
S=RQ
Trong đó S là độ chọn lọc cần thiết, RQ là tỷ số hô hấp và ∆pO 2 và ∆pCO2 là
gradien áp suất riêng phần đối của khí so với mơi trường khơng khí thơng thường.
Khái niệm này chủ yếu để phân loại các vật liệu bao gói cho một sản phẩm nhất
định. Bảng 1.2, 1.3 trình bảy điều kiện thành phần khí cần thiết cho một số loại rau
quả. Ý nghĩa của các bảng này chính là tính tốn cân bằng khối lượng nên phải dựa
trên việc lựa chọn vật liệu bao gói tốt, có độ chọn lọc phù hợp với sản phẩm. Các vật
liệu sẵn có hiếm khi phù hợp với các yêu cầu cho MAP cho hầu hết các sản phẩm
(bảng 1.4) [62].
Cũng phải chỉ ra rằng độ thẩm thấu đo được nhà sản xuất không phản ánh hoạt
động màng MAP. Quá trình trao đổi khí trong màng MAP liên quan đến q trình
khuếch tán ngược dịng của các khí hỗn hợp và gradien nồng độ khí khơng phải là bất
biến [61].
Bảng 1.2. Điều kiện MA và độ chọn lọc cần thiết cho bao gói khí quyển biến đổi
đối với các loại quả

Sản phẩm
Quả
Táo
Mơ
Anh đào
Sung
Kiwi
Quả xuân đào

Quả đào
Lê
Hồng
Mận
Quả mâm xôi

22


Dâu tây
Lê tàu
Chuối
Nho
Chanh
Chanh tây
Xoài
Oliu
Cam
Đu đủ
Dứa

Bảng 1.3. Điều kiện MA và độ chọn lọc cần thiết cho bao gói khí quyển biến đổi
đối với các loại rau quả
Sản phẩm

Rau, quả
Actiso
Măng tây
Đậu nành
Bông cải xanh

Cải Brussels
Bắp cải
Dưa đỏ
Súp lơ
Cần tây
Ngô ngọt
Dưa chuột
Quả ngọt
Tỏi tây
Xà lách