Ảnh hưởng của độ deacetyl của chitosan đến khả năng bảo quản na (annona squamosa l.)

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 04/2008 17 ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ DEACETYL CỦA CHITOSAN ĐẾN KHẢ NĂNG BẢO QUẢN NA (Annona squamosa L.) STORAGE OF SUGAR-APPLES (Annona squamosa L.) USING CHITOSAN AS AFFECTED BY DEGREE OF DEACETYLATION Nguyễn Thị Hằng Phương 1,*, Trang Sĩ Trung 2, Willem F. Stevens3 1 Trường Đại học Tiền Giang 2 Trường Đại học Nha Trang 3 Đại học Mahidol, Thái Lan Tóm tắt Na được thu hoạch và bảo quản ngay khi chúng đạt đến độ chín thu hoạch. Na được xử lý bằng dung dịch chitosan 1% với độ deacetyl khác nhau (75, 86 và 94 %) và để khô tự nhiên. Sau đó, mỗi quả được bao màng PE có độ dày 0.04mm và bảo quản ở 100C. Các kết quả cho thấy dung dịch chitosan 1% với độ deacetyl 75 % cho phép duy trì chất lượng và kiểm soát cường độ hô hấp, tốc độ chín của quả tốt hơn các dung dịch chitosan ở độ deacetyl cao hơn. Giá trị cảm quan và dinh dưỡng của na vẫn được duy trì trong thời gian bảo quản 12 ngày ở 100C. Từ khóa: chitosan, độ deacetyl hóa, na, Annona squamosa, bảo quản. Abstract Sugar apple fruits were harvested and stored immediately when they reached harvesting maturity. Sugar apples were dipped in 1% chitosan with different degree of deacetylation (75%, 86% and 94%) and were then air-dried. Each fruit was packed with PE film with 0.04mm thickness and stored at 100C. The results revealed that coating sugar apples with 1% chitosan with 75% degree of deacetylation could better maintain the quality of the fruit and control the respiration rate and ripening of sugar apple fruit than coating with 1% chitosan with 86% and 94% degree of deacetylation. Sensory and nutrient quality of sugar apple fruits could be maintained through a storage period of 12 days at 100C. I. ĐẶT VẤN ĐỀ Theo số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn trong năm 2000 sản lượng rau quả của Việt Nam đạt gần 10 triệu tấn. Trong đó, rau quả chế biến được khoảng 6%, xuất khẩu 1,3% tổng sản lượng hàng năm [1], [2]. Những con số thống kê trên nói lên sự không tương xứng giữa sản xuất và xuất khẩu cũng như sự hạn chế trong công nghệ bảo quản, chế biến rau quả của nước ta. Na (Annona squamosa L.) là một trong những họ trái cây phổ biến ở Việt Nam. Na được xếp vào loại trái cây có tiềm năng xuất khẩu lớn. Tuy nhiên, sự thay đổi chất lượng xảy ra rất nhanh trong quả này sau thu hái 2 – 3 ngày [3]. Do đó, để mở rộng thị trường tiêu thụ na thì việc kéo dài thời gian bảo quản và hạn chế các biến đổi bên ngoài và bên trong của na là rất quan trọng. Chitosan là một polymer sinh học được ứng dụng nhiều trong bảo quản trái cây sau thu hoạch [4;5] nhờ tính chất tạo màng bảo vệ quả, chống mất nước, làm giảm quá trình hô hấp của quả. Tuy nhiên, tính chất của chitosan phụ thuộc rất lớn vào độ deacetyl hóa [6]. Vì vậy, mục đích của đề tài này là nghiên cứu khả năng VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 04/2008 18 bảo quản na nhằm kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng bởi chitosan có độ deacetyl khác nhau. II. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng và vật liệu - Chitosan dùng trong nghiên cứu được tách chiết từ vỏ tôm sú (Penaeus monodon) được sản xuất tại trường Đại học Nha Trang với độ deacetyl hóa: 75%, 86% và 94%, hàm lượng protein và tro < 1%, độ ẩm 10%. - Màng bao PE loại “Fresh wrap” do Thái Lan sản xuất, có chiều dày 0.04mm có tính đàn hồi cao. - Quả na dùng trong nghiên cứu thuôc giống na dai được trồng tại trang trại cây ăn quả ở huyện Hòa Thành, tỉnh Tây Ninh. 2.2. Phương pháp nghiên cứu - Na được thu hái trên cùng trên cùng một vườn, trong cùng một giống với cùng thời điểm và các điều kiện chăm sóc như nhau. Chọn những quả đạt độ chín thu hái. Loại bỏ các quả dập nát, có vết nứt, vết thâm đen hoặc nhiều rệp sáp. Na được cắt ngắn cuống, rửa sạch bằng nước máy, để khô trong không khí, sau đó được xử lý bằng dung dịch chitosan 1% với độ deacetyl hóa khác nhau (75%DD, 86%DD, 94%DD). Để khô tự nhiên và tiếp theo mỗi quả sẽ được bao màng bao PE. Mẫu đối chứng (ĐC) không xử lý qua dung dịch chitosan mà chỉ bao màng PE. Mỗi chế độ xử lý lập lại 3 lần, mỗi lần 20 – 25 quả. - Phân tích các chỉ tiêu hóa sinh bằng các phương pháp của AOAC. Sự thay đổi cường độ màu của vỏ được đo bằng máy đo màu Minolta Chroma Meter CR-400. Xác định tỷ lệ hao hụt khối lượng của na trong quá trình bảo quản so với khối lượng ban đầu dùng phương pháp cân. Cường độ hô hấp được đo bằng máy chuyên dụng. - Số liệu báo cáo là trung bình của 3 lần phân tích. Kết quả được phân tích thống kê bằng phần mền Excel, sử dụng ANOVA. Giá trị của p < 0,05 được xem là có ý nghĩa về mặt thống kê. III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Sự thay đổi cường độ màu (CĐM) ở vỏ na trong thời gian bảo quản bằng chitosan có độ deacetyl khác nhau Sự thay đổi CĐM vỏ quả được đặc trưng bởi giá trị L và độ Hue vỏ quả. Kết quả cho thấy theo thời gian bảo quản thì giá trị L giảm ở tất cả các mẫu, có nghĩa là độ sáng trên vỏ giảm dần do quá trình biến nâu. Tuy nhiên, các mẫu quả có xử lý chitosan thì có giá trị L cao hơn rõ rệt so với mẫu đối chứng (ĐC). Ngoài ra, xử lý na bằng dung dịch chitosan 75% độ deacetyl hóa (DD) thì vỏ quả có giá trị L cao hơn loại chitosan 86 và 94% DD (Hình 1). Sự thay đổi CĐM còn thể hiện qua độ Hue của vỏ quả và kết quả được trình bày ở Hình 2. Tương tự, độ Hue vỏ quả giảm theo thời gian bảo quản, tuy nhiên, na được xử lý bằng dung dịch chitosan 75% DD có độ Hue cao hơn các quả được xử lý bằng dung dịch chitosan có DD cao. ĐC có giá trị độ Hue thấp hơn và tốc độ giảm nhanh hơn so với na ở các mẫu bao chitosan. Khi xét tới ảnh hưởng của độ deacetyl của chitosan, kết quả cho thấy na được bảo quản bằng chitosan với DD 75% có tốc độ giảm giá trị độ Hue chậm, bề mặt quả sáng bóng hơn so na xử lý bằng hai loại chitosan còn lại. Độ Hue ở loại DD 94% giảm nhanh và nhiều hơn. Điều này hoàn toàn hợp lý vì theo Trung và cộng sự thì loại chitosan có độ deacetyl càng thấp thì màng chitosan có khả năng hút ẩm càng cao do độ rắn phân tử (crystallinity) thấp [7]. Ngoài ra, màu sắc của na bảo quản bằng màng chitosan sáng bóng hơn do màng chitosan hạn chế quá trình oxy hóa vỏ quả. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 04/2008 19 0 50 100 150 200 250 0 3 6 9 12 Thời gian bảo quản (ngày) Cư ờ n g đ ộ hô hấ p (m l O 2/k g/ ph út ) ĐC 75% DD 86% DD 94% DD 0 1 2 3 4 5 6 0 3 6 9 12 Thời gian bảo quản (ngày) Tỷ lệ HH KL (% ) ĐC 75% DD 86% DD 94% DD 70 80 90 100 110 0 3 6 9 12 Thời gian bảo quản (ngày) Đ ộ Hu e ĐC 75% DD 86% DD 94% DD 30 35 40 45 50 55 60 0 3 6 9 12 Thời gian bảo quản (ngày) G iá tr ị L ĐC 75% DD 86% DD 94% DD 3.2. Tỷ lệ hao hụt khối lượng (HHKL) của na trong quá trình bảo quản bằng chitosan có độ deacetyl khác nhau Trong quá trình bảo quản, na bị giảm trọng lượng do sự thoát hơi nước và do quá trình hô hấp của quả. Kết quả cho thấy, tỷ lệ hao hụt khối lượng ở tất cả các mẫu đều tăng lên theo thời gian bảo quản nhưng các mẫu bảo quản bằng dung dịch chitosan có tỷ lệ HHKL thấp hơn nhiều so với mẫu ĐC. Ngoài ra, na được bảo quản bằng chitosan 75% DD có tỷ lệ HHKL thấp hơn các mẫu bảo quản bằng chitosan 86% DD và chitosan 94% DD. Điều này chứng tỏ độ deacetyl của chitosan có ảnh hưởng đến tỷ lệ HHKL của na do khả năng giữ nước của chitosan 75% DD cao hơn 1,5 lần so với chitosan 86% và 94% DD [7]. Hình 1. Sự thay đổi giá trị L của vỏ quả trong thời gian bảo quản khi bảo quản bằng chitosan có độ deacetyl khac nhau Hình 2. Sự thay đổi độ Hue của vỏ quả trong thời gian bảo quản khi bảo quản bằng chitosan có độ deacetyl khac nhau Hình 3. Tỷ lệ HHKL của na trong thời gian bảo quản khi bảo quản bằng chitosan có độ deacetyl khac nhau Hình 4. Cường độ hô hấp của na trong thời gian bảo quản khi bảo quản bằng chitosan có độ deacetyl khac nhau Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 04/2008 20 0.00 0.04 0.08 0.12 0.16 0.20 0 3 6 9 12 Thời gian bảo quản (ngày) Hà m lư ợ n g ac id to àn ph ần (% ) ĐC 75% DD 86% DD 94% DD 0 5 10 15 20 25 30 0 3 6 9 12 Thời gian bảo quản (ngày) Hà m lư ợ n g đ ư ờ n g tổ n g số (% ) ĐC 75% DD 86% DD 94% DD 3.3. Cường độ hô hấp (CĐHH) của na trong quá trình bảo quản bằng chitosan có độ deacetyl khác nhau Hô hấp là quá trình sinh học cơ bản tất yếu xảy ra khi quả còn đang trên cây hay đã được thu hoạch. Để kéo dài thời gian bảo quản thì nhất thiết phương pháp bảo quản phải có tác dụng kìm hãm quá trình hô hấp của quả. Kết quả thực nghiệm cho thấy na được bảo quản bằng chitosan có CĐHH thấp hơn so với mẫu đối chứng (Hình 4). Tuy nhiên, sự ức chế CĐHH của na khi sử dụng 3 loại chitosan có độ deacetyl là gần giống nhau. Kết quả này có thể do bề mặt quả na có độ sần sùi cao, có nhiều khe nên khi nhúng vào dung dịch chitosan để tạo màng thì màng hình thành có độ kín không cao và dẫn đến sự khác biệt về tính chất thấm khí của màng chitosan có độ deacetyl khác nhau không thể hiện rõ trong trường hợp này. 3.4. Biến thiên hàm lượng đường tổng số (HLĐTS) và hàm lượng acid toàn phần (HLATP) của na trong thời gian bảo quản bằng chitosan có độ deacetyl khác nhau Kết quả cho thấy hàm lượng đường tổng số tăng lên trong suốt quá trình bảo quản đối với na được bảo quản bằng chitosan và mẫu đối chứng. Điều này thể hiện quá trình chín tiếp sau thu hoạch của na –loại quả hô hấp đột biến (climacteric). Sự gia tăng hàm lượng đường tổng số là do sự chuyển hóa tinh bột thành các loại đường hòa tan như sucrose, fructose và glucose. Sự chuyển hóa tinh bột thành đường hòa tan cũng được Vishnu và cộng sự công bố (2000) [9]. Tuy nhiên, na được xử lý bằng dung dịch chitosan có hàm lượng đường tổng số trong suốt quá trình bảo quản thấp hơn so với mẫu đối chứng, điều này thể hiện việc bao màng chitosan đã làm chậm quá trình của na. Bên cạnh đó, na được bảo quản bằng chitosan 75% DD có biến thiên hàm lượng đường là nhỏ nhất, thấp hơn các mẫu bảo quản bằng chitosan có độ deacetyl cao (86% và 94%). Kết quả này cho thấy chitosan 75% DD kiểm soát quá trình chín tốt nhất. Khi xét tới biến thiên của hàm lượng acid toàn phần của na trong thời gian bảo quản, kết quả nghiên cứu ghi nhận sự tăng lên trong thời gian đầu của quá trình bảo quản (6-9 ngày), sau đó có chiều hướng giảm xuống (Hình 6). Kết quả này phù hợp với kết quả của Vishnu và Hình 5. Biến thiên HLĐTS của na trong thời gian bảo quản bằng chitosan có độ deacetyl khac nhau Hình 6. Biến thiên HLATP của na trong thời gian bảo quản bằng chitosan có độ deacetyl khac nhau Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 04/2008 21 cộng sự (2000) khi nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ bảo quản đến quá trình chín và chất lượng của na [9]. Sự gia tăng hàm lượng acid trong quá trình bảo quản ở giai đoạn đầu thì hơn khác với các loại quả khác vì độ chua của quả nhìn chung có xu hướng giảm xuống theo thời gian bảo quản. Tuy nhiên, đối với các loại quả thuộc họ mãng cầu, Yamashita và cộng sự đã ghi nhận tăng lên của hàm lượng acid toàn phần khi bảo quản atemoya - một loại quả thuộc họ mãng cầu [8]. Na bảo quản bằng chitosan có độ tăng hàm lượng acid toàn phần thấp hơn mẫu đối chứng. Na bảo quản bằng chitosan 75% DD có thể kiểm soát được quá trình biến thiên hàm lượng acid toàn phần tốt nhất. IV. KẾT LUẬN Chitosan với độ deacetyl 75% DD có thể sử dụng để bảo quản na tốt hơn chitosan có độ deacetyl cao (86%; 94%). Na được xử lý bằng dung dịch chitosan 1% với mức deacetyl 75%, kết hợp bao gói bằng màng film PE có độ dày 0,04mm, bảo quản ở 100C làm chậm quá trình chín, giảm cường độ hô hấp và có thể kéo dài thời gian bảo quản đến 12 ngày mà vẫn duy trì được giá trị cảm quan và dinh dưỡng. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Trần Quang Bình, Lê Doãn Liên, Bùi Kim Khanh, 1995. Nghiên cứu sử dụng chitosan để bảo quản cam ở Việt Nam. Tạp chí Nông Nghiệp, Công nghiệp thực phẩm, số 6, 220-221. 2. Trần Băng Diệp, Nguyễn Duy Lâm, Trần Minh Quỳnh, 2000. Nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan tới một số vi sinh vật gây thối quả trong bảo quản sau thu hoạch. Tạp chí KHKT Rau Hoa Quả, 2, 23-27. 3. Benassi, G., Correa, G.A.S.F., Kluge, R.A., Jacomino, A.P., 2003. Shelf life of custard apple treated with 1-Methylciclopropene – an antagonist to the ethylene action. Brazilian Archives of Biology and Technology, 46, 115-119. 4. Jiang, Y., Li, Y., 2001. Effects of chitosan coating on postharvest life and quality of longan fruit. Food Chemistry, 73, 139-143. 5. Kittur, F.S., Saroja, N., Tharanathan, H. R. N, 2001. Polysaccharide-based composite coating formulations for shelflife extension of fresh banana and mango. Eur. Food Res. Technol., 213, 306-311. 6. Lurie, S., Crisosto, C.H., 2005. Chilling injury in peach and nectarine. Postharvest Biology and Technology, 37, 195-208. 7. Trung, T.S., Thein-Han, W.W., Qui, N.T., Ng, C.H., Stevens, W.F., 2006. Functional characteristics of shrimp chitosan and its membranes as affected by the degree of deacetylation. Bioresource Technology, 97, 659–663. 8. Yamashita, F., et al, 2002. Effects of packaging and temperature on postharvest of atemoya. Rev. Bras., Jaboticabal – SP, 24, 658-660. 9. Vishnu Prasanna, K.N., Sudhakarda Rao, D.V., 2000. Effect of storage temperature on ripening and quality of custard apple (Annona squamosa L.) fruits. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 75, 546-550.