Đồ án: Ảnh hưởng màng phủ CMC đến chất lượng mãng cầu ta (Annona squamosa)

Đồ án khảo sát ảnh hưởng của màng phủ Carboxymethyl Cellulose (CMC) đến chất lượng và thời gian bảo quản mãng cầu ta (Annona squamosa L.) sau thu hoạch.

• Tác giả: Nguyễn Thị Minh
• Người hướng dẫn: TS. Vũ Trần Khánh Linh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Thực Phẩm
• Đề tài: Khảo Sát Ảnh Hưởng Việc Phủ Màng Carboxymethyl Cellulose Đến Chất Lượng Mãng Cầu Ta (Annona Squamosa L.) Sau Thu Hoạch
• Loại tài liệu: Khóa Luận Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về bảo quản mãng cầu ta sau thu hoạch

Mãng cầu ta (Annona squamosa L.) là một loại trái cây nhiệt đới quý giá của Việt Nam, nổi tiếng với hương vị ngọt ngon và giàu dinh dưỡng. Tuy nhiên, sau thu hoạch, mãng cầu dễ bị hư hỏng do quá trình chín nhanh, mất nước và bị vi khuẩn tấn công. Để kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng, bảo quản mãng cầu bằng màng CMC đã trở thành giải pháp hiệu quả được các nhà khoa học khuyến cáo. Phương pháp này không chỉ giúp giữ độ tươi của trái mãng cầu mà còn bảo vệ các đặc tính dinh dưỡng quý báu, đáp ứng nhu cầu xuất khẩu và tiêu thụ trong nước.

1.1. Tầm quan trọng của bảo quản trái mãng cầu

Bảo quản mãng cầu sau thu hoạch là bước then chốt trong chuỗi sản xuất nông sản. Trái mãng cầu ta chín nhanh, dễ bị hư hỏng trong quá trình vận chuyển và bảo quản. Việc tìm ra phương pháp bảo quản hiệu quả giúp giảm tổn thất post-harvest, tăng giá trị tiêu thụ và nâng cao chất lượng sản phẩm xuất khẩu. Điều này đặc biệt quan trọng để xây dựng thương hiệu nông sản Việt trên thị trường quốc tế.

1.2. Thành phần dinh dưỡng mãng cầu cần bảo vệ

Mãng cầu ta chứa nhiều chất dinh dưỡng có giá trị: vitamin C, carbohydrate, chất xơ, canxi, phosphor và các chất khoáng khác. Trong quá trình bảo quản, các thành phần này dễ bị mất mát do quá trình chín tiếp, hô hấp và oxy hóa. Màng CMC giúp giảm thiểu những thay đổi này, đảm bảo sản phẩm duy trì giá trị dinh dưỡng và tính chất hóa học ban đầu.

II. Nguyên lý hoạt động của màng CMC trong bảo quản

Carboxymethyl cellulose (CMC) là một polymer hữu cơ được tạo ra từ cellulose tự nhiên, có khả năng tạo thành một lớp màng mỏng trên bề mặt trái mãng cầu. Lớp màng này hoạt động như một rào cản bán thấm, giúp giảm tốc độ hô hấp, hạn chế mất nước và ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn gây hư hỏng. CMC không độc hại, an toàn cho con người và được công nhận bởi các cơ quan quản lý an toàn thực phẩm trên toàn thế giới, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho bảo quản nông sản post-harvest.

2.1. Cơ chế tạo màng bảo vệ

Khi phủ dung dịch CMC lên mãng cầu, chất này sẽ tạo thành một lớp màng đồng nhất bao quanh toàn bộ bề mặt trái. Lớp màng này có tính chất bán thấm - cho phép một lượng nhất định không khí thông qua nhưng giảm đáng kể lượng hơi nước thoát ra. Điều này duy trì độ ẩm bên trong trái mãng cầu, giúp trái không bị héo héo và mất giá trị thương mại.

2.2. Ảnh hưởng đến quá trình chín và hô hấp

Màng CMC làm chậm quá trình hô hấp của mãng cầu bằng cách giảm trao đổi khí oxygen và CO2. Điều này dẫn đến chậm chém quá trình chín tự nhiên, kéo dài thời gian bảo quản. Nồng độ CMC càng cao, hiệu quả bảo quản càng tốt, nhưng cần cân bằng để đảm bảo trái không bị tích tụ các chất có hại do thiếu khí.

III. Quy trình phủ màng CMC cho mãng cầu ta

Quy trình phủ màng CMC bao gồm nhiều bước quan trọng để đảm bảo chất lượng sản phẩm. Trước tiên, mãng cầu phải được rửa sạch và sơ chế để loại bỏ bụi, lá và các tạp chất. Tiếp theo, chuẩn bị dung dịch CMC ở nồng độ phù hợp (thường từ 0,5% đến 2% tùy theo yêu cầu), sau đó nhúng hoặc phun dung dịch lên bề mặt mãng cầu. Cuối cùng, để trái khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng trước khi đóng gói. Toàn bộ quy trình này cần được thực hiện trong điều kiện vệ sinh tốt để tránh nhiễm bệnh.

3.1. Chuẩn bị và sơ chế mãng cầu

Bước đầu tiên là chọn lựa mãng cầu ở độ chín thích hợp (chín từng phần, không quá chín). Rửa sạch bằng nước sạch loại bỏ bụi bẩn, lá cây và tạp chất khác. Sau đó, sấy bề mặt để loại bỏ độ ẩm thừa, giúp dung dịch CMC dính tốt hơn và tạo lớp màng bảo vệ hiệu quả.

3.2. Pha chế dung dịch CMC tối ưu

Dung dịch CMC được chuẩn bị bằng cách hòa tan bột CMC trong nước sạch ở nhiệt độ phòng hoặc ấm. Nồng độ phù hợp dao động từ 0,5% đến 2% tùy vào mục tiêu bảo quản. Cần khuấy đều để đảm bảo CMC tan hoàn toàn, tạo dung dịch đồng nhất. Có thể thêm chất ổn định hoặc chất bảo quản khác để tăng hiệu quả, nhưng phải đảm bảo an toàn thực phẩm.

3.3. Phủ màng và sấy khô

Phủ dung dịch CMC lên mãng cầu bằng phương pháp nhúng hoặc phun. Nhúng trực tiếp trái vào dung dịch trong vài giây hoặc phun dung dịch đều lên bề mặt. Sau đó, để mãng cầu khô tự nhiên ở nhiệt độ phòng (25-30°C) trong 30-60 phút cho đến khi lớp màng chứa được hoàn toàn. Lớp màng khô này sẽ bảo vệ trái mãng cầu trong toàn bộ quá trình bảo quản.

IV. Hiệu quả bảo quản và kết quả thực nghiệm

Các nghiên cứu khoa học đã chứng minh rằng bảo quản mãng cầu bằng màng CMC cho kết quả rất tích cực. Tốc độ giảm khối lượng của trái được giảm từ 20-30% xuống còn 8-12% sau một tuần bảo quản ở nhiệt độ 25°C. Độ cứng của trái được duy trì tốt hơn, giúp trái không bị mềm quá sớm. Thành phần hóa học như tổng đường (TSS), đường tổng và đường khử được bảo tồn ở mức cao hơn so với trái không phủ màng. Màu sắc bên ngoài và bên trong trái cũng được giữ tốt hơn, không bị chuyển sang màu nâu quá nhanh. Các kết quả này chứng tỏ màng CMC là giải pháp hiệu quả cho bảo quản nông sản sau thu hoạch.

4.1. Ảnh hưởng đến độ mất nước và khối lượng

Màng CMC có khả năng giảm mất nước đáng kể cho mãng cầu. Mẫu phủ màng mất nước chậm hơn 50-60% so với mẫu không phủ. Độ giảm khối lượng được kiểm soát ở mức 8-12% sau 7 ngày bảo quản (so với 20-30% của mẫu đối chứng). Hiệu quả này tốt hơn ở nồng độ CMC cao hơn (từ 1,5-2%), nhưng cần cân nhân để tránh ảnh hưởng đến quá trình hô hấp tự nhiên của trái.

4.2. Bảo vệ tính chất hóa học và giá trị dinh dưỡng

Tổng chất khô (TSS), đường tổng và đường khử được duy trì ở mức cao hơn khi sử dụng màng CMC. Hàm lượng đường không giảm quá nhiều do quá trình hô hấp và chuyển hóa chậm lại. pH của trái cũng được ổn định tốt hơn, không bị axit hóa quá nhanh. Các chỉ tiêu này quan trọng vì quyết định hương vị, độ ngọt và giá trị tiêu dùng của sản phẩm.

4.3. Thời gian bảo quản kéo dài

Mãng cầu ta không phủ màng thường chỉ bảo quản được 5-7 ngày ở nhiệt độ phòng trước khi bị hư hỏng. Với phủ màng CMC, thời gian này có thể kéo dài đến 10-14 ngày ở 20-25°C. Ở nhiệt độ thấp hơn (15°C), sản phẩm có thể bảo quản được 15-20 ngày mà vẫn duy trì chất lượng tốt, tăng cơ hội xuất khẩu và tiêu thụ xa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU VÀ MÀNG 1. Tổng quan về mãng cầu 1. Nguồn gốc và phân loại mãng cầu a) Nguồn gốc Mãng cầu (Annona squamosa L.) có nguồn gốc từ Nam Mỹ và Tây Ấn, thuộc họ Annonaceae. Mãng cầu thích hợp trồng ở khí hậu nóng khô [19].

Cây mãng cầu có chiều cao khoảng 3-6 m với tán không đều và cành cây ngoằn ngoèo. Vỏ cây mỏng và xám [20]. Các cây của họ Annonaceae có lá đơn giản, rìa mịn được sắp xếp xen kẽ thành hai hàng dọc theo cành cây. Hoa có sáu cánh màu nâu, vàng hoặc xanh lục, nhị hoa sắp xếp theo hình xoắn ốc.

Quả thuộc nhóm quả mọng. Hoa ở một số loài được sinh ra trực tiếp trên cành lớn hoặc trên thân cây. Lá và gỗ thường có mùi thơm [21]. Phân loại Loài Annona squamosa L.

thuộc nhóm trái cây có nhiều thịt quả, phổ biến nhất trong số đó bao gồm: Annona muricata (mãng cầu xiêm): có nguồn gốc ở miền bắc Nam Mỹ hoặc vùng Caribbean và hiện được trồng rộng rãi quanh vùng nhiệt đới và Florida. Loại mãng cầu này có quả lớn, kích thước 15-30 x 10-20 cm và nặng tới 3 kg. Bên trong thịt quả chứa nhiều hạt. Khi chín được sử dụng trực tiếp hoặc được dùng sản xuất nước trái cây, kem hoặc món tráng miệng [22].

Mãng cầu xiêm (Annona muricata) 4 Annona cherimolia (mãng cầu tây): một loài cây bản địa ở thung lũng Andean của Ecuador và Peru. Trái hình tròn, hình trái tim, màu xanh lá cây, phổ biến nhất ở Peru và được cho là ngon nhất trong tất cả các loại Annonas. Quả chỉ phát triển tốt ở những vùng có vị trí cao [22]. Mãng cầu tây (Annona cherimolia) Annona squamosa (mãng cầu ta): quả nhỏ, có nguồn gốc từ Caribbean, được trồng quanh vùng nhiệt đới và thường được ăn trực tiếp khi chín thay vì chế biến [22].

Mãng cầu ta (Annona squamosa) 1. Mãng cầu ta (Annona squamosa) Mãng cầu ta Annona squamosa được phân loại khoa học theo Bảng 1. squamosa luôn cao từ 3-8 m. Lá thuôn dài từ 6-17 cm và rộng 3-5 cm, xếp xen kẽ trên cuống lá ngắn; vỏ cây mỏng, màu xám, hoa màu xanh lục, rũ xuống, quả có thể hình tròn, hình trái tim, hình trứng hoặc hình nón, đường kính 5-10 cm, có nhiều mắt tròn; hạt 1.6 cm dài, thuôn, mịn, sáng bóng, đen hoặc nâu sẫm [23].

Đường kính quả khoảng 5-20 cm. Bên ngoài được bao bọc bởi lớp vỏ dày với các mắt quả hình đa giác, tương ứng với các lá noãn hợp nhất mà quả được hình 5 thành. Quả chín có màu vàng nhạt hoặc xanh nhạt, bên ngoài vỏ mềm dễ dàng tách ra dọc theo các đường giữa các mắt. Thịt có màu trắng, mềm và mọng nước với hương vị nhẹ, dễ chịu [24].

Annona squamosa phát triển tốt ở vùng đất sâu, màu mỡ trung bình. Nhiệt độ thấp và lượng mưa dư thừa trong quá trình ra hoa và đậu quả ảnh hưởng đến kích thước và chất lượng của quả. Nhân giống thường bằng hạt hoặc đôi khi bằng cách ghép [10]. Phân loại khoa học [24] Loài Annona squamosa Chi Annona Họ Annonaceae Bộ Magnoliales Lớp Magnoliopsida Ngành Spermatophyta Giới Plantae 1.

Thành phần hóa họccủa mãng cầu ta Giá trị dinh dưỡng của mãng cầu trên 100g thịt quả tươi được trình bày trong Bảng 1. Nhìn chung, đây là loại trái cây có hàm lượng đường cao và rất giàu calo [25]. Thành phần hóa học của quả mãng cầu (trên 100g thịt quả tươi) [* [26] [27]] Thành phần Hàm lượng Năng lượng 95-110 Kcal Nước 70-80% Đường 18-24% Protein 1-2% Lipid tổng 0.8% Vitamins Pantothenic acid (B5) 0.24 mg Vitamin A 0-6 IU 6 Vitamin C 10-300 mg Thiamin (Vitamin B1) 0.883 mg Folate 14 μg Khoáng Ca 24 mg Fe 0.6 mg Mg 21 mg P 32 mg K 247 mg Na 9 mg Zn 0. Như trình bày ở Bảng 1.3, ngoài các thành phần dinh dưỡng cơ bản, mãng cầu chứa hàm lượng vitamin C tương đối cao.

Đây là chất chống oxy hóa, giúp ngăn ngừa nhiều bệnh, tăng cường hệ thống miễn dịch. Những biến đổi của trái mãng cầu trong quá trình chín a) Tốc độ hô hấp Khả năng hô hấp là một quá trình thiết yếu của sự trao đổi chất xảy ra ở sản phẩm thực vật tươi sau thu hoạch [29]. Hô hấp được mô tả là sự oxy hóa các phân tử phức tạp có trong tế bào (như tinh bột, đường và axit hữu cơ) thành các phân tử đơn giản hơn (như carbon dioxide và nước). Mãng cầu ta là loại quả thuộc nhóm climacteric, là loại trái cây có quá trình chín đi kèm với sự gia tăng tốc độ hô hấp [30].

Theo nghiên cứu của Vishnu Prasanna và cộng sự (2000), tốc độ hô hấp của mãng cầu ta cao ở nhiệt độ 25°C và giảm khi nhiệt độ bảo quản giảm [31]. Tốc độ hô hấp của mãng cầu tỉ lệ thuận với sự sinh ra carbon dioxide và ethylene. Tốc độ hô hấp cao tương đương với hàm lượng CO2 đạt 243,1 mL/kg/giờ sau 3 ngày thu hoạch [33]. b) Sự sản sinh ethylene 7 Ethylene là một loại hormone mà một lượng nhỏ cũng có thể tác động lớn đến sự chuyển hóa tế bào kể cả quá trình chín của quả.

Ethylene được sinh ra ở Annona sau quá trình hô hấp khoảng một ngày theo báo cáo của Broughton và Guat [34]. Trong quá trình chín của mãng cầu ta, ethylene có xu hướng tăng đến một giá trị nhất định và sau đó giảm xuống [32]. Tỷ lệ ethylene ở giai đoạn trưởng thành (2,77 μL kg/giờ) cao hơn đáng kể so với giai đoạn chưa trưởng thành (0,054 μL kg/ giờ) [35]. Quá trình trao đổi chất mạnh mẽ được biểu hiện thông qua độ cứng, hàm lượng TSS, hàm lượng axit citric, anthocyanin và giá trị pH [33].

Ở ngày 3÷4 của quá trình bảo quản, hàm lượng carbon dioxide và ethylene có thể đạt giá trị cực đại [36], [32]. c) Sự biến đổi thành phần carbohydrate Hình 1. Sơ đồ chuyển hóa carbohydrate Tinh bột được chuyển hóa thành đường trong quá trình sinh trưởng và phát triển của quả là biểu hiện điển hình của quá trình chín. Khi chưa chín, trái mãng cầu rất giàu tinh bột, thịt quả có kết cấu cứng chắc.

Khi quả chín, hàm lượng tinh bột giảm, lượng đường tổng tăng lên quả cũng trở nên mềm hơn. Khi quả chín, hàm lượng sucrose chỉ tăng nhẹ, trong khi fructose và glucose tăng nhiều hơn và trở thành loại đường chiếm ưu thế trong quả mãng cầu chín (80-90%) [37]. Sơ đồ tổng quát của quá trình chuyển hóa carbohydrate được thể hiện ở hình 1. d) Các biến đổi khác 8 Ngoài những thay đổi về thành phần carbohydrate, axit hữu cơ và protein, thành phần dinh dưỡng của trái cây còn bị thay đổi do sự hình thành các hợp chất mới hoặc sự thoái hóa của các hợp chất.

Khi quá trình sinh hóa và vật lý xảy ra hương vị, màu sắc và kết cấu cũng thay đổi. Màu sắc Màu sắc cũng là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ chín của quả. Ở cherimoya (Annona cherimola), atemoya (Annona cherimoya X A. squamosa), mãng cầu ta (Annona squamosa) và Annona reticulata, vỏ quả sẽ thay đổi từ xanh đậm sang xanh nhạt hoặc vàng xanh khi chín [38].

Tuy nhiên khi quả chín quá mức, vỏ quả sẽ chuyển thành màu nâu đen. Kết cấu Sau khi thu hoạch, mãng cầu ta (Annona squamosa) sẽ chín và mềm trong vài ngày (trung bình 3÷4 ngày) khi bảo quản ở nhiệt độ phòng. Quả bị mềm phần lớn là do những thay đổi trong cấu trúc và thành phần thành tế bào [39]. Hoạt động của amylase sẽ tăng lên trong quá trình chín, dẫn đến tinh bột gần như bị thủy phân hoàn toàn thành đường tự do, do đó nới lỏng cấu trúc tế bào và làm mềm quả [40].

Kết cấu quả sẽ mềm đến mức ăn được và tiếp tục mềm nhũn và trở nên kém hấp dẫn khi tiếp tục bảo quản. Hương vị Tương tự như màu sắc, hương thơm cũng là chỉ tiêu đánh giá quan trọng đối với chất lượng ở hầu hết các loại trái cây. Hương thơm đặc trưng ở từng loại trái cây là do nhiều hợp chất hữu cơ dễ bay hơi được tổng hợp trong quá trình chín. Các chất dễ bay hơi trong đó có ethylene (khoảng 50-75%), tuy nhiên ethylene không góp phần vào hương thơm trái cây [41].

Ở giai đoạn đầu của quá trình chín, mãng cầu hầu như không có sự thay đổi về hương thơm đáng kể. Khi quả bắt đầu chín mùi hương ngày càng rõ rệt. Công dụng của mãng cầu ta a. Sản xuất sản phẩm thương mại Quả mãng cầu thường chín sau 3-4 ngày, có thịt quả trắng, vị ngọt thanh.

Do tốc độ hô hấp cao, quả bị mềm rất nhanh và khó tiêu thụ. Để ngăn chặn những mất mát và giữ chất lượng dinh dưỡng, mãng cầu có thể được chế biến thành các sản phẩm khác nhau như nước trái cây, mứt, thạch, bột, rượu, kẹo [42], [43]. Lợi ích đối với sức khỏe 9 Mãng cầu có thể bổ sung vào chế độ ăn uống giúp hạn chế các vấn đề về hô hấp. Quả chứa vitamin B6 hỗ trợ hệ thống miễn dịch tránh nhiễm trùng ống phế quản [44].

Nó còn chứa nhiều chất xơ giúp ngăn ngừa bệnh tiểu đường loại 2 [44]. Mãng cầu cũng chứa vitamin A, vitamin C giúp da và tóc khỏe. Ngoài ra, mãng cầu còn rất giàu hàm lượng kali và magie, giúp bảo vệ cơ thể khỏi các bệnh tim mạch và huyết áp [25]. Tổng quan về CMC 1.

CMC Tại Đức CMC được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1918 và được thương mại hóa vào đầu năm 1920 [45]. CMC tinh khiết có dạng bột, màu từ trắng đến vàng ngà, không mùi, không vị và tan trong nước [46]. CMC được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như: thực phẩm, dược phẩm (kem đánh răng), mỹ phẩm (kem, nước hoa), chất tẩy rửa, chất bôi trơn, chất kết dính và chất nhũ hóa [47], [48]. CMC được sản xuất từ nhiều nguồn cellulose khác nhau như vỏ sầu riêng, bột củ cải đường, thân cây chuối Cavendish và vỏ đu đủ [47].

CMC có thể được sử dụng để tăng độ nhớt, kiểm soát sự mất nước và duy trì các đặc tính lưu biến trong một số loại sản phẩm khi có sự thay đổi các điều kiện như: nhiệt độ, hàm lượng muối và áp suất cao [49]. a) Cấu trúc CMC là một polysaccharide mạch thẳng, dài được tạo ra khi gắn thêm nhóm carboxymethyl vào phân tử cellulose [50], [51].