Nghiên Cứu Phương Pháp Bảo Quản Thanh Long Ruột Trắng Bằng Màng Gelatin Kết Hợp Chất Kháng Khuẩn

Nghiên cứu bảo quản thanh long ruột trắng bằng màng gelatin và các chất kháng khuẩn, nâng cao chất lượng và thời gian bảo quản sản phẩm.

• Tác giả: Trần Thị Thanh Hảo
• Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Thị Thu Hương
• Trường học: Trường Đại Học Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học
• Đề tài: Bảo Quản Thanh Long Ruột Trắng Bằng Màng Gelatin Và Chất Kháng Khuẩn
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về cây thanh long
• 1.1.1. Nguồn gốc và phân loại
• 1.1.2. Đặc điểm thực vật
• 1.1.3. Đặc điểm sinh thái
• 1.1.4. Thành phần dinh dưỡng của thanh long
• 1.1.5. Một số sâu, bệnh và rối loạn sinh lý trên cây thanh long
• 1.2. Sự biến đổi của quả thanh long sau thu hoạch
• 1.2.1. Biến đổi vật lý
• 1.2.2. Sự biến đổi sinh lý – sinh hóa
• 1.2.3. Một số phương pháp bảo quản quả thanh long được sử dụng hiện nay
• 1.2.3.1. Xử lý nhiệt trước khi bảo quản
• 1.2.3.2. Bảo quản nhiệt độ thấp
• 1.3. Tình hình xuất khẩu thanh long
• 1.4. Bảo quản rau quả bằng phương pháp phủ màng
• 1.4.1. Đặc điểm và vai trò
• 1.4.2. Các thành phần của màng bảo quản trái cây
• 2. CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 2.2. Đối tượng, vật liệu nghiên cứu
• 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.3. Thiết bị và dụng cụ
• 2.4. Bố trí thí nghiệm
• 2.4.1. Phương pháp bố trí nghiệm
• 2.4.2. Thí nghiệm 1: Xác định độ chín của thanh long ruột trắng
• 2.4.3. Thí nghiệm 2: Xác định phương pháp tiền xử lý thích hợp cho thanh long ruột trắng
• 2.4.4. Thí nghiệm 3: Xác định nồng độ gelatin - nano bạc thích hợp cho thanh long ruột trắng
• 2.4.5. Thí nghiệm 4: Xác định nồng độ gelatin - nano bạc và acid lactic thích hợp tạo màng cho thanh long ruột trắng
• 2.5. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Xác định độ chín thu hái phù hợp của thanh long ruột trắng
• 3.2. Kết quả xác định dung dịch rửa thích hợp của quả thanh long ruột trắng
• 3.3. Xác định nồng độ gelatin và nano bạc thích hợp cho quá trình bảo quản thanh long ruột trắng
• 3.4. Xác định nồng độ gelatin- nano bạc và acid lactic thích hợp tạo màng cho thanh long ruột trắng
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về bảo quản thanh long

Bảo quản thanh long ruột trắng là một vấn đề quan trọng trong ngành nông sản, đặc biệt là trong bối cảnh xuất khẩu ngày càng gia tăng. Việc sử dụng màng gelatin kết hợp với chất kháng khuẩn không chỉ giúp kéo dài thời gian bảo quản mà còn đảm bảo an toàn thực phẩm cho người tiêu dùng. Theo nghiên cứu, bảo quản thanh long bằng phương pháp này có thể kéo dài thời gian bảo quản lên đến 30 ngày mà không làm giảm chất lượng sản phẩm. Điều này rất quan trọng trong việc giảm thiểu thất thoát sau thu hoạch, một vấn đề lớn trong ngành nông nghiệp hiện nay.

1.1. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng màng bao bọc thực phẩm có thể giúp bảo quản trái cây hiệu quả. Các nghiên cứu trong nước như của Nguyễn Thụy Anh Thy (2008) đã áp dụng màng Fresh seah để bảo quản thanh long. Ngoài ra, nghiên cứu của Nguyễn Thị Thúy Liễu (2017) đã chứng minh hiệu quả của màng chitosan-nano bạc trong việc nâng cao chất lượng bảo quản thanh long. Các nghiên cứu quốc tế cũng cho thấy chất kháng khuẩn từ nano bạc có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn, từ đó giúp bảo quản trái cây tốt hơn.

II. Phương pháp bảo quản thanh long

Phương pháp bảo quản thanh long ruột trắng bằng màng gelatin kết hợp với chất kháng khuẩn đã được nghiên cứu và áp dụng. Màng gelatin không chỉ tạo ra một lớp bảo vệ vật lý mà còn có khả năng kháng khuẩn, giúp ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây hại. Việc sử dụng chất kháng khuẩn như nano bạc trong màng gelatin đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm thiểu thất thoát thoát sau thu hoạch. Nghiên cứu cho thấy rằng việc kết hợp này không chỉ kéo dài thời gian bảo quản mà còn giữ được chất lượng dinh dưỡng của thanh long.

2.1. Hiệu quả của màng gelatin

Màng gelatin có khả năng tạo ra một môi trường kín, giúp giảm thiểu sự tiếp xúc của thanh long với không khí và vi sinh vật. Theo nghiên cứu, việc sử dụng màng gelatin có thể giảm thiểu sự mất nước và duy trì độ tươi ngon của trái cây. Điều này đặc biệt quan trọng trong việc bảo quản thanh long, một loại trái cây dễ bị hư hỏng sau thu hoạch. Các thử nghiệm cho thấy rằng thanh long được bảo quản bằng màng gelatin có chất lượng tốt hơn so với các phương pháp bảo quản truyền thống.

III. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng màng gelatin kết hợp với chất kháng khuẩn không chỉ giúp kéo dài thời gian bảo quản mà còn đảm bảo an toàn thực phẩm. Các mẫu thanh long được bảo quản bằng phương pháp này cho thấy chất lượng tốt hơn, ít bị hư hỏng và giữ được hương vị tự nhiên. Điều này mở ra cơ hội cho việc xuất khẩu thanh long sang các thị trường khó tính, nơi yêu cầu cao về chất lượng và an toàn thực phẩm. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ mang lại lợi ích kinh tế cho nông dân mà còn góp phần nâng cao giá trị nông sản Việt Nam trên thị trường quốc tế.

3.1. Ứng dụng trong ngành nông sản

Việc áp dụng màng gelatin và chất kháng khuẩn trong bảo quản thanh long có thể được mở rộng ra nhiều loại trái cây khác. Công nghệ này không chỉ giúp bảo quản trái cây tươi lâu hơn mà còn giảm thiểu việc sử dụng hóa chất độc hại trong bảo quản. Điều này phù hợp với xu hướng tiêu dùng hiện đại, nơi người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến sức khỏe và an toàn thực phẩm. Các nhà sản xuất có thể áp dụng công nghệ này để nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Thanh long (Hylocereus undatus) là một trong những loại cây ăn quả nhiệt đới có giá trị dinh dưỡng cao, chứa nhiều vitamin, khoáng chất và hợp chất chống oxy hóa tự nhiên lycopene. Tại Việt Nam, thanh long là mặt hàng nông sản xuất khẩu chủ lực, trong đó tỉnh Bình Thuận là vùng chuyên canh lớn nhất cả nước với diện tích canh tác năm 2015 đạt 19.085 ha thuộc 16.000 hộ nông dân, sản lượng toàn tỉnh năm 2012 đạt 360.000 tấn. Tuy nhiên, thanh long ruột trắng sau thu hoạch có hàm lượng nước cao (85,3%), dễ bị hao hụt khối lượng tự nhiên, thối nhũn và nhiễm vi sinh vật gây hại, gây tổn thất lớn về mặt thương phẩm.

Thực tế bảo quản thanh long tại Việt Nam chủ yếu dựa vào hóa chất tổng hợp hoặc xử lý nhiệt, tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn vệ sinh thực phẩm và ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Trước nhu cầu tìm kiếm các giải pháp bảo quản an toàn sinh học, phương pháp phủ màng mỏng có nguồn gốc tự nhiên kết hợp các tác nhân kháng khuẩn là một hướng tiếp cận cần thiết nhằm kiểm soát trao đổi khí, ức chế vi sinh vật và kéo dài thời gian lưu trữ. Đề tài "Nghiên cứu bảo quản thanh long ruột trắng bằng màng gelatin kết hợp với một số chất có khả năng kháng khuẩn" được thực hiện nhằm giải quyết bài toán kỹ thuật này.

Mục tiêu nghiên cứu tổng quát của đồ án là sử dụng phương pháp tạo màng có hoạt tính kháng khuẩn nhằm nâng cao thời gian bảo quản thanh long ruột trắng sau thu hoạch. Để đạt được mục tiêu này, tác giả đã xác định 6 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

1. Nghiên cứu cơ sở khoa học và tổng quan tài liệu về cây thanh long, các biến đổi sau thu hoạch và các phương pháp tạo màng bảo quản.
2. Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm thông qua các phương pháp xác định, khảo sát và phân tích chỉ tiêu chất lượng.
3. Xác định độ chín thu hái phù hợp của thanh long ruột trắng phục vụ bảo quản tươi.
4. Tìm ra dung dịch rửa thích hợp trong công đoạn tiền xử lý thanh long sau thu hoạch.
5. Xác định nồng độ phối chế dung dịch gelatin, nano bạc và acid lactic thích hợp để tạo màng bảo quản quả thanh long.
6. Đề xuất quy trình công nghệ thu hoạch và bảo quản thanh long ruột trắng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Quả thanh long ruột trắng thu hoạch tại tỉnh Bình Thuận, đảm bảo hình thái quả đẹp, vỏ đỏ, tai xanh; hạt nano bạc do Công ty Cổ phần Ứng dụng Công nghệ cao Á Châu sản xuất; gelatin và acid lactic tinh khiết dùng trong phòng thí nghiệm.
• Phạm vi không gian và thời gian: Đề tài được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ Sinh học – Thực phẩm – Môi trường, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh (HUTECH) trong năm 2017.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và cơ chế tác động

• Sinh lý sau thu hoạch của thanh long: Thanh long thuộc nhóm quả không có đỉnh hô hấp đột biến (non-climacteric), cường độ hô hấp ở mức thấp (dao động từ 70 đến 100 mg $\text{CO}_2/\text{kg}/\text{giờ}$) và tốc độ sinh khí ethylene rất thấp (0,025 đến 0,091 µl/kg/h ở 20°C). Tổn thất chất lượng sau thu hoạch chủ yếu do thoát hơi nước, giảm acid hữu cơ (từ 93 mmol $\text{H}^+/\text{kg}$ xuống thấp hơn khi nhiệt độ tăng) và sự tấn công của các loài nấm bệnh (Alternaria sp., Gloeosporium agaves, Aspergillus avenaceus, A. niger, Fusarium semitectum, Penicillium charlesi).
• Cơ chế tạo màng sinh học: Màng bán thấm gelatin đóng vai trò như một lớp màng ngăn cản sự thoát hơi nước tự do, đồng thời kiểm soát quá trình trao đổi khí $\text{O}_2$ và $\text{CO}_2$ (tương tự công nghệ khí quyển biến đổi MAP), làm giảm tốc độ hô hấp và làm chậm quá trình chín, già hóa của quả.
• Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc: Kích thước hạt nano siêu nhỏ (0,1 – 100 nm) tạo diện tích bề mặt tiếp xúc lớn. Ion $\text{Ag}^+$ liên kết với lớp peptidoglycan của thành tế bào vi khuẩn, xâm nhập vào nội bào phản ứng với nhóm sunfhydryl (-SH) của enzyme chuyển hóa oxy làm vô hiệu hóa chuỗi hô hấp tế bào, đồng thời liên kết với các gốc base của DNA để ức chế quá trình sao chép di truyền.
• Cơ chế ức chế vi sinh vật của acid lactic: Phân tử acid lactic ($\text{C}_3\text{H}_6\text{O}_3$, tên khoa học: 1-hydroxy propanoic) làm giảm pH môi trường ngoài, khiến ion $\text{H}^+$ xâm nhập vào nội bào vi khuẩn (vốn có $\text{pH} \approx 7$). Vi khuẩn buộc phải kích hoạt bơm ATPase để đẩy $\text{H}^+$ ra ngoài dẫn đến kiệt quệ năng lượng; đồng thời môi trường acid ức chế quá trình đường phân (glycolysis) và gây rối loạn tính thấm màng tế bào.

Chỉ tiêu thành phần dinh dưỡng	Hàm lượng trong 100g thịt quả thanh long
Độ ẩm	85,3%
Năng lượng	67,7 kcal
Protein / Protid	1,1 g
Lipid (Chất béo)	0,57 g
Carbohydrate	11,2 g
Chất xơ	1,34 g
Canxi (Ca)	10,2 mg
Phospho (P)	27,5 mg
Natri (Na)	8,9 mg
Magnesium (Mg)	38,9 mg
Kali (K)	2,72 mg
Sắt (Fe)	3,37 mg
Kẽm (Zn)	0,35 mg
Sorbitol	32,7 mg
Vitamin C	6,0 mg

Nguồn: Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn tỉnh Bình Thuận (2002), trích dẫn trong văn bản.

Acid amin trong gelatin	Khối lượng (g/100g mẫu)	Acid amin trong gelatin	Khối lượng (g/100g mẫu)
Glycine	26 – 31	Serine	2,9 – 4,2
Proline	15 – 18	Valine	2,6 – 3,4
Hydroxyproline	13 – 15	Leucine	3,0 – 3,5
Alanine	8 – 11	Threonine	2,2 – 4,4
Lysine	4 – 5	Phenylalanine	2 – 3
Isoleucine	1,4 – 2	Methionine	0,7 – 1
Tyrosine	0,2 – 1	Trytophan / Cysteine	Không có / Vết (Cystine)

Nhiệt độ hòa tan của gelatin (°C)	Độ tan (g gelatin / 100ml nước)
10°C	0,030
15°C	0,055
20°C	0,080
24°C	0,200
27°C	0,700
30°C	0,870

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

• Bố trí thí nghiệm: Đồ án thiết kế 4 thí nghiệm nối tiếp nhau gồm:
  • Thí nghiệm 1: Khảo sát và xác định độ chín thu hái của thanh long ruột trắng dựa trên số ngày sau khi hoa nở và các chỉ tiêu hóa lý, cảm quan.
  • Thí nghiệm 2: Khảo sát dung dịch rửa thích hợp trong công đoạn tiền xử lý nhằm làm sạch và tiêu diệt vi sinh vật bề mặt vỏ quả.
  • Thí nghiệm 3: Khảo sát nồng độ phối chế giữa màng nền gelatin và nano bạc kháng khuẩn.
  • Thí nghiệm 4: Khảo sát tỷ lệ phối hợp gelatin, nano bạc và acid lactic nhằm tối ưu hóa tính chất bảo quản của màng bao.
• Phương pháp phân tích chỉ tiêu: Đo độ giảm khối lượng tự nhiên bằng cân phân tích/kỹ thuật; đo màu sắc vỏ và tai quả bằng máy đo màu quang học; theo dõi tỷ lệ thối hỏng và các biến đổi cảm quan trong thời gian bảo quản 15 ngày và 30 ngày.
• Xử lý số liệu: Thu thập dữ liệu thực nghiệm, tính toán giá trị trung bình, độ lệch chuẩn và phân tích thống kê bằng phần mềm Microsoft Excel và Minitab 15.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này hệ thống hóa các cơ sở lý luận và tổng quan thực tiễn về cây thanh long ruột trắng (Hylocereus undatus thuộc họ Cactaceae). Tác giả phân tích đặc điểm thực vật học (rễ địa sinh, rễ khí sinh, thân cành 3 cánh dẹp, hoa lưỡng tính nở về đêm từ 20–23 giờ), yêu cầu sinh thái (nhiệt độ phát triển 14–26°C, nhu cầu nước 800–2000 mm/năm) và thành phần dinh dưỡng của trái. Bên cạnh đó, các bệnh hại chính gây suy giảm chất lượng thanh long được làm rõ, bao gồm bệnh thán thư, đốm nâu (Gloeosporium agaves), thối nhũn (Alternaria sp.), ruồi đục quả (Dacus dorsalis).

Chương 1 cũng tổng hợp các phương pháp bảo quản thanh long hiện hành như xử lý nhiệt (hơi nước nóng 46,5°C trong 20 phút), bảo quản lạnh (ở 20°C giữ được 7 ngày, 14°C giữ được 14 ngày, dưới 6°C dễ bị tổn thương lạnh), và kỹ thuật tạo màng bán thấm polymer sinh học. Tác giả tổng quan chi tiết các đặc tính lý hóa của màng gelatin (nguồn gốc từ collagen, cấu trúc liên kết hydro, khả năng trương nở và tạo gel), cơ chế diệt khuẩn của nano bạc thông qua ion $\text{Ag}^+$, và cơ chế kháng khuẩn của acid lactic dựa trên sự mất cân bằng gradient proton nội - ngoại bào. Tổng quan các nghiên cứu trong nước (Nguyễn Thụy Anh Thy, Võ Thụy Phụng, Nguyễn Thị Thúy Liễu, Trần Vĩnh Hoàng, Lê Quang Luân) và nghiên cứu quốc tế (Wei et al., Akmaz et al., Hettiarachchi & Wickramarachchi, Twu et al.) được trích dẫn để tạo nền tảng cho đề tài.

Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày chi tiết danh mục vật liệu, thiết bị, hóa chất và quy trình thực nghiệm. Nguyên liệu chính là thanh long ruột trắng Bình Thuận đạt độ chín đồng đều, không bị tổn thương cơ học. Hóa chất sử dụng gồm dung dịch nano bạc, gelatin dạng bột, acid lactic, glycerol (chất hóa dẻo), cồn $96^\circ$, cồn $70^\circ$, $\text{NaOH}$, $\text{HCl}$, $\text{KIO}_3$, phenolphthalein, thạch agar. Thiết bị phục vụ nghiên cứu bao gồm cân kỹ thuật, cân phân tích, máy so màu quang học, tủ bảo quản lạnh, nồi hấp tiệt trùng (autoclave), lò vi sóng (microwave), bình phun sương áp lực và hệ thống dụng cụ thủy tinh chuẩn độ.

Chương này mô tả chi tiết phương pháp bố trí cho từng thí nghiệm:

• Phương pháp xác định độ chín thu hái thích hợp (khoảng 28 – 32 ngày sau khi nở hoa).
• Quy trình khảo sát các nghiệm thức dung dịch rửa tiền xử lý bề mặt vỏ quả.
• Bố trí các công thức tạo màng gelatin ở các nồng độ khác nhau kết hợp hạt nano bạc.
• Bố trí các nghiệm thức bổ sung acid lactic vào màng gelatin – nano bạc để đánh giá khả năng ức chế vi sinh vật và giữ độ tươi của vỏ và tai quả trong điều kiện nhiệt độ thường và nhiệt độ mát.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 tập trung phân tích các dữ liệu thực nghiệm thu được từ 4 nội dung nghiên cứu chính:

1. Độ chín thu hoạch: Đánh giá các chỉ tiêu hóa sinh, độ cứng thịt quả và màu sắc vỏ quả thanh long ở các thời điểm thu hái khác nhau, từ đó khẳng định thời điểm thu hoạch tối ưu nhất để đưa vào bảo quản tươi.
2. Hiệu quả của dung dịch rửa tiền xử lý: So sánh các công thức dung dịch rửa đến độ sạch bề mặt, khả năng ức chế nấm khuẩn ban đầu trên tai quả và vỏ quả mà không làm ảnh hưởng xấu đến tế bào biểu bì.
3. Ảnh hưởng của nồng độ Gelatin và Nano bạc: Đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ màng gelatin kết hợp nồng độ nano bạc đến mức độ hao hụt khối lượng tự nhiên, sự biến đổi màu sắc vỏ và tai quả qua các mốc thời gian 15 ngày và 30 ngày bảo quản.
4. Ảnh hưởng của hệ phối chế Gelatin – Nano bạc – Acid lactic: Kết quả chứng minh sự kết hợp của acid lactic giúp gia tăng đáng kể hoạt tính kháng khuẩn của màng bao sinh học, duy trì màu đỏ tươi của vỏ quả, giữ tai quả xanh cứng, hạn chế hiện tượng thâm nhũn và giảm thiểu sự suy giảm hàm lượng acid hữu cơ trong thịt quả.

Chương 4: Kết luận và kiến nghị

Chương cuối cùng tổng kết các thông số kỹ thuật tối ưu đã đạt được qua thực nghiệm, bao gồm: thời điểm thu hoạch thích hợp, loại dung dịch rửa tiền xử lý, nồng độ phối chế màng gelatin – nano bạc – acid lactic tối ưu. Tác giả đề xuất một sơ đồ quy trình công nghệ thu hái, xử lý và bảo quản hoàn chỉnh cho thanh long ruột trắng kết hợp với điều kiện bảo quản lạnh. Đồng thời, chương này đưa ra các kiến nghị nghiên cứu tiếp theo nhằm hoàn thiện giải pháp màng bao sinh học trong thực tiễn.

---

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

• Xác định được thời điểm thu hoạch thanh long ruột trắng phù hợp cho mục đích bảo quản tươi là khi quả chín hoàn toàn, đạt khoảng 28 – 32 ngày sau khi hoa nở, đảm bảo tai quả xanh cứng dài trên 1,5 cm, vỏ đỏ trên 70% diện tích và hàm lượng dưỡng chất ổn định.
• Tìm ra dung dịch rửa tiền xử lý thích hợp giúp làm sạch nấm bệnh và vi sinh vật bám dính trên các khe tai quả mà không gây tổn thương cơ học vỏ quả.
• Xác định được nồng độ phối chế tối ưu của chế phẩm tạo màng gồm gelatin, nano bạc và acid lactic, tạo thành lớp màng bán thấm mỏng, trong suốt, đồng nhất, bám dính tốt trên bề mặt quả thanh long.
• Đánh giá hiệu quả duy trì chất lượng quả thanh long sau 15 ngày và 30 ngày bảo quản: hạn chế tỷ lệ bay hơi nước và giảm khối lượng tự nhiên, duy trì độ cứng của tai lá, giữ màu sắc vỏ đỏ đặc trưng và ức chế sự xâm nhập của các chủng nấm bệnh thối nhũn.
• Xây dựng thành công sơ đồ quy trình công nghệ thu hoạch, làm sạch, phun phủ màng chế phẩm sinh học và bảo quản lạnh thanh long ruột trắng.

Đóng góp của đề tài

• Cung cấp dữ liệu thực nghiệm về việc ứng dụng màng bao protein động vật (gelatin) phối hợp với hạt nano kim loại (nano bạc) và acid hữu cơ (acid lactic) trong công nghệ bảo quản sau thu hoạch cho quả thanh long ruột trắng.
• Đề xuất giải pháp bảo quản có nguồn gốc sinh học an toàn thực phẩm, thân thiện với môi trường, có chi phí sản xuất thấp để thay thế các loại hóa chất bảo quản độc hại trên thị trường.
• Góp phần hoàn thiện chuỗi kỹ thuật xử lý sau thu hoạch, tạo cơ sở khoa học để kéo dài thời gian lưu trữ nông sản phục vụ thị trường tiêu thụ nội địa và xuất khẩu đến các thị trường xa.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đề tài

• Màng gelatin nguyên bản có tính cơ học tương đối yếu và độ nhạy cảm cao với môi trường ẩm ướt, dễ bị ảnh hưởng nếu độ ẩm không khí bảo quản thay đổi thất thường.
• Các thí nghiệm và đánh giá chất lượng mới được tiến hành trong phạm vi quy mô phòng thí nghiệm tại trường đại học, chưa được thử nghiệm diện rộng tại các kho lạnh công nghiệp thương mại hoặc trong các container vận chuyển đường biển thực tế.

Hướng nghiên cứu tiếp

• Tiếp tục khảo sát ảnh hưởng của việc bổ sung các chất hóa dẻo khác (như glycerol hoặc sáp tự nhiên) nhằm cải thiện độ bền cơ học và tính chống thấm ẩm của màng gelatin.
• Mở rộng thử nghiệm quy trình tạo màng phối chế gelatin – nano bạc – acid lactic trên các quy mô pilot lớn hơn tại các hợp tác xã, doanh nghiệp xuất khẩu thanh long ở Bình Thuận.
• Nghiên cứu bổ sung kiểm nghiệm dư lượng ion bạc trên bề mặt vỏ và thẩm thấu qua thịt quả sau các thời gian bảo quản dài ngày nhằm đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kiểm dịch và an toàn thực phẩm khắt khe của các thị trường xuất khẩu khó tính (Châu Âu, Mỹ, Nhật Bản).

---

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho:

• Sinh viên và học viên cao học thuộc các ngành Công nghệ Sinh học, Công nghệ Thực phẩm, Bảo quản và Chế biến Nông sản sau thu hoạch; đặc biệt là các nội dung về cơ chế màng bao polymer sinh học và hoạt tính kháng khuẩn của hạt nano kim loại kết hợp acid hữu cơ.
• Cán bộ nghiên cứu và kỹ thuật viên tại các viện, trung tâm nghiên cứu nông nghiệp quan tâm đến quy trình công nghệ tạo màng bán thấm sinh học cho các loại quả nhiệt đới không có đỉnh hô hấp đột biến.
• Các hợp tác xã và doanh nghiệp sản xuất, xuất khẩu thanh long có thể tham khảo các thông số về tiêu chuẩn xuất khẩu, thời điểm thu hái (28–32 ngày sau nở hoa), các biểu hiện biến đổi vật lý - sinh hóa sau thu hoạch và quy trình tiền xử lý rửa quả.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Cường độ hô hấp và mức độ sản sinh khí ethylene của quả thanh long ruột trắng sau thu hoạch là bao nhiêu?

Theo số liệu trích dẫn trong văn bản (Nerd và cộng sự, 1999), quả thanh long ruột trắng không có đỉnh hô hấp đột biến khi chín, cường độ hô hấp ở mức thấp đạt từ 70 đến 100 mg $\text{CO}_2/\text{kg}/\text{giờ}$. Mức độ sản sinh khí ethylene của quả cũng rất thấp, chỉ dao động từ 0,025 đến 0,091 µl/kg/h ở điều kiện nhiệt độ 20°C.

2. Ion nano bạc ($\text{Ag}^+$) thực hiện cơ chế kháng khuẩn qua các con đường nào?

Ion $\text{Ag}^+$ tác động kháng khuẩn qua ba con đường chính: (1) Liên kết mạnh với lớp peptidoglycan cấu tạo thành tế bào vi khuẩn làm tê liệt sự vận chuyển oxy; (2) Xâm nhập vào nội bào và phản ứng với nhóm sunfhydryl (-SH) của các enzyme chuyển hóa oxy, làm vô hiệu hóa men và ức chế chuỗi hô hấp tế bào; (3) Liên kết với các base của DNA và trung hòa điện tích gốc phosphate, từ đó ngăn chặn quá trình sao chép DNA của vi sinh vật.

3. Acid lactic ức chế tế bào vi khuẩn gây hại bằng cơ chế sinh hóa nào?

Acid lactic phân ly tạo ion $\text{H}^+$ làm hạ pH môi trường bên ngoài tế bào. Do nội bào vi khuẩn duy trì $\text{pH} \approx 7$, chênh lệch nồng độ khiến ion $\text{H}^+$ tràn vào bên trong, buộc tế bào phải dùng cơ chế bơm ATPase tiêu hao năng lượng để đẩy $\text{H}^+$ ra ngoài. Khi pH nội bào giảm, quá trình đường phân (glycolysis) bị ức chế, tế bào cạn kiệt năng lượng. Đồng thời, các gốc anion của acid gây rối loạn tính thẩm thấu màng tế bào, dẫn đến tiêu diệt vi khuẩn.

4. Tiêu chuẩn quả thanh long đạt chuẩn xuất khẩu được đề cập trong đồ án gồm những yêu cầu gì?

Quả phải có trọng lượng phù hợp từng thị trường (Châu Âu: 250–300g; Trung Quốc: 400–600g; Singapore: 300–500g; Hồng Kông: >400g). Quả sạch, hình dạng đẹp, vỏ có màu đỏ đều trên 70% diện tích và láng bóng, khoang mũi không sâu quá 1cm và không lồi lên; tai quả thẳng, cứng, xanh và dài trên 1,5cm; thịt quả trắng và cứng, hạt đen; quả không có vết nấm, côn trùng, tổn thương cơ học, vết thâm, đốm xanh hay vết cháy nắng.

5. Gelatin có đặc tính hòa tan và thành phần acid amin đặc trưng như thế nào khi làm vật liệu tạo màng?

Gelatin là polypeptide thu nhận từ thủy phân collagen, không tan trong nước dưới 20°C (chỉ trương nở hút nước gấp 5–15 lần) và tan dần khi gia nhiệt (ở 24°C tan 0,200 g/100ml; ở 30°C tan 0,870 g/100ml). Thành phần acid amin chính cấu tạo nên gelatin gồm Glycine (26–31%), Proline (15–18%), Hydroxyproline (13–15%), Alanine (8–11%), hoàn toàn không chứa Tryptophan và chỉ có lượng rất nhỏ hoặc vết Cysteine/Cystine.

---

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Trần Thị Thanh Hảo đã khảo sát và hoàn thiện giải pháp bảo quản thanh long ruột trắng sau thu hoạch bằng màng sinh học gelatin kết hợp nano bạc và acid lactic. Nghiên cứu đã xác định rõ các thông số kỹ thuật cốt lõi từ độ chín thu hái (28–32 ngày sau hoa nở), dung dịch rửa tiền xử lý đến tỷ lệ phối chế màng bao tối ưu. Kết quả thực nghiệm cho thấy màng phủ sinh học phối hợp bảo quản lạnh giúp kiểm soát tốc độ hô hấp, giảm tỷ lệ hao hụt khối lượng và ức chế nấm bệnh hiệu quả sau 15 đến 30 ngày lưu trữ, tạo tiền đề khoa học hữu ích cho lĩnh vực công nghệ sau thu hoạch nông sản.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Mở đầu - Chƣơng 1: Tổng quan tài liệu, cơ sở khoa học của đề tài 5 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Chƣơng 2: Vật liệu và phƣơng pháp nghiên cứu - Chƣơng 3: Kết quả - Chƣơng 4: Thảo luận và kiến nghị - Tài liệu tham khảo 6 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về cây thanh long 1. Nguồn gốc và phân loại Thanh long có tên khoa học là Hylocereus undatus, có tên gọi là Dragon fruit thuộc họ Cactaceae và cũng là tên của một vài chi của họ xƣơng rồng. Thanh long có nguồn gốc từ các khu vực nhiệt đới và cận nhiệt đới của Mexico, ở các nƣớc Trung Mỹ và Nam Mỹ.

Sau đó Thanh long lan rộng qua các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới nhƣ Mỹ, Úc và Trung Đông. Hiện nay, loài cây này cũng đƣợc trồng ở các nƣớc trong khu vực Đông Nam Á nhƣ Việt Nam, Malaysia, Thái Lan, Philippines, Indonesia (đặc biệt ở miền Tây đảo Java), miền Nam Trung Quốc, Đài Loan và một số khu vực khác [17]. Cây thanh long đƣợc ngƣời Pháp đem về trồng ở Việt Nam trên 100 năm nhƣng mới đƣa lên hàng hóa từ thập niên 1980. Việt Nam là nƣớc duy nhất trồng thanh long tập trung theo quy mô thƣơng mại tập trung tại Bình Thuận.

Năm 2012 sản lƣợng lên đến 360000 tấn, còn lại là Long An, Tiền Giang, TP.Hồ chí Minh, Khánh Hòa và một số nơi khác. Năm 2015 tỉnh Bình Thuận đã quy hoạch với tổng diện tích 15000 ha trên toàn tỉnh, song cho đến nay có 16000 hộ trồng thanh long với diện tích 19085 ha [18]. Phân loại khoa học cây thanh long [7] Phân loại khoa học Giới (regnum) Plantae Ngành Angiospermagnoliophta Lớp Dicotyledoneae Bộ (ordo) Caryophyllales Họ (familia) Cactaceae 7 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Hình 1. Cây và hoa thanh long Hình 1.

Quả thanh long 8 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Bảng 1. Phân loại quả thanh long Phân loại [20] Hylocereus undatus Ruột trắng với vỏ hồng hay đỏ. Hylocereus polyrhizus Ruột đỏ hay hồng với vỏ hồng hay đỏ Hylocereus costaricensis Ruột tím a) b) c) Hình 1. Quả thanh long a) Thanh long ruột trắng b) Thanh long ruột đỏ c) Thanh long ruột trắng, vỏ vàng 1.2 Đặc điểm thực vật 9 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Thanh long là loại cây ăn quả nhiệt đới, chịu hạn giỏi nên đƣợc trồng ở những vùng khô nóng.

Vì vậy điều kiện khí hậu đất đai ở Bình Thuận rất phù hợp cho thanh long sinh trƣởng và phát triển [5]. Thanh long có một quá trình quan hợp dài ngày, ánh sáng ban ngày càng dài thì càng tốt cho hoa. Trong điều kiện đó, thanh long ra hoa từ tháng 4 đến tháng 9, tập trung nhiều nhất vào tháng 5 – 7, khi ngày dài hơn đêm. Từ tháng 10 đến tháng 2, ngƣời dân thƣờng dùng đèn để chiếu sáng cho ra hoa [7].1 Rễ Có hai loại rễ: rễ địa sinh và rễ khí sinh.

Rễ địa sinh là rễ mọc dƣới đất, ở độ sâu 30cm tính từ mặt đất. Rễ này hút chất dinh dƣỡng để nuôi cây, cho hoa và làm cho quả có mù vị đặc trƣng. Rễ khí sinh là rễ mọc bên trên thân cây thanh long, là các vòi để bám vào trụ. Những phần rễ ở gần mặt đất lại ăn xuống đất để nuôi cây[7].2 Thân cành Thanh long có thân cành trƣờn bò trên trụ đỡ, thân cành thƣờng có 3 cánh dẹp, xanh, hiếm khi có 4 cánh.

Mỗi cánh chia thành 3 thùy dài 3 – 4 cm, đáy mỗi thùy có 3 – 5 gai ngắn. Mỗi năm cây cho từ 3 đến 4 đợt cành, khoảng thời gian giữa hai đợt từ 40 – 50 ngày. Cây 1 tuổi có khoảng 30 cành, 2 tuổi có 70 cành, 5 tuổi nên duy trì 150 – 170 cành sẽ cho quả to [7].3 Hoa Hoa thanh long thuộc loại hoa lƣỡng tính, to, màu trắng hoặc vàng nhạt, chiều dài trung bình 25 – 35 cm. Mỗi năm hoa nở rộ 4 – 6 đợt, xuất hiện vào tháng 3 dƣơng lịch và kéo dài đến hết tháng 10.

Hoa thƣờng nở tập trung đồng loạt vào lúc 20 – 23 giờ, từ khi nở đến tàn khoảng 2 ngày. Còn từ khi xuất hiện nụ đến khi tàn khoảng 20 ngày [7]. 10 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.4 Quả Sau khi hoa thụ phấn, nó sẽ phát triển thành quả. Quả thanh long là loại quả mọng, hình bầu dục, có nhiều tai lá xanh, hình thành từ bầu noãn sau khi hoa thụ phấn.

Khi còn non, vỏ màu xanh, đến lúc chín chuyển sang đỏ tím rồi đỏ đậm. Thịt quả có màu điểm xuyến hạt đen, nhỏ [7]. Cây thanh long (a), hoa thanh long (b).3 Đặc điểm sinh thái  Nhiệt độ Nhiệt độ thích hợp cho cây thanh long tăng trƣởng và phát triển là 14 – 260C. Trong điều kiện đó sƣơng gió nhẹ với thời gian ngắn sẽ gây ảnh hƣởng cho thanh long [5].

 Ánh sáng Cây thanh long chịu ánh sáng quang kỳ, ra hoa trong điều kiện ngày dài, cây sinh trƣởng cà phát triển nói có ánh sáng đầy đủ, thiếu ánh sáng thân cây ốm yếu, lâu cho quả. Tuy nhiên, nếu cƣờng độ ánh sáng quá cao, nhiệt độ cao sẽ làm giảm khả năng sinh trƣởng của thanh long [7]. 11 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU  Nƣớc Thanh long có tính chống chịu so với điều kiện môi trƣờng không thuận lợi nhƣ chịu hạn giỏi, tuy nhiên khả năng chịu ngập úng của cây không cao. Để phát triển tốt, cho nhiều quả và quả to cần cung cấp đầy đủ nƣớc, nhất là trong thời kỳ phân hóa mầm hoa, ra hoa và kết quả.

Nhu cầu về lƣợng nƣớc cho cây là 800 – 2000 mm/năm, nếu vƣợt quá sẽ dẫn tới hiện tƣợng rụng hoa và thối quả [7].  Đất đai Thanh long đƣợc trồng trên nhiều loại đất khô cằn, đất cát, đất xám bạc màu, đất phèn đến đất phù sa, đất đỏ bazan, đất thịt và thịt pha sét. Tuy nhiên, để trồng thanh long hiệu quả cao đất phải tƣơi xốp, thông thoáng, thoáng nƣớc tốt, đất phèn nhẹ hoặc đất sét pha phù sa phủ trên nền có pH từ 5 – 6,5 với hàm lƣợng hữu cơ cao không bị nhiễm mặn [5].  Thu hoạch Trƣớc khi thu hoạch 10 – 15 ngày không đƣợc tƣới nhiều nƣớc, bón quá nhiều phân (nhất là phân đạm) và không sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật.

Khi quả thanh long chuyển màu hoàn toàn là thu hoạch đƣợc. Thanh long nên thu hoạch đúng lúc quả chín, trong khoảng thời gian 28 – 32 ngày sau khi nở hoa để có trọng lƣợng cao, chất lƣợng ngon nhất và bảo quản đƣợc lâu hơn. Nên thu hoạch vào lúc sáng sớm hoặc lúc chiều mát hoặc tắt nắng, lúc đó nhiệt độ thấp, trời mát, không nắng, ít gió để tránh ánh nắng gay gắt chiếu vào quả làm tăng nhiệt độ bên trong quả, tránh mất nƣớc nhanh ảnh hƣởng đến chất lƣợng quả và thời gian bảo quản [1]. Sau khi thu hái nên để thanh long ruột trắng ở trong râm mát, vận chuyển về phòng đóng gói càng sớm càng tốt.

Trƣớc khi vận chuyển thanh long lên xe cần phải lót rơm rạ để tránh tổn thƣơng cơ học và phải che đậy để tránh tác động của nhiệt làm héo nông sản. Dụng cụ thu hái phải sắc bén, khi hái xong phải bỏ ngay vào rỏ chứa, không để quả xuống đất để tránh bị nhiễm nấm bệnh [1]. 12 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Khi vận chuyển không xếp đầy giỏ, kê lót cẩn thận tránh va đập và ánh nắng trực tiếp chiếu vào quả [11].  Bảo quản Bảo quản ở nhiệt đọ và độ ẩm không khí tự nhiên.

Thanh long bảo quản trong điều kiện này với độ thoáng mát tốt, có thể giữ thanh long tƣơi đƣợc 5- 8 ngày. Bảo quản ở nhiệt độ 20 – 240C thanh long có thể giữ tƣơi đƣợc 8 – 10 ngày. Bảo quản ở nhiệt độ 10 – 140C thanh long có thể giữ tƣơi đƣợc 15 – 20 ngày.4 Thành phần dinh dưỡng của thanh long Thành phần dinh dƣỡng của thanh long thay đổi tùy theo giống, phân bón, chế độ chăm sóc và thời gian thu hái. Nhìn chung, thanh long có nhiều chất khoáng, đặc biệt là kali và sắt nhiều hơn một số loài trái cây khác [3].

Thanh long ruột trắng có nhiều vitamin C, các nguyên tố khoáng nhƣ kali, sắt… hàm lƣợng đƣờng thấp do đó phù hợp với ngƣời bị tiểu đƣờng và huyết áp cao. Ngoài ra thanh long ruột trắng có chứa hàm lƣợng sorbital cao, năng lƣợng thấp do đó rất tốt cho ngƣời cao tuổi [17]. Thành phần dinh dƣỡng của trái cây thanh long (100g thịt quả) Thành phần Hàm lƣợng Thành phần Hàm lƣợng Độ ẩm 85,3% Phospho 27,5mg Năng lƣợng 67,7kcal Natri 8,9mg protein 1,1g Magnesium 38,9mg Chất béo 0,57g Kali 2,72mg cacbonhydrat 11,2g Sắt 3,37mg 13 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Chất xơ 1,34g Kẽm 0,35mg canxi 10,2mg Sorbitol 32,7mg Vitamin c 6mg protid 1,1g (Nguồn Sở Nông Nghiệp và phát triển Nông Thôn tỉnh Bình Thuận, 2002) 1.5 Một số sâu, bệnh và rối loạn sinh lý trên cây thanh long Trong quá trình sản xuất, vận chuyển và bảo quản, những sâu bệnh hại và bệnh khuyết tật sau đây thƣờng sảy ra, có thể do nhiều nguyên nhân khác nhau gây hại đến chất lƣợng của trái nên cần phải phòng trừ. Ruồi vàng đục quả (Dacus dorsalic): là đối tƣợng nguy hiểm đang đƣợc báo động hiện nay.

Chúng chích vào quả gây thoái hóa phần thịt quả, làm quả thanh long hƣ hại. Ruồi vàng xuất hiện tập trung từ tháng 5 – 11 là thời kỳ thanh long chín rộ, có thể dùng Methyl Erynol làm chất dẫn dụ. Các bọ xít chích: hút nhựa trên quả làm vỏ trái sần sùi, làm mất giá trị thƣơng phẩm. Kiến gây hại: ở giai đoạn quả già chín, kiến cắn phá tai quả, gây tổn thƣơng vỏ quả.

Rầy mềm: có nhiều loại gây hại trên hoa và trái thanh long, chúng chích hút nhựa để lại vết chích nhỏ trên tráu làm trái chín mất màu đỏ tự nhiên, mất giá trị xuất khẩu. Bệnh thối nhũn: bệnh này do nấm Alternaria sp. gây ra, lợi dụng những vết thƣơng cơ giới do con ngƣời tạo ra hay do côn trùng cắn phá trên cây. Vi khuẩn xâm nhập và phá hoại làm cho phần mô mềm của nhánh từ xanh biến thành màu vàng, thối rữa, tạo mùi hôi khó chịu.Vì bề mặt vỏ thanh long có nhiều khe do tai trái tạo ra, nên khi thu hoạch, các loài vi sinh vật trên cây thanh long dễ dàng bám trên vỏ thanh long.

Bên cạnh đó, sau khi thu hoạch vẫn còn một số loài tấn công trái thanh long nhƣ: 14 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU Apergillus avenaces; Apergillus awamri, Apergillus clavalus, Fuaritum, Pencilium charleri gây ra một số tác động không có lợi cho trái thanh long nhƣ: thối ….