Nghiên cứu hiệu quả bảo quản trứng gà tươi: Màng bao chitosan khối lượng phân tử thấp vs cao

So sánh hiệu quả bảo quản trứng gà tươi bằng màng chitosan khối lượng phân tử thấp và cao, đánh giá khả năng kéo dài thời gian sử dụng.

• Tác giả: Lê Mỹ Hạnh
• Người hướng dẫn: TS. Lương Hùng Tiến
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
• Đề tài: So Sánh Hiệu Quả Bảo Quản Trứng Gà Tươi Bằng Màng Bao Chitosan Khối Lượng Phân Tử Thấp Và Cao
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. MỤC LỤC
• 1.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.1.1. Mục tiêu tổng quát
• 1.1.2. Mục tiêu cụ thể
• 1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.2.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 1.2.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 1.3. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.3.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHITOSAN KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ CAO
• 1.3.1.1. Nguồn gốc và cấu trúc hóa học của chitosan
• 1.3.1.2. Tính chất sinh học và độc tính của chitosan
• 1.3.1.3. Đặc tích kháng vi sinh vật của chitosan
• 1.3.1.4. Ứng dụng của Chitosan trong bảo quản trứng
• 1.3.2. GIỚI THIỆU VỀ CHITOSAN KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP
• 1.3.2.1. Khái niệm về chitosan khối lượng phân tử thấp
• 1.3.2.2. Khả năng kháng khuẩn của chitosan khối lượng phân tử thấp
• 1.3.2.3. Khả năng chống oxy hóa của chitosan khối lượng phân tử thấp
• 1.3.2.4. Ứng dụng chitosan khối lượng phân tử thấp trong bảo quản
• 1.3.3. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU TRỨNG
• 1.3.3.1. Tình hình sản xuất trứng trên thế giới
• 1.3.3.2. Tình hình sản xuất trứng ở Việt Nam
• 1.4. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.4.1. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU, ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
• 1.4.1.1. Đối tượng nghiên cứu
• 1.4.1.2. Vật liệu nghiên cứu
• 1.4.1.3. Dụng cụ, hóa chất, thiết bị nghiên cứu
• 1.4.1.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
• 1.4.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.4.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.4.3.1. Phương pháp pha màng
• 1.4.3.2. Phương pháp nghiên cứu biến đổi chất lượng trứng gà tươi trong quá trình bảo quản
• 1.5. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 1.5.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ màng chitosan khối lượng phân tử thấp đến chất lượng và thời gian bảo quản trứng gà tươi
• 1.5.1.1. Ảnh hưởng của nồng độ màng Chitosan khối lượng phân tử thấp tới hao hụt khối lượng trứng gà tươi
• 1.5.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ màng Chitosan khối lượng phân tử thấp tới giá trị pH albumin trứng gà tươi
• 1.5.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ màng Chitosan khối lượng phân tử thấp tới sự biến đổi hàm lượng protein trứng gà tươi
• 1.5.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ màng chitosan khối lượng phân tử cao đến chất lượng và thời gian bảo quản trứng gà tươi
• 1.5.2.1. Ảnh hưởng của nồng độ màng Chitosan khối lượng phân tử cao tới hao hụt khối lượng trứng gà tươi
• 1.5.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ màng Chitosan khối lượng phân tử cao tới giá trị pH albumin trứng gà tươi
• 1.5.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ màng Chitosan khối lượng phân tử cao tới sự biến đổi hàm lượng protein trứng gà tươi
• 1.5.3. Lựa chọn màng chitosan phù hợp cho bảo quản trứng gà tươi
• 1.5.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp phủ màng tới chất lượng và thời gian bảo quản trứng gà tươi
• 1.5.4.1. Ảnh hưởng của biện pháp phủ màng Chitosan khối lượng phân tử thấp tới hao hụt khối lượng trứng gà tươi
• 1.5.4.2. Ảnh hưởng của biện pháp phủ màng Chitosan khối lượng phân tử thấp tới giá trị pH albumin trứng gà tươi
• 1.5.4.3. Ảnh hưởng của biện pháp phủ màng Chitosan khối lượng phân tử thấp tới sự biến đổi hàm lượng protein trứng gà tươi
• 1.5.5. Hoàn thiện quy trình công nghệ bảo quản trứng gà tươi bằng màng sinh học chitosan
• 2. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Giới thiệu về màng bao chitosan

Màng bao chitosan là một trong những công nghệ tiên tiến được sử dụng để bảo quản thực phẩm, đặc biệt là trứng gà tươi. Chitosan, một polysaccharide tự nhiên, có khả năng tạo thành màng mỏng trên bề mặt thực phẩm, giúp hạn chế sự xâm nhập của vi sinh vật và giảm thiểu sự hao hụt chất lượng. Nghiên cứu cho thấy màng bao chitosan có thể kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm nhờ vào tính kháng vi sinh vật và khả năng chống oxy hóa của nó. Việc sử dụng màng bao chitosan khối lượng phân tử thấp và khối lượng phân tử cao đã được so sánh để xác định hiệu quả bảo quản tốt nhất cho trứng gà tươi. Theo các nghiên cứu trước đây, chitosan khối lượng phân tử thấp có khả năng tan trong nước tốt hơn, từ đó tạo ra phản ứng hiệu quả hơn với các vi sinh vật gây hại. Điều này dẫn đến việc màng bao chitosan khối lượng phân tử thấp có thể mang lại hiệu quả bảo quản cao hơn so với loại khối lượng phân tử cao.

1.1. Tính chất của chitosan

Chitosan có nhiều tính chất sinh học nổi bật, bao gồm khả năng kháng khuẩn và kháng nấm. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng chitosan có thể ức chế sự phát triển của nhiều loại vi sinh vật gây hại, từ đó bảo vệ chất lượng của trứng gà tươi trong quá trình bảo quản. Tính kháng vi sinh vật của chitosan phụ thuộc vào khối lượng phân tử, với chitosan khối lượng phân tử thấp thường cho thấy hiệu quả tốt hơn trong việc ức chế vi khuẩn Gram âm và Gram dương. Điều này có thể giải thích bởi khả năng thẩm thấu tốt hơn của chitosan khối lượng phân tử thấp, giúp nó dễ dàng tiếp cận và tác động lên màng tế bào vi sinh vật.

II. So sánh hiệu quả bảo quản giữa chitosan khối lượng phân tử thấp và cao

Nghiên cứu đã tiến hành so sánh hiệu quả bảo quản của màng bao chitosan khối lượng phân tử thấp và khối lượng phân tử cao trên trứng gà tươi. Kết quả cho thấy màng bao chitosan khối lượng phân tử thấp có khả năng giảm thiểu hao hụt khối lượng và duy trì chất lượng trứng tốt hơn so với màng bao chitosan khối lượng phân tử cao. Cụ thể, trứng được bảo quản bằng màng bao chitosan khối lượng phân tử thấp có thời gian bảo quản dài hơn, với các chỉ số pH và hàm lượng protein ổn định hơn. Điều này cho thấy rằng việc lựa chọn màng bao chitosan phù hợp là rất quan trọng trong quy trình bảo quản thực phẩm. Các nghiên cứu trước đây cũng đã chỉ ra rằng màng bao chitosan có thể làm giảm sự phát triển của vi sinh vật, từ đó kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm.

2.1. Ảnh hưởng của nồng độ màng chitosan

Nồng độ của màng bao chitosan cũng đóng vai trò quan trọng trong hiệu quả bảo quản. Nghiên cứu cho thấy rằng nồng độ tối ưu của màng bao chitosan khối lượng phân tử thấp có thể đạt được hiệu quả bảo quản tốt nhất cho trứng gà tươi. Việc điều chỉnh nồng độ chitosan không chỉ ảnh hưởng đến khả năng kháng vi sinh vật mà còn tác động đến các chỉ số chất lượng như pH và hàm lượng protein. Các thí nghiệm cho thấy rằng nồng độ chitosan từ 1% đến 1.5% là phù hợp nhất để bảo quản trứng gà tươi, giúp duy trì chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản.

III. Ứng dụng thực tiễn của nghiên cứu

Nghiên cứu về hiệu quả bảo quản trứng gà tươi bằng màng bao chitosan không chỉ có giá trị khoa học mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn. Việc áp dụng màng bao chitosan trong bảo quản thực phẩm có thể giúp giảm thiểu lãng phí thực phẩm, nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng nhu cầu tiêu dùng ngày càng cao. Hơn nữa, việc sử dụng chitosan - một hợp chất tự nhiên, an toàn cho sức khỏe - trong bảo quản thực phẩm cũng 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 quy trình công nghệ bảo quản trứng gà tươi bằng màng bao chitosan có thể được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm, từ sản xuất đến phân phối, nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm đến tay người tiêu dùng.

3.1. Tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho các nghiên cứu tiếp theo về ứng dụng của màng bao chitosan trong bảo quản thực phẩm. Các nghiên cứu có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất màng bao chitosan, cũng như khám phá thêm các ứng dụng khác của chitosan trong bảo quản thực phẩm. Việc phát triển các sản phẩm bảo quản thực phẩm từ chitosan không chỉ giúp nâng cao chất lượng thực phẩm mà còn góp phần bảo vệ môi trường nhờ vào tính chất phân hủy sinh học của nó.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trứng gà là nguồn thực phẩm cơ bản, cung cấp nguồn dinh dưỡng dồi dào với hàm lượng protein cao, sắt, kẽm, canxi, vitamin A, riboflavin và giá trị năng lượng khoảng 140 kcal/100g với chi phí sản xuất thấp. Tuy nhiên, dưới điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm của Việt Nam, đặc biệt là khu vực miền Bắc, trứng tươi thương phẩm bảo quản ở nhiệt độ thường (28 - 30°C) rất nhanh bị suy giảm phẩm chất. Các hiện tượng thoát ẩm, rò rỉ khí carbonic ($CO_2$) và sự xâm nhập của vi sinh vật qua hệ thống lỗ khí trên bề mặt vỏ dẫn đến quá trình tự phân hủy, làm loãng lòng trắng, mốc vỏ và thối vỡ.

Để giải quyết vấn đề này, việc tạo lớp màng sinh học bao phủ bề mặt vỏ trứng nhằm hạn chế trao đổi khí và ngăn chặn vi sinh vật đang là hướng tiếp cận hiệu quả. Chitosan là polyme sinh học tự nhiên có nguồn gốc từ vỏ giáp xác, sở hữu các đặc tính thân thiện sinh học, tự phân hủy và kháng khuẩn phổ rộng. Nhiều nghiên cứu trước đây đã chỉ ra tiềm năng của màng bao chitosan trong bảo quản nông sản và thực phẩm. Dù vậy, các nghiên cứu thực nghiệm đối chiếu trực tiếp giữa màng chitosan khối lượng phân tử thấp (LMW, 10 - 20 kDa) và màng chitosan khối lượng phân tử cao (HMW, 30 - 300 kDa) trên trứng gà tươi vẫn còn thiếu vắng. Đặc tính kháng khuẩn phụ thuộc vào khối lượng phân tử chitosan giữa các dòng vi khuẩn (như E. coli và S. aureus) còn ghi nhận những kết quả chưa đồng nhất. Khóa luận "Nghiên cứu hiệu quả bảo quản của màng bao chitosan khối lượng phân tử thấp so với màng bao chitosan khối lượng phân tử cao trên trứng gà tươi" được thực hiện bởi sinh viên Lê Mỹ Hạnh (ngành Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên) nhằm làm sáng tỏ vấn đề này.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài được tác giả xác định cụ thể như sau:

1. Mục tiêu tổng quát:
   • Xác định nồng độ màng sinh học chitosan khối lượng phân tử thấp phù hợp cho bảo quản trứng gà tươi.
   • Xác định nồng độ màng sinh học chitosan khối lượng phân tử cao phù hợp cho bảo quản trứng gà tươi.
   • Xác định màng sinh học chitosan cho hiệu quả bảo quản tốt hơn.
   • Xác định biện pháp phủ màng phù hợp cho bảo quản trứng gà tươi.
   • Hoàn thiện quy trình công nghệ bảo quản trứng gà tươi bằng màng bao chitosan.
2. Mục tiêu cụ thể:
   • Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ màng sinh học chitosan khối lượng phân tử thấp tới chất lượng và thời gian bảo quản trứng gà tươi.
   • Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ màng sinh học chitosan khối lượng phân tử cao tới chất lượng và thời gian bảo quản trứng gà tươi.
   • Lựa chọn màng sinh học chitosan phù hợp cho bảo quản trứng gà tươi.
   • Nghiên cứu biện pháp phủ màng phù hợp cho bảo quản trứng gà tươi.
   • Hoàn thiện quy trình công nghệ bảo quản trứng gà tươi bằng màng sinh học chitosan.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Trứng gà tươi mới đẻ không quá 24 giờ, thu nhận tại Khoa Chăn nuôi Thú y - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, có khối lượng trung bình khoảng 60 g/quả, đồng đều về màu sắc, kích thước, vỏ nguyên vẹn không nứt vỡ và sạch tạp chất.
• Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm Hóa sinh và Vi sinh, Khoa Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên.
• Phạm vi thời gian: Thực hiện từ tháng 12/2019 đến tháng 06/2020.
• Điều kiện thử nghiệm: Bảo quản ở nhiệt độ phòng (28 - 30°C), theo dõi liên tục trong thời gian 30 ngày với chu kỳ lấy mẫu định kỳ 5 ngày/lần.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết của khóa luận dựa trên bản chất hóa học và cơ chế sinh học của chitin và dẫn xuất chitosan. Chitosan là dẫn xuất deacetyl hóa của chitin (khi mức độ deacetyl hóa DDA > 50%), gồm các đơn vị 2-deoxy-$\beta$-D-glucosamine liên kết qua cầu nối $\beta$-(1,4)-glucoside. Hoạt tính ức chế vi sinh vật của chitosan được giải thích qua hai cơ chế chính: tương tác tĩnh điện giữa các cation $-NH_3^+$ (ở pH dưới $pK_a$ 6,3) với màng tế bào vi khuẩn tích điện âm gây rối loạn tính thấm; và khả năng thủy phân màng tế bào peptidoglycan làm rò rỉ các thành phần nội bào như ion kali, protein hòa tan và axit nucleic. Chitosan khối lượng phân tử thấp (LMW) thu được từ phản ứng khử mạch hydroperoxit có độ nhớt thấp hơn, khả năng hòa tan cao hơn và mật độ điện tích phân tán thuận lợi hơn cho việc phản ứng với các vị trí bề mặt của vi sinh vật.

Vật liệu và hóa chất nghiên cứu:

• Bột chitosan khối lượng phân tử thấp (oligosaccharide), màu hơi vàng, độ DDA > 90%, khối lượng phân tử 10 - 20 kDa.
• Bột chitosan khối lượng phân tử cao (polysaccharide), màu trắng ngà, độ DDA 85 - 90%, khối lượng phân tử 30 - 300 kDa. Cả hai loại vật liệu đều do nhóm nghiên cứu Khoa CNSH - CNTP tự chế tạo.
• Hóa chất phân tích: Axit axetic ($CH_3COOH$ 1%), albumin chuẩn 0,1%, đồng (II) sulfat khan ($CuSO_4$), kali natri tartrate ($KNaC_4H_4O_6 \cdot 4H_2O$) và nước cất.
• Thiết bị chính: Máy quang phổ Labomed Spectro UV-VIS RS UV-2502 (bước sóng 540 nm), máy đo pH Hanna HI2210, cân phân tích có độ chính xác 0,0001 g và máy khuấy từ gia nhiệt.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:

• Phương pháp pha màng: Hòa tan chitosan vào dung dịch axit axetic 1% theo nồng độ định trước (1,0%; 1,25%; 1,5%; 1,75%; 2,0%), khuấy từ đến tan hoàn toàn, để ổn định trong 2 giờ và lọc bỏ cặn không tan.
• Bố trí thí nghiệm:
  • Thí nghiệm khảo sát nồng độ màng LMW và HMW: Bố trí theo 6 công thức cho mỗi loại màng (ĐC: không bọc màng; các công thức từ 1,0% đến 2,0%), mỗi công thức gồm 30 quả trứng với 3 lần lặp lại, quét đều dung dịch màng lên bề mặt vỏ và để khô tự nhiên.
  • Thí nghiệm khảo sát biện pháp phủ màng: Sử dụng nồng độ màng tối ưu đã xác định để so sánh giữa phương pháp nhúng (CT11) và phương pháp phun (CT12) so với đối chứng không bọc (ĐC).
• Phương pháp phân tích chỉ tiêu:
  • Tỷ lệ hao hụt khối lượng (HHKL, %): Xác định bằng phương pháp cân định kỳ trên cân phân tích 0,0001 g theo công thức $M = [(m_1 - m_2)/m_1] \times 100%$.
  • Giá trị pH albumin: Đo trực tiếp lòng trắng trứng bằng máy đo pH Hanna HI2210.
  • Hàm lượng protein hòa tan (%): Định lượng bằng phương pháp đo quang phổ Biure dựa trên phản ứng tạo màu phức xanh tím giữa liên kết peptide của protein với $Cu^{2+}$ trong môi trường kiềm ở bước sóng 540 nm; hàm lượng protein được tính theo phương trình đường chuẩn albumin $y = 0,4378x + 0,5442$ có nhân hệ số pha loãng mẫu.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu bảo quản trứng gia cầm tại Việt Nam trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, đặc biệt là khi trứng dễ hỏng nhanh ở nhiệt độ 28 - 30°C. Phần này xác định hệ thống mục tiêu nghiên cứu (5 mục tiêu tổng quát và 5 mục tiêu cụ thể), cùng ý nghĩa khoa học và thực tiễn trong việc làm sáng tỏ cơ chế bảo quản của hai dạng chitosan và hoàn thiện quy trình bảo quản trứng gà tươi ở quy mô thực tiễn.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Phần tổng quan tổng hợp lịch sử phát hiện chitin/chitosan (từ Braconnot năm 1811, Odier năm 1923 đến Lassaigne năm 1843), cấu trúc hóa học, độ an toàn sinh học ($LSD_{50} = 16\text{ g/kg}$ thể trọng), và các yếu tố chi phối tính kháng khuẩn như khối lượng phân tử, độ DDA, pH môi trường và nhiệt độ. Tác giả tổng thuật sâu về chitosan khối lượng phân tử thấp với các hoạt tính chống oxy hóa (thử nghiệm quét gốc tự do DPPH, ức chế peroxid hóa lipid) và các ứng dụng bảo quản rau củ, thịt cá, trứng đã được công bố trước đó. Đồng thời, chương này phân tích tình hình chăn nuôi, sản lượng và tiêu thụ trứng gia cầm trên thế giới (dữ liệu FAO 2000 - 2014) cũng như tại Việt Nam giai đoạn 2010 - 2017 (số liệu Tổng cục Thống kê).

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết tiêu chuẩn chọn mẫu nguyên liệu trứng gà tươi (mới đẻ dưới 24 giờ, trọng lượng xấp xỉ 60 g/quả, bề mặt sạch không nứt vỡ) và đặc tính hóa lý của hai loại chế phẩm chitosan (LMW 10 - 20 kDa, DDA > 90%; HMW 30 - 300 kDa, DDA 85 - 90%). Nội dung chương mô tả phương pháp pha màng với dung môi axit axetic 1%, sơ đồ bố trí thí nghiệm quét phủ, nhúng và phun màng. Tác giả chuẩn hóa chi tiết quy trình xây dựng đường chuẩn albumin 0,1% qua 6 dải nồng độ bằng thuốc thử Biure và các công thức tính toán hao hụt khối lượng và pH albumin.

Phần 4: Kết quả và thảo luận

Chương này công bố toàn bộ dữ liệu thực nghiệm thu được qua 30 ngày bảo quản:

• Khảo sát nồng độ màng LMW: Đánh giá 5 mức nồng độ (1,0% đến 2,0%) so với đối chứng. Nồng độ 1,5% (CT3) đạt hiệu quả cao nhất ở mọi mốc thời gian, hạn chế tối đa hao hụt khối lượng, giữ pH albumin ổn định và bảo tồn hàm lượng protein hòa tan.
• Khảo sát nồng độ màng HMW: Đánh giá 5 mức nồng độ HMW tương ứng. Công thức CT8 (1,5% HMW) cho kết quả tốt nhất trong nhóm màng khối lượng phân tử cao.
• Đối chiếu lựa chọn loại màng: So sánh trực tiếp giữa CT3 (1,5% LMW) và CT8 (1,5% HMW) chứng minh màng LMW vượt trội hơn về khả năng giữ ẩm, ngăn thoát $CO_2$ và duy trì protein hòa tan.
• Khảo sát biện pháp phủ màng: Thử nghiệm nồng độ 1,5% LMW với hai phương pháp nhúng và phun. Kết quả chứng minh biện pháp phun (CT12) tạo màng bao bọc liên tục, khắc phục nhược điểm màng đọng cục bộ hoặc bong tróc của phương pháp nhúng (CT11).
• Hoàn thiện quy trình công nghệ bảo quản trứng gà tươi bằng giải pháp phun màng chitosan LMW 1,5%.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã xác định được các thông số công nghệ tối ưu cho quy trình bảo quản trứng gà tươi ở nhiệt độ phòng (28 - 30°C) trong 30 ngày. Màng chitosan khối lượng phân tử thấp nồng độ 1,5% áp dụng theo phương pháp phun mang lại hiệu quả bảo quản cao nhất.

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu chất lượng trứng gà tươi sau 30 ngày bảo quản giữa các công thức đại diện:

Chỉ tiêu theo dõi sau 30 ngày	Mẫu đối chứng (ĐC - Không bọc)	Màng HMW 1,5% quét (CT8)	Màng LMW 1,5% quét (CT3)	Màng LMW 1,5% nhúng (CT11)	Màng LMW 1,5% phun (CT12)
Hao hụt khối lượng (%)	8,213% - 8,355%	6,150%	5,950%	5,903%	4,398%
Giá trị pH albumin	9,73 - 9,82	8,46	8,43	9,13	8,51
Hàm lượng protein hòa tan (%)	0,533% - 0,680%	9,205%	9,460%	8,530%	9,750%

Các kết quả thực nghiệm nổi bật:

• Về hao hụt khối lượng: Sau 30 ngày, mẫu đối chứng hao hụt lên tới 8,213% - 8,355%. Màng LMW 1,5% quét (CT3) giảm hao hụt xuống 5,950%, tốt hơn màng HMW 1,5% (6,150%). Khi áp dụng phương pháp phun màng LMW 1,5% (CT12), tỷ lệ hao hụt khối lượng chỉ còn 4,398%, thấp hơn mẫu nhúng (5,903%) đến 1,505%.
• Về biến đổi pH albumin: Ở mẫu đối chứng, màng tự nhiên của trứng bị phân hủy kết hợp với sự phân giải protein sinh khí làm giải phóng mạnh $CO_2$ qua vỏ, khiến pH albumin tăng vọt từ 8,83 lên 9,73 - 9,82. Ngược lại, mẫu phun màng LMW 1,5% (CT12) kiểm soát hiệu quả quá trình thoát khí, giữ pH ổn định trong khoảng 8,51 - 8,83 trong suốt 30 ngày.
• Về hàm lượng protein hòa tan: Mẫu đối chứng bị suy giảm protein nghiêm trọng, sau 15 ngày giảm 3 - 4 lần và sau 30 ngày chỉ còn 0,533% - 0,680%. Trứng được xử lý bằng giải pháp phun chitosan LMW 1,5% (CT12) duy trì hàm lượng protein hòa tan ở mức 9,750% (chỉ giảm 2,140% so với ban đầu là 11,890%), cao hơn rõ rệt so với biện pháp nhúng (8,530%).

Giải pháp tác giả đề xuất: Sử dụng dung dịch chitosan khối lượng phân tử thấp 1,5% (pha trong axit axetic 1%), áp dụng phương pháp phun đều lên bề mặt vỏ trứng gà tươi sau khi thu nhận trong vòng 24 giờ và làm sạch cơ học, sau đó để khô tự nhiên trước khi xếp vỉ bảo quản ở điều kiện nhiệt độ thường.

Đóng góp mới của tác giả so với các nghiên cứu trước:

• Cung cấp dữ liệu thực nghiệm so sánh định lượng trực tiếp giữa chitosan LMW và chitosan HMW trên cùng một đối tượng trứng gà tươi, chứng minh màng LMW 1,5% có hiệu quả hạn chế hao hụt khối lượng (thấp hơn 0,200%) và giữ protein hòa tan (cao hơn 0,255%) tốt hơn so với màng HMW 1,5%.
• So sánh khoa học giữa kỹ thuật phun và kỹ thuật nhúng màng; chứng minh phương pháp phun màng tạo độ che phủ đồng nhất, không bị hiện tượng tích tụ dung dịch theo trọng lực hay bong tróc màng do hút ẩm không đều như phương pháp nhúng, giúp giảm thêm 1,505% tỷ lệ hao hụt khối lượng sau 30 ngày.
• Công thức CT3 (1,5% LMW) cho tỷ lệ hao hụt khối lượng sau 30 ngày là 5,950%, thấp hơn kết quả 6,23% trong công bố của Trần Thị Luyến và Lê Thanh Long khi dùng 1,5% chitosan kết hợp hóa chất bảo quản sodium benzoate 0,05%.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

• Thí nghiệm được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm với số lượng mẫu giới hạn (30 quả/công thức cho mỗi lần lặp), bảo quản trong môi trường nhiệt độ phòng thông thường (28 - 30°C) mà chưa thử nghiệm ở các điều kiện nhiệt độ và độ ẩm biến thiên khác nhau.
• Các chỉ tiêu đánh giá tập trung chủ yếu vào hao hụt khối lượng, pH albumin và protein hòa tan tổng số; chưa mở rộng định lượng sự thay đổi của các chỉ số chất lượng lòng đỏ (như chỉ số Haugh, chỉ số hình thái lòng đỏ) hoặc mật độ vi sinh vật tạp nhiễm định lượng trên bề mặt vỏ.
• Nguồn vật liệu chitosan khối lượng phân tử thấp được tổng hợp nội bộ trong phòng thí nghiệm của Khoa CNSH - CNTP, chưa qua khảo sát chi phí sản xuất và tính ổn định ở quy mô công nghiệp lớn.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Thử nghiệm áp dụng quy trình phun màng sinh học chitosan LMW ở quy mô trang trại hoặc nhà xưởng bảo quản thương mại.
• Mở rộng phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật đặc hiệu (Salmonella, E. coli) và kiểm tra các biến đổi vi cấu trúc của bề mặt vỏ trứng sau khi phun màng bằng kính hiển vi điện tử quét.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu tham khảo có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao cho:

• Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các ngành Công nghệ Thực phẩm, Công nghệ Sau thu hoạch, Bảo quản Nông sản và Công nghệ Sinh học ứng dụng.
• Kỹ sư công nghệ và các đơn vị sản xuất trứng gia cầm đang tìm kiếm giải pháp màng bảo quản ăn được (edible coatings) nguồn gốc tự nhiên, an toàn và có khả năng thay thế hóa chất bảo quản tổng hợp.
• Những nội dung đáng tham khảo chuyên sâu gồm: quy trình pha chế dung dịch chitosan LMW phân tán trong axit axetic 1%; quy trình phân tích định lượng protein hòa tan theo phương pháp Biure lập đường chuẩn albumin tại bước sóng 540 nm; và bảng số liệu theo dõi động thái hao hụt khối lượng, pH theo chu kỳ 5 ngày trong suốt 30 ngày bảo quản.

Câu hỏi thường gặp

1. Nồng độ màng chitosan khối lượng phân tử thấp nào cho kết quả bảo quản trứng gà tươi tốt nhất? Nồng độ chitosan khối lượng phân tử thấp tối ưu là 1,5% (công thức CT3). Sau 30 ngày bảo quản ở nhiệt độ thường, CT3 ghi nhận tỷ lệ hao hụt khối lượng thấp nhất (5,950%), pH albumin ổn định nhất (8,43) và bảo tồn hàm lượng protein hòa tan cao nhất (9,460% so với mức 0,533% ở mẫu đối chứng).

2. Vì sao màng chitosan khối lượng phân tử thấp (LMW) lại cho hiệu quả bảo quản tốt hơn màng chitosan khối lượng phân tử cao (HMW)? Chitosan khối lượng phân tử thấp (10 - 20 kDa) được tạo ra từ quá trình thủy phân cắt mạch chitosan HMW, sở hữu độ deacetyl hóa cao (DDA > 90%) và độ tan trong nước tốt hơn. Cấu trúc mạch ngắn giúp các nhóm amin tích điện dương phân tán đều và tiếp xúc hiệu quả hơn với các vị trí hoạt động trên màng vi sinh vật, đồng thời tạo màng bao có độ bám dính đồng đều, tăng cường khả năng chống oxy hóa và kiểm soát thoát hơi nước, thoát khí $CO_2$.

3. Tại sao màng chitosan ở nồng độ cao 2,0% (công thức CT5 và CT10) lại cho kết quả bảo quản kém hơn nồng độ 1,5%? Ở nồng độ 2,0%, dung dịch chitosan có độ nhớt quá cao dẫn đến lớp màng phủ trên vỏ trứng có độ dày không đồng đều. Trong quá trình làm khô và bảo quản, màng dày có hiện tượng hút ẩm không đều, gây bong tróc màng trên bề mặt vỏ (có thể quan sát bằng mắt thường), khiến hơi nước và khí $CO_2$ thoát ra ngoài nhiều hơn, làm tăng hao hụt khối lượng và tăng pH albumin.

4. Phương pháp phủ màng bằng kỹ thuật phun (CT12) có ưu thế gì so với kỹ thuật nhúng (CT11)? Phương pháp phun tạo ra lớp màng bao mỏng, phủ kín và đồng đều trên toàn bộ vi lỗ khí của vỏ trứng mà không bị chảy dồn dung dịch theo hình thái quả trứng như khi nhúng. Nhờ đó, sau 30 ngày bảo quản, mẫu phun chitosan 1,5% có tỷ lệ hao hụt khối lượng chỉ 4,398% (thấp hơn mẫu nhúng là 5,903%), pH albumin giữ ở mức 8,51 (mẫu nhúng tăng lên 9,13) và hàm lượng protein hòa tan đạt 9,750% (mẫu nhúng chỉ đạt 8,530%).

5. Hàm lượng protein hòa tan trong trứng được phân tích bằng phương pháp nào? Hàm lượng protein hòa tan được xác định bằng phương pháp so màu Biure dựa trên phản ứng tạo phức màu xanh tím giữa ion $Cu^{2+}$ và liên kết peptide trong môi trường kiềm. Mật độ quang được đo trên máy quang phổ Labomed Spectro UV-VIS ở bước sóng 540 nm, sau đó tính toán nồng độ dựa trên phương trình hồi quy đường chuẩn albumin $y = 0,4378x + 0,5442$ kết hợp với hệ số pha loãng mẫu phân tích (tỷ lệ 1:30).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Lê Mỹ Hạnh đã chứng minh một cách khoa học tính ưu việt của màng chitosan khối lượng phân tử thấp (10 - 20 kDa) so với màng chitosan khối lượng phân tử cao (30 - 300 kDa) trong việc bảo quản trứng gà tươi ở nhiệt độ phòng. Bằng phương pháp thực nghiệm chặt chẽ, nghiên cứu đã xác định nồng độ tối ưu là chitosan LMW 1,5% và khẳng định giải pháp phun phủ tạo màng vượt trội hơn hẳn kỹ thuật nhúng truyền thống. Quy trình công nghệ hoàn thiện cho phép kéo dài thời gian bảo quản trứng gà tươi lên đến 30 ngày tại điều kiện 28 - 30°C, giữ tỷ lệ hao hụt khối lượng ở mức thấp (4,398%) và duy trì gần như nguyên vẹn giá trị dinh dưỡng của protein hòa tan (9,750%). Dữ liệu nghiên cứu cung cấp cơ sở kỹ thuật tin cậy cho việc ứng dụng vật liệu màng sinh học ăn được vào công nghệ sau thu hoạch và thương mại hóa nông sản thực phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Gần đây màng sinh học chitosan đã và đang được sử dụng rộng rãi để kéo dài thời hạn sử dụng thực phẩm do chitosan là hợp chất tự nhiên không độc, an toàn với người, có khả năng tự phân hủy sinh học và có tính kháng vi sinh vật [25]. Giữa chitosan khối lượng phân tử thấp và chitosan khối lượng phân tử cao, loại chitosan nào có tính kháng vi sinh vật tốt hơn thì vẫn đang là một câu hỏi cần giải đáp. Tính kháng vi sinh vật của chitosan không chỉ phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài (vi sinh vật, tính chất của môi trường, pH, nhiệt độ…), mà còn phụ thuộc vào các yếu tố bên trong (như trọng lượng phân tử, và mức độ polymer hóa và mức độ diacetyl hóa) [56]. Chitosan có khối lượng phân tử thấp được cho là có khả năng kháng khuẩn cao hơn so với chitosan thông thường có khối lượng phân tử cao [21] vì chitosan có khối lượng phân tử thấp có khả năng tan trong nước cao hơn dẫn đến phản ứng tốt hơn với các vị trí hoạt động của vi sinh vật.

Tuy nhiên kết quả nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của chitosan phụ thuộc vào khối lượng phân tử là không hoàn toàn tương thích. Chitosan có khối lượng phân tử dưới 300 kDa, tác dụng kháng khuẩn đối với S. aureus tăng khi khối lượng phân tử tăng nhưng tác dụng kháng khuẩn đối với E. coli thì ngược lại [59].

Ngoài hoạt dộng kháng khuẩn, chitosan còn có tác dụng chống nấm đã được chứng minh chống một số loại nấm bao gồm Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus niger, Trichophyton rubrum và Candidaspp với nồng độ ức chế tối thiểu MIC là 1,3 mg/ml [50] đồng thời kết quả nghiên cứu cho thấy chitosan khối lượng phân tử cao có khả năng chống nấm tốt hơn chitosan có khối lượng phân tử thấp. Màng chitosan được sử dụng rộng rãi trong bảo quản thực phẩm như trên đối tượng rau, củ, quả nghiên cứu của Nguyễn Đức Tuân và cộng sự cho thấy với nồng độ dung dịch chitosan 1,5% có thể bảo quản quả bưởi Đoan Hùng trong vòng 90 ngày vẫn cho chất lượng tốt [7]. Trên đối tượng thịt, cá nghiên cứu của Lê Thị Minh Thủy và Trương Thị Mộng Thu cho thấy có thể sử dụng dung dịch chitosan 0,5% bảo quản cá Tra fillet đông lạnh làm giảm đáng kể sự thay đổi chất lượng cá trong suốt 6 tháng m 2 bảo quản [6]. Trên đối tượng trứng gà tươi, có nghiên cứu của Nguyễn Thị Lan và Huỳnh Thái Nguyên sử dụng màng chitosan nồng độ 1 - 1,6% để làm giảm đáng kể sự biến đổi chất lượng trứng gà tươi trong 30 ngày bảo quản ở nhiệt độ thường [1].

Trứng là một sản phẩm thực phẩm cơ bản của con người bởi có nguồn dinh dưỡng đa dạng cùng với khả năng tiêu hóa cao và giá cả phải chăng [47]. Hơn nữa, trứng là thực phẩm có nguồn gốc động vật vừa cung cấp protein, sắt, vitamin A, riboflavin… cho chi phí thấp nhất vừa cung cấp kẽm, canxi cho chi phí thấp thứ hai [20], ngoài ra trứng còn cung cấp khoảng 140 kcal/100g [44] nên trứng là một tiềm năng ẩm thực tuyệt vời. Ở nước ta, do điều kiện khí hậu nóng ẩm đặc biệt là miền Bắc nên trứng dễ bị hư hỏng. Ở nhiệt độ thường (28 - 300C) trứng gà đã bị biến đổi về trọng lượng, chất lượng cũng như biến đổi thành phần dinh dưỡng và giá trị thương phẩm (trứng mốc, trứng loãng lòng, thối vỡ) do tác động của hiện tượng tự phân huỷ, hoạt động của vi sinh vật qua các lỗ khí trên bề mặt trứng gây ra [2].

Do đó, việc sử dụng màng bao trên bề mặt vỏ trứng nhằm hạn chế sự trao đổi không khí và chống sự xâm nhập của vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản đang được nhiều tác giả quan tâm và chú ý. Các kết quả nghiên cứu của Lee và Mahony [39], Bhale và cộng sự [15], Cengiz [16] đã cho thấy việc sử dụng màng bao chitosan khối lượng phân tử thấp trên bề mặt trứng gà tươi có hiệu quả đáng kể trong việc hạn chế sự hao hụt khối lượng và biến đổi chất lượng trứng khi bảo quản ở nhiệt độ thường. Nhưng chưa có nghiên cứu nào chỉ ra rằng màng bao chitosan khối lượng phân tử thấp hay màng bao chitosan khối lượng phân tử cao khi bảo quản trên trứng gà tươi cho chất lượng tốt hơn. Chính vì vậy tôi tiến hành đề tài, “Nghiên cứu hiệu quả bảo quản của màng bao chitosan khối lượng phân tử thấp so với màng bao chitosan khối lượng phân tử cao trên trứng gà tươi”.

Mục tiêu của đề tài 1. Mục tiêu tổng quát Xác định được nồng độ màng sinh học chitosan khối lượng phân tử thấp phù hợp cho bảo quản trứng gà tươi. Xác định được nồng độ màng sinh học chitosan khối lượng phân tử cao phù hợp cho bảo quản trứng gà tươi. Xác định được màng sinh học chitosan cho hiệu quả bảo quản tốt hơn.

Xác định được biện pháp phủ màng phù hợp cho bảo quản trứng gà tươi. Hoàn thiện quy trình công nghệ bảo quản trứng gà tươi bằng màng bao chitosan. Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ màng sinh học chitosan khối lượng phân tử thấp tới chất lượng và thời gian bảo quản trứng gà tươi. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ màng sinh học chitosan khối lượng phân tử cao tới chất lượng và thời gian bảo quản trứng gà tươi.

Lựa chọn màng sinh học chitosan phù hợp cho bảo quản trứng gà tươi. Nghiên cứu biện pháp phủ màng phù hợp cho bảo quản trứng gà tươi. Hoàn thiện quy trình công nghệ bảo quản trứng gà tươi bằng màng sinh học chitosan. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.

Ý nghĩa khoa học của đề tài  Đề tài động viên khích lệ sinh viên tham gia công tác nghiên cứu khoa học  Giúp sinh viên có cơ hội tiếp cận với các thao tác kỹ thuật trong thực tế, củng cố các kiến thức đã học.  Bổ sung kiến thức thông qua hoạt động nghiên cứu thực tiễn, trau dồi kiến thức bản thân, tích lũy kinh nghiệm thực tế, đồng thời tiếp cận công tác nghiên cứu khoa học phục vụ cho công việc nghiên cứu và công tác sau này.  Giúp sinh viên củng cố và hệ thống hóa lại kiến thức đã học vào nghiên cứu khoa học m 4 1. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài  Giúp sinh viên có thêm kỹ năng làm việc thực tế sau khi ra trường về quan sát, chế biến, đánh giá sản phẩm, quản lý chất lượng.

 Xây dựng được quy trình công nghệ bảo quản trứng gà tươi bằng màng chitosan khối lượng phân tử thấp.  Là cơ sở cho các nghiên cứu bảo quản trứng gà tươi sau này. m 5 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHITOSAN KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ CAO 2.

Nguồn gốc và cấu trúc hóa học của chitosan 2. Nguồn gốc chitin/chitosan Về mặt lịch sử, chitin được Braconnot phát hiện đầu tiên vào năm 1811, trong cặn dịch chiết từ một loại nấm. Ông đặt tên cho chất này là “Fungine” để ghi nhớ nguồn gốc của nó. Năm 1923, Odier phân lập được một chất từ bọ cánh cứng mà ông gọi là “chitin” hay “chitine”, tiếng Hy Lạp gọi là vỏ giáp, nhưng ông không phát hiện ra sự có mặt của nitơ.

Cuối cùng cả Odier và Braconnot đều đi đến kết luận chitin có dạng công thức giống với cellulose. Sự có mặt của nitơ trong chitin đã được Lassaige chứng minh vào năm 1843, từ đó nhân loại bắt đầu nghiên cứu và ứng dụng lâu dài hợp chất này và các dẫn xuất của nó [51]. Ở động vật chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng trong vỏ một số động vật không xương sống như côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác, giun tròn. Hàm lượng chitin (theo % chất khô) ở động vật giáp xác như tôm, cua (58,85%), côn trùng (20 - 60%), động vật thân mềm (3 - 26%), giun đốt (20 - 28%), ruột khoang (3 - 30%), rong biển chứa một lượng nhỏ chitin, nấm có chứa khoảng 45% chitin [12].

Ở động vật bậc cao, monome của chitin là một thành phần chủ yếu trong mô da giúp cho sự tái tạo và gắn liền các vết thương ở da. Ở vi sinh vật chitin có trong thành tế bào nấm, trong sinh khối nấm mốc và một số loại tảo [52]. Cấu trúc hóa học của chitosan a. Công thức cấu tạo của chitin Chitin có cấu trúc là một polyme được tạo thành từ các đơn vị N - acetyl - β - D - glucosamin liên kết với nhau bởi liên kết β - 1 - 4 - glucoside.

Công thức cấu tạo của chitin m 6 Chitosan thu được từ quá trình diacetyl hóa chitin, thay thế nhóm N-acetyl thành nhóm amin ở vị trí C2. Do quá trình acetyl hóa xảy ra không hoàn toàn nên người ta quy ước nếu độ diacetyl hóa (degree of deacetylation) (DDA), DDA > 50% thì gọi là chitosan, nếu DDA < 50% thì gọi là chitin. Chitosan có cấu trúc tuyến tính từ đơn vị 2 - deoxy - β - D - glucosamine liên kết với nhau bằng liên kết β - (1 - 4) - glucozit. Cấu trúc hóa học của Chitosan Hình 2.

Cấu trúc của chitosan Tên gọi khoa học: Poly(1-4)-amino-2deoxy-β-D-glucose; poly(1-4)-amino- 2deoxy- β-D-glucopyranose. Công thức phân tử: [C6H11O4N]n Phân tử lượng: Mchitosan = (161,07)n Trong thực tế các mạch chitin - chitosan đan xen nhau, vì vậy tạo ra nhiều sản phẩm đồng thời, việc tách và phân tích chúng rất phức tạp [31]. Tính chất sinh học và độc tính của chitosan Chitosan là hợp chất tự nhiên không độc, dùng an toàn cho người, có tính hòa hợp sinh học cao với cơ thể, có khả năng tự phân hủy sinh học [25]. Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: có khả năng hút nước, giữ ẩm, tính kháng nấm, tính kháng khuẩn, với nhiều chủng loại vi sinh vật khác nhau, kích thích sự phát triển tăng sinh của tế bào, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện ngèo dinh dưỡng, tác dụng cầm máu, chống sưng u [58].

Hsieh và cộng sự (2007) chỉ ra rằng chitosan là chất thân lipid có khả năng hấp thụ dầu mỡ cao, chúng có thể hấp thụ 6 - 8 lần trọng lượng phân tử. Chitosan phân tử lượng nhỏ có điện tích dương nên có khả năng gắn kết với điện tích âm của lipid và m 7 acid tạo thành những chất có phân tử lượng lớn không bị tác dụng bởi men tiêu hóa. Do đó không bị hấp phụ vào cơ thể mà được thải ra ngoài làm giảm cholesterol, acid uric trong máu nên tránh được nguy cơ bệnh tim mạch, bệnh gut, kiểm soát được tăng huyết áp và giảm cân.