I. Tổng Quan Nghiên Cứu Về Nấm Men Đối Kháng Trong Thực Phẩm
Việt Nam có lợi thế lớn về phát triển cây ăn trái. Tuy nhiên, bảo quản sau thu hoạch gặp nhiều khó khăn do vi sinh vật. Hướng nghiên cứu bảo quản rau tươi chủ yếu tập trung vào bảo quản nhiệt và hóa chất. Vấn đề an toàn thực phẩm và ô nhiễm môi trường đang trở thành mối quan tâm lớn do việc sử dụng quá mức hóa chất bảo vệ thực vật. Nghiên cứu và ứng dụng các chế phẩm sinh học an toàn trong bảo quản quả tươi là rất cần thiết. Sử dụng màng bao ăn được kết hợp với nấm men Candida sake đối kháng là một chế phẩm sinh học an toàn đã được nhiều nước nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi. Thanh long là một trong những trái cây nhiệt đới được đánh giá cao, cung cấp nhiều vitamin, khoáng chất, tăng cường sức đề kháng. Phát triển cây thanh long là nhiệm vụ quan trọng của ngành nông nghiệp, đóng góp vào tăng trưởng kinh tế, phục vụ tiêu dùng nội địa và xuất khẩu.
1.1. Tình Hình Nghiên Cứu và Ứng Dụng Nấm Men Sinh Học
Nguyễn Thùy Châu và cộng sự đã phân lập được chủng Candida sake ĐП15 có khả năng ức chế mạnh nấm mốc A. niger, loài nấm mốc chính gây thối hỏng thanh long. Tuy nhiên, chủng Candida sake ĐП15 không ức chế được loài Colletotrichum gloeosporioides gây bệnh thán thư, loài nấm mốc thường gây thối hỏng thanh long khá nghiêm trọng. Các tác giả cũng đã nghiên cứu tạo được màng bao ăn được CT27 có khả năng bảo quản thanh long được 27 ngày ở nhiệt độ lạnh 8 – 10°C với tỷ lệ thối hỏng nhỏ hơn 5% [1]. Để nâng cao hiệu quả bảo quản thanh long của chế phẩm nấm men đối kháng Candida sake kết hợp với màng bao ăn được, cần phân lập được chủng nấm men Candida sake có khả năng ức chế mạnh được cả 2 loài nấm mốc A. niger và Colletotrichum gloeosporioides gây thối hỏng thanh long.
1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Nấm Men Đối Kháng Trong Bảo Quản
Phân lập và lựa chọn được một đến hai chủng nấm men Candida sake có khả năng ức chế mạnh sự phát triển của nấm mốc Aspergillus niger và Colletotrichum gloeosporioides gây thối hỏng quả thanh long. Hoàn thiện được công nghệ sản xuất màng bao ăn được và nấm men Candida sake đối kháng để kéo dài thời gian bảo quản quả thanh long được 30 ngày ở điều kiện nhiệt độ từ 8 đến 10°C. Nội dung nghiên cứu bao gồm: Phân lập các chủng nấm men Candida sake đối kháng từ các nguồn quả tươi lập như: táo, lê thu được từ các nguồn trong nước và nước ngoài. Định loại các chủng nấm men có khả năng ức chế nấm mốc gây thối hỏng quả thanh long.
II. Thách Thức và Giải Pháp Kiểm Soát Sinh Học Trong Thực Phẩm
Quá trình xảy ra trong bảo quản rau quả sau thu hoạch bao gồm sự bay hơi nước, giảm khối lượng tự nhiên của quả, sự sinh nhiệt, các quá trình sinh lý sinh hóa của quả và sự phát triển của sinh vật gây thối hỏng. Sự bay hơi nước phụ thuộc vào độ háo nước của hệ keo trong tế bào, cấu tạo và trạng thái của mô bao che, đặc điểm, mức độ của giập cơ học, nhiệt độ, độ ẩm của môi trường xung quanh, tốc độ chuyển động của không khí, độ chín của quả, cách tạo màng, thời gian và phương pháp bảo quản cùng các yếu tố khác như cường độ hô hấp và sự sinh ra nước. Giảm khối lượng tự nhiên là do sự bay hơi nước và tổn hao chất hữu cơ trong khi hô hấp.
2.1. Các Quá Trình Sinh Lý Sinh Hóa Ảnh Hưởng Chất Lượng Thực Phẩm
Hô hấp của quả làm giảm khối lượng một cách tự nhiên. Do đó việc làm giảm hô hấp sẽ làm giảm khối lượng tự nhiên trong quá trình bảo quản. Ở hô hấp hiếu khí sản phẩm cuối cùng là CO2, nước và nhiệt, ở hô hấp yếm khí thì sản phẩm cuối cùng là CO2 và etanol. Trong quá trình bảo quản quả cần hạn chế hô hấp yếm khí vì nếu hô hấp yếm khí xảy ra dễ gây ra hiện tượng mùi vị lạ cho sản phẩm bảo quản. Các yếu tố ảnh hưởng tới cường độ hô hấp như loại rau quả, các yếu tố của môi trường tồn trữ như nhiệt độ, độ ẩm, độ thông gió, thời gian tồn trữ, ánh sáng. Hô hấp ở quả được chia thành hai loại đó là hô hấp đột biến và hô hấp thường.
2.2. Phát Triển Vi Sinh Vật Gây Thối Hỏng và An Toàn Thực Phẩm
Quả sau khi thu hoạch thường bị nhiễm các loại sinh vật là tác nhân gây thối hỏng quả nhanh cụ thể là: Nhóm côn trùng gây nhiễm vào quả từ quá trình ra hoa hoặc giai đoạn quả phát triển do các côn trùng trích hút đưa ấu trùng của mình vào quả. Chỉ khi quả chín tức là điều kiện dinh dưỡng thuận lợi để chúng phát triển và gây ra thối hỏng quả. Việc loại bỏ quả hỏng quả do côn trùng gây ra có thể được xử lý trước thu hoạch hoặc sau thu hoạch. Trước khi đưa quả vào bảo quản quả thường được xử lý chiếu xạ hoặc xử lý nước nóng để tiêu diệt các ấu trùng gây hại.
III. Phương Pháp Bảo Quản và Ứng Dụng Nấm Men Đối Kháng
Trên thế giới vấn đề nghiên cứu công nghệ bảo quản tươi đã được các nước đặc biệt quan tâm. Người ta đã nghiên cứu và sử dụng nhiều biện pháp để bảo quản quả tươi. Biện pháp bảo quản ở nhiệt độ thấp là phương pháp bảo quản quả tươi truyền thống và phổ biến nhất. Sau khi thu hái, quả được đưa vào kho lạnh để giảm cường độ hô hấp và giảm sự bốc hơi nước. Cần loại bỏ những quả bầm dập và nên phân loại theo độ chín. Nguyên liệu nhập kho không kéo dài quá 2 ngày. Nếu quả thu hoạch vào thời kỳ nóng thì trước khi nhập vào phòng tồn trữ phải làm mát ở hành lang kho lạnh hoặc ở phòng làm mát sơ bộ. Khi chuyển quả từ phòng lạnh ra cũng cần qua giai đoạn nâng nhiệt từ từ.
3.1. Biện Pháp Chiếu Xạ và Sử Dụng Thuốc Diệt Nấm
Dùng tia bức xạ để tiêu diệt mầm bệnh trên quả. Phương pháp này ít được áp dụng do các đồng vị phóng xạ đắt và hiếm, hơn nữa người tiêu dùng e ngại. Tính đến năm 1991 đã có 37 nước sử dụng phương pháp này cho phép chiếu xạ khoảng 40 loại thực phẩm từ hạt, gia vị, rau quả tươi cho đến thịt, trong đó có 24 nước đã thương mại hóa phương pháp này. Điển hình là: Anh, Mỹ, Nhật, Trung Quốc, Thái Lan, Ấn Độ, Pháp…Tác dụng chiếu xạ có hiệu quả sau vài giờ đến vài ngày. Tác dụng này càng mạnh khi có oxy và độ ẩm cao. Nhiệt độ tăng làm giảm tính bền của bức xạ và khi đó tốc độ hình thành các ion và các phản ứng hóa học xảy ra càng nhanh.
3.2. Sử Dụng Chất Hấp Phụ Khí Ethylene và Màng Bao
Nguyên tắc của phương pháp là sử dụng chất hấp phụ khí ethylene đặt trong môi trường bảo quản. Ethylene là chất khí được hình thành trong quá trình bảo quản. Đó cũng là một trở ngại trong bảo quản và mở rộng thị trường đến nơi sản xuất. Ngoài ra, ethylene còn làm tăng cường độ hô hấp, giảm thời gian bảo quản. Muốn làm giảm thiệt hại do ethylene gây ra cần dùng chất hấp phụ ethylene, chất hấp phụ ethylene sẽ phản ứng ngay với ethylene trước khi nó gây tác động không mong muốn đến hoa quả tươi. Một số chất hấp phụ dùng trên thế giới nay: Refregerade của Tây Ban Nha, hiện Refretain (kim loại hoạt hóa bề mặt) của Mỹ, và một số chất làm giảm phản ứng sinh tổng của ethylene như : khí CO2, Acetandehyt và một số chất khử ethylene như : hợp ozon, KMnO4.
IV. Ứng Dụng Màng Bao Ăn Được Trong Bảo Quản Thực Phẩm Tươi
Tình hình sản xuất màng bao trong bảo quản quả tươi. Ngay từ đầu thế kỷ XII hoặc XIII người Trung Quốc đã biết cách sử dụng chế phẩm màng, họ áp dụng sáp chảy cho chanh và cam. Họ cho rằng những sáp này tạo làm chậm sự mất nước và lên men của quả [10]. Thuật ngữ sáp thường dùng cho sáp ong, nhưng ngày nay đã dùng cho một số loại khác có tính chất tương tự như được sáp: nhựa resin [11]. Ở Mỹ sáp paraffin đã được dùng trên quả có múi từ những năm 1930. Chuyển sang dùng dịch trên nền resin vào cuối những năm 1940 và nhựa nhũ tương “dầu trong nước” cho màng rau quả tươi đã được dùng vào những năm 1950 [12].
4.1. Phân Loại Màng Bao và Vật Liệu Cấu Thành
Hiện nay, phương pháp bảo quản bằng màng composit khá phổ biến, nó được quan tâm, nghiên cứu nhằm khai thác những thế của nó để kết hợp với các vật lơi liêu khác nhau để cải tiến các thứi năng : độ bóng, bền, dẻo, thấm khí , dinh dưỡng, mỹ quan của chế phẩm. Chế phẩm tạo màng hay màng bao là lớp phủ trực tiếp trên bề mặt quả từ các vật liệu polymer . Màng bọ đã trở thành những hàng rào kiểm soát sự trao đổi diện không khí và hơi nước ra ở bên trong rau quả tươi , đồng 17 thời làm chậm sự bay hơi nước của các hợp chất thơm có trong rau quả , bảo vệ quả tốt hơn trước những tác nhân gây hại như: côn trùng, nấm mốc, vi khuẩn… Màng bao được chia làm 2 loại:
4.2. Phương Pháp Tạo Màng Bao và Ưu Nhược Điểm
Màng bao ăn được là các vật liệu sinh học như: protein, lipid, và các polysaccharides. Màng bao ăn được là một trong những bước tiến lớn trong công 18 nghệ nghiên cứu bảo quản rau quả tươi, nó là biện pháp bảo quản “sạch”, lâu và thân thi với môi trường, có tác dụng kéo dài tuổi thọ và nâng cao chất lượng của quả. п + Màng bao không ăn được là các màng bao làm từ polymer tổng hợp. Thuận lợi chính của màng bao ăn được so với màng bao polymer tổng hợp hóa học truyền thống là nó có thể dùng được cùng với các sản phẩm được đóng gói. Màng bao ăn được cũng có thứi năng như chất mang của các tác nhân kháng khuẩn và các chất chống oxy hóa.
V. Đánh Giá Hiệu Quả Nấm Men Đối Kháng Trong Bảo Quản Thanh Long
Các sản phẩm composit thương mại ở các trang web: http://www.com, công ty Decom, cerexagri (Mỹ) giới thiệu gần 30 sản phẩm màng phủ dùng cho nhiều loại rau quả khác nhau. Nhiều nhất là các sản phẩm dùng cho quả có múi và táo. Mỗi sản phẩm đều có chỉ dẫn cách sử dụng, thành phần chính. Các loại polymer là thành phần chính trong các sản phẩm của họ gồm: cánh kiến, nhựa PE, nhựa cây, sáp Carnauba, sáp ong, dầu khoáng, paraffin.2 Các loại màng bao thường dùng trong bảo quản quả tươi chế phẩm tạo màng có thể được pha chế từ nhiều nguyên liệu khác nhau gồm nhựa cây, sáp thực vật, sáp động vật, polysaccharit, protein và một số ít polymer tổng hợp.
5.1. Vật Liệu Carbohydrate và Protein Trong Màng Bao
Thực tế, đa số các chế phẩm đều là vật liệu composit gồm ít nhất hai thành phần tạo màng trở lên có bổ sung thêm các phụ gia chẳng hạn chất dẻo hóa, chất hoạt động bề mặt, chất chống bọt, chất nhũ hóa và chất bảo quản để giữ chế phẩm được lâu. - Lipid : Lipid dùng trong chế phẩm thường là những chất sáp hoặc dầu tự nhiên. Ví dụ: sáp Carnauba từ lá cọ ở Brazil, sáp cám gạo, sáp ong. Cũng có thể là sáp tổng hợp như paraffin và polyethylene là những sản phẩm tinh luyện dầu mỏ. Chất 19 nhựa tự nhiên như: cánh kiến, nhựa cây. Châu Âu và Mỹ cho phép dùng hai nguyên liệu này làm phụ gia thực phẩm.
5.2. Phương Pháp Nhúng Bôi và Phun Màng Bao
Chế phẩm tạo màng là lipid và nhựa có ưu điểm là làm 20 giảm mất nước nhưng chúng lại có nhược điểm là dễ gây ra hiện tượng hô hấp yếm khí do ức chế trao đổi khí, nhất là đối với cánh kiến và nhựa cây. - Vật liệu carbohydrate Nó thường sử dụng làm chất tạo màng gồm : xenlulo và các dẫn xuất từ xenlulo như carboxymethylcellulo, tinh bột , pectin, alginate, carrageenan và chitosan. Những loại vật liệu này chống mất nước kém , nhưng có tính thẩm thấu khí khá chậm nên có tác dụng làm chậm chín quả. - Protein Sử dụng protein để làm màng thực phẩm có thể tách chiết từ ngô (zein), lúa mỳ (gluten), đỗ tương, colagen (gelatin), hoặc từ sữa (casein).
VI. Kết Luận và Tiềm Năng Ứng Dụng Nấm Men Đối Kháng
Cũng như polysaccharit, protein không có khả năng chống mất nước cao như màng lipid, nhưng sự trao đổi khí lại rất thuận lợi cho việc làm chậm quá trình chín mà không gây ra hiện tượng hô hấp yếm khí. Do vậy người ta thường kết hợp các thành phần nhựa với protein hay với polysaccharit [13]. Như vậy, chế phẩm tạo màng được làm từ các thành phần tự nhiên, không độc hại, trong nhiều trường hợp là những chất dinh dưỡng. Khi pha chế, tùy theo loại quả mà chúng ta sẽ chọn loại nguyên liệu khác nhau để đảm bảo hiệu quả bảo quản và yếu tố an toàn thực phẩm.3 Một số phương pháp tạo màng bao bảo quản quả tươi hiện nay c.
6.1. Phương Pháp Phun và Nhỏ Giọt Trong Tạo Màng
Phương pháp nhúng Phù hợp với lượng rau quả nhỏ. Nông sản được rửa, làm khô rồi cho ngập vào dung dịch tạo màng chứa trong bể. Thời gian ngâm không quan trọng, nhưng phải đảm bảo phủ toàn bộ và dính kết tốt trên bề mặt. Nông sản sau đó được làm khô theo băng tải chạy vào buồng sấy hoặc để khô tự nhiên . Quả phải khô để tránh pha loãng dung dịch 21 c. Phương pháp bôi Dùng chổi sơn hoặc giẻ thấm ướt chất tạo màng rồi quét hoặc bôi lên bề mặt quả. Cách thứi này phù hợp với quả có kích thước tương đối lớn và số lượng không nhiều .3 Phương pháp phun Đây là phương pháp phổ biến từ lâu dùng cho hầu hết các chất tạo màng trên rau quả.
6.2. Ưu Nhược Điểm Của Phương Pháp Tạo Màng Bao
Sử dụng áp suất phun cao(414-553 kPa) cho phép tiêu hao ít nguyên liệu và phủ đều trên quả. Hệ thống bàn chải thường làm bằng lông ngựa và sợi polyetylen. Các thiết bị hiện đại thường được lập trình các chế độ phun khác nhau. Phương pháp nhỏ giọt Là phương pháp kinh tế nhất hiện nay. Thiết bị gồm các bộ phận tạo ra các giọt dung dịch có kích thước khác nhau. Ưu điểm khác là khả năng phun trực tiếp lên quả vào các bàn chải. Nhược điểm là do kích thước các giọt lớn nên sự phủ đồng đều chỉ đạt được khi quả được đảo lật thích hợp trên các bàn chải c. Ưu nhược điểm của phương pháp và chỉ tiêu màng bao an toàn
