Tìm hiểu các phương pháp bảo quản bằng màng tình hình ứng dụng phương pháp ở Việt Nam và trên thế giới

u thực phẩm là yêu cầu vô cùng cấp bách. Trong rau hàm lượng nước chiếm 85% đến 95%, chỉ có từ 5% đến 15% là chất khô, nên rau là đối tượng rất dễ bị hỏng, dập nát khi thu hái, vận chuyển và bảo quản. Ở các loại hạt lương thực do thành phần dinh dưỡng khá cao là môi trường hấp dẫn cho các loại vi sinh vật và sâu bọ, côn trùng phát triển. Nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới gió mùa, Việt Nam là một trong những nước có rau quả phong phú và đa dạng nhất trên thế giới. Các sản phẩm rau quả của nước ta không chỉ phục vụ nhu cầu tiêu dùng trong nước mà còn trở thành mặt hàng xuất khẩu được nhiều nước ưa chuộng. Hàng năm nước ta thu về hàng trăm triệu USD từ việc xuất khẩu rau quả. Tuy nhiên, việc xuất khẩu vẫn có nhiều hạn chế, mà nguyên nhân chủ yếu là do tình trạng hư hỏng của rau quả sau khi thu hoạch còn rất cao, chiếm tới hơn 20% tổng sản lượng. Đây là một tổn thất đáng kể với người nông dân. Trước nhu cầu bức thiết về công nghệ bảo quản sau thu hoạch, từ nhiều năm nay các nhà khoa học tâm huyết ở trong nước đã không ngừng nỗ lực thực hiện nhiều công trình nghiên cứu, nhằm tìm ra cách thức bảo quả rau quả có hiệu quả và phù hợp nhất với điều kiện khí hậu ở Việt Nam. Một trong những phương pháp bảo quản nông sản tiên tiến không thể không kể đến phương pháp bảo quản bằng màng. Một trong những phương pháp được ứng dụng rộng rãi trên thế giới và đang được ưa chuộng ở việt Nam. Vì vậy nhóm xin được nghiên cứu một số màng dùng trong bảo quản nông sản. Và tìm hiểu tình hình ứng dụng phương pháp này trên thế giới nói chung cũng như ở Việt Nam nói riêng MỤC LỤC NỘI DUNG Tổng quan lí thuyết Khái niệm cơ bản Khái niệm nông sản Nông sản là danh từ chung để chỉ các sản phẩm nông nghiệp, bao gồm sản phẩm cây trồng như thóc, ngô, đậu, đỗ, sắn, khoai, rau, hoa, quả,, các sản phẩm vật nuôi như thịt, trứng, sữa, da, xương, và một số sản phẩm nuôi trồng đặc biệt như nấm, ba ba, ốc, ếch(1) Khái niệm về tổn thất nông sản: Nguồn nguyên liêu dùng trong sản xuất thực phẩm chủ yếu là sản phẩm nông sản. Chất lượng của sản phẩm nông sản luôn biến đổi và biến đổi rất lớn, rất nhanh, dễ dẫn đến hư hỏng, giảm chất lượng và số lượng. Sự hư hỏng, giảm chất lượng và số lượng này ảnh hưởng lớn đến công nghiệp chế biến thực phẩm. Hằng năm, tỉ lệ tổn thất sau thu hoạch của Việt Nam thuộc hàng cao nhất, mất mát trên dưới 3000 tỉ đồng. Nguyên nhân dẫn đến tình trạng tổn thất lớn như vậy là do công nghệ phục vụ sau thu hoạch quá lạc hậu, cơ sở sản xuất yếu và thiếu, sản xuất manh mún. Quá trình xử lí và bảo quản chưa tốt, nông sản chịu tác động của các tác động hóa học, hóa sinh như: sự thủy phân, sự oxy hóa, sự hóa nâu,; tác động của các tác nhân sinh học như: biến đổi sinh lý nguyên liệu sau thu hoạch, côn trùng, vi sinh vật,; ngoài ra, còn chịu tác động của các tác nhân vật lý như: nhiệt độ, không khí, ánh sáng, va chạm cơ học trong quá trình vận chuyển, dẫn đến sự hư hỏng của nông sản. (2) Tổn thất nông sản là những sự thay đổi làm giảm giá trị của chúng đối với con người. Tổn thất nông sản có thể xảy ra trong quá trình thu hoạch, vận chuyển bảo quảnbao gồm tổn thất về mặt số lượng, khối lượng hay chất lượng. Ở nước ta, tổn thất sau thu hoạch với các sản phẩm hạt là 10%, củ là 10 – 20%, rau quả là 15 – 30%. Nguyên nhân chính gây ra tổn thất nông sản bao gồm các yếu tố nội tại như: các biến đổi sinh lý, sinh hóa của nông sản. Hay các yếu tố bên ngoài như: các tác động cơ học, những sinh vật gây hại, ánh sáng, độ ẩm , nhiệt độ(2) Khái niệm bảo quản nông sản Bảo quản thực phẩm là quá trình nghiên cứu và vận dụng những cách làm chậm hay làm ngừng lại sự hư hỏng để ngăn ngừa ngộ độc thực phẩm trong việc duy trì giá trị dinh dưỡng, cấu trúc và hương vị thực phẩm.(1) Nguyên lý: Bảo quản thường liên quan đến việc tiêu diệt hay ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn, nấm và các sinh vật khác, cũng như làm chậm lại quá trình oxi hóa của chất béo nguyên nhân gây ra mùi ôi. Ức chế hoạt động hay làm mất hoạt tính của các enzyme gây hư hỏng thực phẩm. Nó cũng bao gồm quá trình kìm hãm sự chín tựnhiên và khử màu có thể xảy ra trong suốt quá trình bảo quản. Khái niệm bảo quản nông sản bằng màng Màng bảo quản rau quả tươi là vật liệu bao quanh rau quả sau thu hoạch nhằm ngăn cản sự tiếp xúc giữa rau quả tươi và các vi sinh vật phá hủy, khí oxy, hạn chế một phần độ ẩm. Từ đó rau quả sẽ không bị dập úng, không bị phá hủy bởi vi sinh vật hay các tác nhân khác từ môi trường. Hiện nay người ta đã tạo ra rất nhiều loại màng bảo quản, nhưng chúng ta cần chọn lựa loại màng nào tối ưu nhất (rẻ tiền, dễ kiếm, không ô nhiễm môi trường) Đặc điểm chung của phương pháp bảo quản bằng màng Tác dụng của màng. Màng bọc lên bề mặt vỏ trái cây sẽ có tác dụng: Kìm hãm quá trình hô hấp. Tạo dáng vẻ. Ngăn ngừa nấm bệnh xâm nhập. Làm giảm quá trình thoát hơi nước trên bề mặt vỏ trái cây. (Guilbert & Biquet, 1989) → màng bao sẽ giúp kéo dài thời gian tươi ngon của trái cây sau thu hoạch Đặc tính của màng Không độc, không mùi vị. Điều khiển được tính thấm khí và khả năng ngăn ngừa sự thoát ẩm của rau quả đối với môi trường xung quanh. Có tính đàn hồi, khó bị xé rách(3) Các loại màng bảo vệ Màng polime sinh học Đặc điểm: + Màng polyme sinh học đều có hiệu quả cao + dễ chế biến thành màng mỏng nhờ công nghệ gia công chất dẻo thông thường + Các màng này hoạt động như chất ức chế ẩm, khí, hương vị và vận chuyển chất lỏng. + có thể bao gồm các chất chồng oxy hóa, tác nhân chống vi khuẩn, chất bảo quản và các chất phụ gia khác để tăng tính nguyên vẹn cơ học hay các đặc tính trong quá trình xử lý, chất lượng thực phẩm và để thay đổi độ bóng bề mặt. (3) Các loại vật liệu sử dụng trong các lớp phủ ăn được và màng.(3) Rất nhiều loại vật liệu khác nhau có thể được sử dụng trong các lớp phủ và công thức tạo màng. Những mô tả về các loại thành phần chính phổ biến nhất hay các loại màng được đưa ra dưới đây. Các lipit. Lipit bao gồm các nhóm hợp chất kỵ nước, với các ester trung hòa của glycerol và các acid béo. Chúng cũng bao gồm sáp. Các acid béo và các alcohol thiếu sự toàn vẹn về mặt cấu trúc và thường bền ở dạng tự do giúp tạo màng tốt. Có bản chất dễ gẫy, lipit thường được kết hợp với một cấu trúc mạng lưới của vài hợp chất jhac1 chẳng hạn như polysaccharide. Các hợp chất lipit vì thế thường xuất hiện trong các lớp phủ hỗn hợp từ ít nhất hai thành phần. Các mạng lưới củng cố này, nếu được làm từ các polymer ưa nước, có thể ảnh hưởng đến khả năng chống chịu của màng đối với sự vận chuyển hơi nước. Tổng quát, các loại dầu không chống lại sự thấm các loại khí và hơi nước tốt bằng các dạng sáp rắn. Stearyl alcohol là vật liệu chống thấm O2 tốt nhất. Tóm lại, các lớp phủ có bao gồm các lipid dạng rắn lên đến 75% có thể sử dụng cải thiện vẻ bề ngoài của lớp phủ mà không làm mất đi đặc tính chống ẩm, nhưng nếu chỉ dưới 25% dạng rắn, tính thấm sẽ tăng lên. Một số các loại dầu như: dầu parafin, dầu khoáng, dầu hải ly (castor oil), dầu cải, acetylate monoglyceride, và các loại dầu thực vật (dầu phộng, dầu bắp, dầu nành) có thể được sử dụng kết hợp với các thành phần khác hoặc sử dụng riêng để phủ các sản phẩm thực phẩm. Các loại sáp như: parafin, carnauba, sáp ong và các sáp polyethylene cũng có thể sử dụng kết hợp hay độc lập để làm lớp phủ thực phẩm. Các Protein. Các loại protein đã được sử dụng cho các ứng dụng phi thực phẩm nhờ đặc tính tạo màng của chúng từ thời cổ đại dưới dạng các hợp chất keo, sơn da thuộc, các lớp phủ giấy và mực. Gần đây hơn, các vật liệu protein, chằng hạn như protein casein của sữa và protein zein của bắp đã được dùng làm màng phủ ăn được cho các loại thịt xay, cũng như các loại hạt và sản phẩm bánh ke. Các lớp màng protein có nguồn gốc thực vật bao gồm zein bắp, gluten bột mì, protein đậu nành, protein đậu phộng. Keratin, collagen, gelatin, casein và protein whey sữa là những loại màng có nguồn gốc động vật. Điều chỉnh giá trị pH của các lớp màng protein có thể làm thay đổi dạng màng và tính thấm. Hầu hết các màng protein thì hút nước và vì thế không phải là vật cản ẩm tốt. Tuy nhiên các màng protein khô như zein, gluten bột mì, và đậu nành thì có tính thấm O2 kém. Các cacbohydrate. Polysaccharide được sử dụng trong thực phẩm với tác dụng làm đặc, làm bền, tác nhân tạo gel và nhũ hóa. Chúng cũng có thể là các tác nhân để sản xuất những màng ưa nước từ những nguồn dồi dào và có thể phục hồi với rất nhiều dạng có tính dẻo, tương đối ít thấm khí, nhưng lại kém chống nước. Xenlulozo. Xenlulozo là dạng polysacchride chiếm số lượng nhiều nhất, là một thành phần chính cấu tạo nên thành tế bào. Xellulozo được cấu tạo bởi các đơn phân là các phân tử glucose liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4. Dưới trạng thái tự nhiên, xenlulozo không tan trong nước, nhưng những dẫn xuất của chúng như Natri- carboxymethylcellulose (CMC), methylcellulose (MC), hydroxypropyl cellulose (HPC) và hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) thì tan trong nước. Các loại dẫn xuất này có các tính thấm nước và khí khác nhau và là những chất tạo màng tốt. CMC và MC không độc, được sản xuất ở Mỹ và hầu hết các quốc gia Châu Âu. HPC và HPMC không được phép sử dụng cho thực phẩm ở nhiều quốc gia. Vài loại màng thương phẩm được sản xuất từ xenlulozo như, TAL Pro-long (Courtaulds Group, London), Semperfresh (United Agri Products, Greeley, Co) và Nature Seal (EcoScience Corp, Orlando, FL). Một số sản phẩm từ xenlulozo khác được gọi là sợi cellulo (cellulo fiber), sản phẩm này được tạo nên từ vi khuẩn xenlulozo qua quá trình lên men hiếu khí xenlulozo của chủng Acetobacter. Pectin. Pectin là một polymer của các acid polygalacturonic và ester methyl của chúng. Pectin có nhiều ở quả, củ hoặc thân cây. Trong thực vật, pectin tồn tại dưới hai dạng: dạng protopectin không tan, tồn tại chủ yếu ở thành tế bào, và dạng hòa tan pectin tồn tại chủ yếu ở dịch tế bào. Về mặt cấu tạo, Pectin là các polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa các mạch của phân tử acid D-galacturonic C6H10O7, liên kết với nhau bằng liên kết 1,4-glucoside. Trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl (-OCH3). Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị tới hàng trăm đơn vị galacturonic. Pectin phân làm hai loại. HMP (High Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl cao: MI >7%, trong phân tử pectin có trên 50% các nhóm acid bị ester hóa (DE >50%). LMP (Low Methoxyl Pectin): Nhóm có chỉ số methoxyl thấp: MI <7%, khoảng từ 3-5%, trong phân tử pectin có dưới 50% các nhóm acid bị ester hóa (DE <50%). Các lớp màng phủ từ pectin nhìn chung có tốc độ thấm nước cao do bản chất ưa nước của chúng. Việc này có thể cải thiện bằng các them vào thành phần tạo màng paraffin hay sáp. Độ căng giãn của màng pectinic acid tăng lên khi số nhóm methoxyl tăng. Chitin/ Chitosan. Chitosan là một dạng chitin đã bị khử axetyl, nhưng không giống chitin nó lại tan được trong dung dịch acid. Chitin là polyme sinh học có nhiều trong thiên nhiên chỉ đứng sau xenluloza. Chitin là thành phần chủ yếu của mô biểu bì ở côn trùng và giáp xác. Về cấu tạo nó gần giống với xenlulozo và cũng có chức năng tương tự. chitin là một polyme mạch thẳng trọng lượng phân tử cao gồm các đơn vị N-acetyl-D glucosamin được nối với nhau bởi các liên kết β-D 1-4. Nó là một loại vật liệu không tan giống xelulozo và phản ứng hóa học thấp. Giống như xenlulozo, nó cũng có chức năng như một polysaccarit tạo cấu trúc. Nó có nhiều trong giáp xác, côn trùng, nấm, vỏ tôm, cua. Vỏ xương của các loài giáp xác này chứa khoảng 75% canxi cabonat và 15-20% chitin. Về tác dụng tạo màng và đặc tính tạo màng của chitin và chitosan sẽ được đề cập trong phần ứng dụng. Tinh bột. Tinh bột là polysaccarit dự trữ chủ yếu của thực vật bậc cao có trong hạt, củ, rễ và một lượng nhỏ trong thân và lá. Nó tồn tại dưới dạng không tan trong nước, các hạt hình cầu với hình dạng, kích thước và phân bố kích thước đặc trưng cho từng loại thực vật. Các vật liệu từ tinh bột (amylose, amylopectin và các dẫn xuất) đã được sử dụng để tạo nên các lớp phủ. Những màng này được cho là bán thẩm thấu với khí CO2 nhưng lại không thấm O2. Hầu hết tinh bột đều gồm 25% amylose và 75% amylopectin, trừ tường hợp bắp lai ghép, có tỷ lệ 50%-80% amylose. Trong hai loại này, amylose thì tạo màng tốt hơn. Vài loại dẫn xuất, chẳng hạn như hydroxylpropyl amylose, cho thấy tính thấm O2 chậm , tan mạnh hơn trong nước và có đặc tính kéo giãn tốt. tuy nhiên lại kém bền với hơi nước. Các dextrin cũng được sử dụng tạo màng. Các lớp phủ từ các polymer này có tính thấm hơi nước chậm hơn so với các màng được làm từ tinh bột. Một loại màng trên cơ sở tinh bột đã được sản xuất thành công trong thương mại là dạng dẹt- một phát minh bắt nguồn từ người Nhật đó là một loại màng trên cơ sở tinh bột được chế tạo từ bột gạo bổ sung một lượng nhỏ gôm thực vật. Hồ loãng sau đó được sấy trống ở 1020C trên trục gia nhiệt. Nó tạo ra màng mỏng và cần được bảo quản ở độ ẩm được kiểm soát nghiêm ngặt để tránh giòn vỡ. Aloe Vera - nha đam. Gel nha đam đã được sử dụng để phủ nho tươi và kép dài thời gian sử dụng chúng lên khoảng 35 ngày tại 10C. loại gel thể hiện tính chất như một màng chắn đối với O2 và CO2, tạo nên một dạng màng kiểu MA, và cũng có khả năng chống ẩm, và chính vì lý do đó giảm được việc mất khối lượng, hóa nâu, mềm nhũn, và sự phát triển của nấm men cũng như nấm mốc. Dạng vật liệu này được nhận thấy có chứa các chất chống vi sinh vật và vì vậy chống đươc thối rữa. Aloe veera chứa các cacbohydrate malic acid-acetylat (bao gồm các β-1-4-glucomanna) được chứng minh rằng có tính chống viêm. Các phụ gia và chất xử lý thêm vào công thức màng. Các chất khác thêm vào màng hay lớp phủ ăn được bởi hai lý do cơ bản. Một là để cải thiện cấu trúc, cơ chế và điều chỉnh các đặc tính của lớp phủ. Lý do thứ hai là để cải thiện chất lượng, mùi vị, màu sắc cũng như các đặc tính tự nhiên của các sản phẩm được phủ Chất làm mềm dẻo, chất nhũ hóa và chất hoạt động bề mặt.. Chất làm mềm dẻo: glycerol, sorbitol, manital, propylene glycol và polyglyceride Chất nhũ hóa và Chất hoạt động bề mặt: Chất nhũ hóa có thể phân loại thành các tác nhân hoạt động bề mặt hay chất ổn định phân tử lượng lớn. Các tác nhân diệt nấm và khống chề sinh học Các tác nhân diệt nấm: thuốc Benomyl, imazalil, và thiabendazole (TBZ), Các tác nhân khống chế sinh học: Biosave (EcoScience Corp.,Orlando,FL) chứa các vi khuẩn đối kháng (Pseudomonas syringae), và Aspire® (Ecogen Corp. Langhorne, PA), chứa một loại nấm men đối kháng (Candida oleophila) để kiểm soát quá trình thối rữa ở táo và các quả họ citrus. Chất bảo quản Các chất bảo quản hóa học như muối, nitrit và sulfit đã được sử dụng từ rất lâu nhằm kéo dài thời gian sử dụng cho các sản phẩm thực phẩm. Các lớp phủ cũng có thể đóng vai trò như một chất mang các tác nhân chống vi sinh vật trong quá trinh xử lý thực phẩm: Các Benzoate, Các Sorbate, và những acid hữu cơ chuỗi ngắn khác,Parabens, Sulfite Các xử lý điều hòa sinh trưởng và các chất khoàng. Canxi. Canxi có rất nhiều mục đích sử dụng cho các công đoạn sau thu hoạch. Các sản phẩm sau thu hoạch nhúng vào dung dịch Canxiclorua (CaCl2) có thể giảm được các biểu hiện như vị đắng hoặc các vế cắt bị thâm trên táo. Canxi hay CaCl2 nhúng hoặc thấm qua trên toàn bộ hoặc các trái cây đã cắt cho thấy có thể tăng độ bền cho táo, đào, việt quất và dâu tây, cũng như làm chậm quá trình chín và thối của bơ, xoài, táo, lê, đào, dâu tây và khoai tây. Điều hòa sinh trưởng. Các polyamine putrescine và spermidine làm thay đổi cấu trúc khi chúng thấm vào táo. Spermine và spermidine làm tăng độ bền vững cho các lát dâu tây. Các chất điều hòa sinh trưởng như 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D) và 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid (2,4,5-T) được thêm vào lớp sáp bao trái cây như các chất chống lại quá trình lão hóa nhằm kéo dài thời gian bảo quản của các loại quýt. Maleic hydrazide (250ppm) và 2,4-D được thêm vào lớp sáp nhũ hóa nhằm làm chậm quá trình chín của xoài. Acid Gibberellic (150ppm) nhằm tránh quá trình mọc mầm của củ khoai lang trong 1 tháng. Màng bán thấm có nguồn gốc protein(4) Đặc điểm: Protein để làm màng thực phẩm có thể tách chiết từ ngô (zein), lúa mỳ (gluten), đỗ tương, colagen (gelatin), hoặc từ sữa (casein). Bản chất của màng protein: tạo màng là kết quả của quá trình tương tác giữa các chuỗi protein thông qua các tương tác điện, liên kết hydro, lực liên kết van der waals, liên kết cộng hóa trị, cầu nối disulfua... Các protein có hả năng tạo màng khi cấu trúc của nó có chứa các tính chất trên và thành phần của nó có chứa các loại acid amin như: các acid amin không phân cực, acid amin phân cực, acid amin mang điện tích. Màng bọc thực phẩm và màng phủ thực phẩm được tạo ra từ ba thành phần chính: protein, chất dẻo và dung môi. Ứng dụng: Bọc các loại thực phẩm như: cà chua (màng Zein); màng táo lát, khoai tây (gutalen và protein đậu nành); làm màng bao trái cây chế biến (protein từ sữa); bọc xúc xích, jam bông,...(màng collagen) Ưu, nhược điểm: 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. Màng protein giúp tăng độ láng bóng bề mặt, chống lại sự oxi hóa và sự phát triển của mùi không mong muốn. Khả năng chống mất nước của chúng bị hạn chế Màng bán thấm làm từ chất béo(4) Đặc điểm Một số chất béo được sử dụng hiệu quả trong việc tạo màng là sáp ong, dầu khoáng, dầu thực vật, sáp carnauba từ lá cọ ở Brazil, sáp cám gạo và có thể là sáp tổng hợp như parafin và polyethylen là những sản phẩm tinh luyện dầu mỏ, chất nhựa tự nhiên như cánh kiến, nhựa cây. Chất béo thường có khả năng hòa tan oxy có giới hạn do có sự có mặt của các lỗ cực nhỏ và khả năng hòa tan cao. Màng bán thấm lipid được chia thành nhiều nhóm nhỏ sau: Màng làm từ sáp (wax) hoặc dầu: màng sáp hoặc dầu bao gồm paraffin, sapsong, sáp polyethylene và dầu khoáng. Màng chống tác dụng của nấm, hạn chế sự hô hấp chín, sự bốc hơi của quả. Màng bán thấm làm từ axit béo và monoglyceride:axit béo có thể chiết xuất từ dầu thực vật trong khi đó monoglrceride được tạo thành bởi việc trans-ester hóa glycol và triglycerides. Dịch nhũ tương:Nhiều chất nhũ hóa được sử dụng trong dung dịch màng sáp đều có nguốn gốc từ glycerol và acid béo. Chất nhũ tương được thương mại hóa là polyglycerols-polystearate. Màng hỗn hợp và màng kép: lớp màng nề được tạo ra trước và bao bọc bề mặt thực phẩm sau đó tới lớp mạng lipid được tạo lên trên đó. Lớp nền có tác dụng giữ cho lớp màng lipid ổn định trên bề mặt thực phẩm. Lớp màng nền thường được sử dụng là protein và phải có độ keo nhất để có thể tồn tại trên bề mặt thực phẩm. Các nhân tố ảnh hưởng đến việc tạo màn thực phẩm: Hóa chất tự nhiên và nồng độ các thành phần Thành phần lipid đến trạng thái vật lý và cấu trúc màng Cấu trúc màng lên tính rào cản Độ dày lớp màngđặc tính của các phân tử thẩm thấu Gradient nồng độ nước Nhiệt độ Ứng dụng: Được sử dụng làm chất bôi trơn hay dầu bôi trơn để ngăn cản màng thực phẩm dính vào nhau hay dính vào các bề mặt khác như vật liệu bao gói. Phủ lên thịt lớp chất béo để kéo dài thời gian sử dụng (phương pháp Larding) Phủ lên các loại thực phẩm để giảm sự biến đổi màu của các loại thực phẩm tươi sống, sáp tạo lớp màng trong suốt đẹp mắt, giảm hư hại do va chạm cơ học xuống mức thấp nhất. Ưu, nhược điểm: làm giảm mất nước tốt do tính phân cực của chúng thấp, ngoài ra màng chất béo còn làm giảm quá trình hô hấp nhờ đó kéo dài thời gian bảo quản và cải thiện chất lượng cảm quan bên ngoài cho rau quả bằng cách tạo lớp vỏ láng bóng. Màng cacbohydrate 2.4.1 Màng chitosan(5) a. đặc điểm Cấu trúc màng Chitosan: Chitosan là một amoni polysacharide. Công thức cấu tạo của chitosan khá giống với chitin và xellulose, nhưng chitin chỉ tan trong một số ít hệ dung môi còn chitosan tan dễ trong các acid hữu cơ thường dùng là acid acetic nên được ứng dụng nhiều. Chitosan là một polyme hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị β-D-glucosamin liên kết với nhau bằng liên kết β-1,4 glucozit Chitosan là một polyme sinh học có hoạt tính sinh học cao, đa dạng, dễ hòa hợp vào cơ thể sinh vật, có tính kháng nấm và khả năng tự phân hủy, khi tạo thành màng mỏng có tính bán thấm chống nấm... nên được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như y hoc, mỹ phẩm, bảo vệ môi trường, bảo quản rau tươi... Nguồn gốc Chitosan là một dạng chitin đã bị khử acetyl: chitin – sau khi tách chiết được diacetyl hóa với kiềm hoặc được enzym hóa bằng một chủng enzym đặc biệt sẽ cho chitosan. Chitin là thành phần cấu trúc chính trong vỏ (bộ xương ngoài) của các động vật không xương sống trong đó có các loài giáp xác (tôm, cua). Đặc tính của chitosan Là polysacharide có đạm không độc hại, khối lượng phân tử lớn. Là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình váy, có thể xay nhỏ theo các kích cỡ khác nhau. Chitosan có màu trắng hay vàng nhạt, không mùi vị. Không tan trong nước, kiềm và acid đậm đặc nhưng tan trong acid loãng (pH6), tạo dung dịch keo trong, có khả năng tạo màng tốt, nhiệt độ nóng chảy 309oC – 311oC. Tác dụng của chitosan Phân hủy sinh học dễ hơn chitin. Chitosan và các dẫn xuất của chúng đều có tính kháng khuẩn như ức chế một số loài vi khuẩn như E. coli, diệt được một số loại nấm hại dâu tây, cà rốt, đậu và có tác dụng tốt trong bảo quản các loại rau có vỏ cứng bên ngoài. Khi dùng màng chitosan dễ điều chỉnh độ ẩm, dễ thoáng không khí cho thực phẩm. Màng chitosan khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đối với một số loại chất dẻo vẫn được dùng làm bao gói. Làm chậm quá trình bị thâm rau quả. Rau quả bị thâm là do quá trình lên men tạo các sản phẩm polyme hóa của oquinon. Nhờ bao gối bằng màng chitosan mà ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, làm thành phần của anthocyamin, flavonoid và tổng hợp các chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả tươi lâu hơn. Cách tạo màng chitosan Chitosan được nghiền nhỏ bằng máy để gia tăng bề mặt tiếp xúc. Pha dung dịch chitosan 3% trong dung dịch acid acetic 1,5%. Sau đó bổ sung chất phụ gia PEG – EG 10% (tỷ lệ 1:1) vào và trộn đều lên một ống inox đã được nung nóng ở nhiệt độ 64-65oC (ống inox được nâng nhiệt bằng hơi nước). Để khô màng trong vòng 35 phút rồi tách màng. Lúc này người ta thu được một vỏ bóng có màu vàng ngà, không mùi vị, đó là màng chitosan Ưu điểm của màng chitosan Dễ phân hủy sinh học. Có nguồn gốc từ vỏ tôm – phế thải trong chế biến thủy sản, rất dồi dào, rẻ tiền, có sẵn quanh năm, nên rất thuận tiện cho việc cung cấp chitin và chitosan. -> bảo vệ môi trường do xử lí chất thải từ vỏ tôm. Khi dùng màng chitosan dễ điều chỉnh độ ẩm, dễ thoáng không khí cho thực phẩm. Trong môi trường thích hợp sẽ dễ hòa tan, tao ra dung dịch có độ nhớt độ dính cao, có khả năng đông tủa các hạt vô cơ cũng như thành phần hữu cơ khác. Ứng dụng của màng chitosan Trong thực phẩm màng chitosan được ứng dụng trong việc bảo quản các loại rau quả như đào, dưa chuột, đậu, kiwi...Ngoài ra màng chitosan còn được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như y học, xử lí nước thải, công nghiệp nhuộm, giấy, mỹ phẩm.... 2.4.2. Màng tinh bột(5)(3) a. đặc điểm Cấu trúc của tinh bột và màng tinh bột Tinh bột là một polysaccharide, gồm 2 thành phần là amylose và amylopectin. Amylose có cấu trúc mạch thẳng, cấu tạo từ α-D-glucose (1,4) glycosid và Amylopectin có cấu trúc phân nhánh, cấu tạo từ α-D-glucose (1,4) glycosid và (1,6) glycosid. Tỷ lệ amylose và amylopectin từ các nguồn khác nhau thì khác nhau. Nhờ mạch thẳng mà amylose có kết cấu chặt hơn amylopectin. Màng tinh bột có thể được tạo từ bất kì loại tinh bột nào có chứa amylose. Nguồn gốc Tinh bột có nhiều trong ngũ cốc, các hạt họ đậu, các loại củ và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm. Tinh bột từ lúa mì, bắp, khoai tây thường có hàm lượng amylose thấp hơn tinh bột từ các hạt họ đậu. Tính chất của màng tinh bột Màng tinh bột không mùi, không màu, không vị. Có khả năng bán thấm CO2 và ngăn O2 tốt. Có tính thấm ướt. Dễ vỡ, tính cơ học kém vì liên kết chủ yếu trong màng là liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl. Tỷ lệ amylose : amylopectin có ảnh hưởng đến đặc tính của màng. Tỷ lệ amylose càng cao sẽ cải thiện được tính chất cơ học của màng vì cấu trúc phân nhánh amylopectin gây cản trở đến quá trình hình thành màng. Biến hình tinh bột bằng phương pháp hóa học Trong quá trình sản xuất thực phẩm thường đòi hỏi một số đặc tính mà tinh bột nguyên thủy không thể đáp ứng được. Vì vậy người ta thường biến hình tinh bột để thu được các đặc tính mong muốn. Biến hình bằng cách tạo liên kết ngang Tinh bột được biến hình bằng cách tạo liên kết ngang với phosphorous oxychloride, sodium trimetaphosphate, adipie anlydride nhằm mục đích hạn chế mạch tinh bột bị phân đoạn, tăng cường cấu trúc hạt tinh bột, hạn chế khả năng trương nở và phá vỡ hạt. Chức năng đầy đủ của màng chỉ đạt được khi hầu hết các hạt tinh bột bị phã vỡ và amylose, amylopectin phân tán vào trong nước. Vì lí do này mà kiểu biến hình tinh bột bằng liên kết ngang thường không được dùng để tạo màng. Biến hình bằng cách gắn thêm các nhóm thay thế Tinh bột gắn thêm các nhóm thay thế để thay đổi tính chất và chức năng. Succinic anhydride, acetic anhydride, propylene oxide sẽ tấn công vào mạch cacbon bên trong hạt tinh bột theo cơ chế đưa các nhóm thay thế vào phã vỡ hạt, tăng tốc độ ái lực với nước. Nhờ kiểu biến hình này đã đem lại một số đặc tính mới cho tinh bột. Nhiệt độ hồ hóa thấp hơn, hydrat hóa tốt hơn, gel tinh bột mềm dẻo hơn và trong hơn. Khi thoát hóa amylose sẽ kết hợp lại với nhau. Trong quá trình này, gel dần trở nên đục và nước bị tách ra. Trở lực do các nhóm thay thế sẽ cản trở amylose kết hợp với nhau. Do đó quá trình thoát hóa và tách nước không xảy ra. Nhờ ưu điểm này mà gel bền hơn. Khi tinh bột ete hóa từng phần với propylene oxide thì màng tinh bột sẽ tốt hơn. Tạo màng từ tinh bột hydroxypropylate hóa thường có đặc điểm trong và mềm dẻo hơn so với màng tinh bột nguyên thủy. Biến hình bằng oxi hóa Tinh bột được oxy hóa nhằm cải thiện tính bám dính của màng. Các chất oxy hóa thường dùng là natri chlorite, canxi hypochlorite, natri hypochlorite. Tinh bột biến hình bằng oxy hóa thường được ứng dụng làm màng phủ cho các sản phẩm chiên. Nhờ lớp màng này mà sản phẩm vẫn giữ được độ giòn sau khi chiên, đồng thời phân bố đều gia vị trên bề mặt. Lớp phủ sẽ được dính chặt vào sản phẩm trong suốt quá trình chiên. Ngoài ra lớp phủ còn có vai trò giữ ẩm vì trong quá trình chiên hơi nước sẽ thoát ra khỏi thực phẩm và sẽ được giữ lại trên màng. Biến hình bằng axit Axit sẽ tấn công vào amylopectin ở trong vùng vô định hình, phân cách mạch amylopectin làm cho tinh bột trở nên giống amylose hơn vì số mạch thẳng được tăng lên. Tinh bột sẽ được thủy phân từng phần đến khi đạt điểm cuối mong muốn. Loại tinh bột này có khả năng tăng cường độ cô đặc mà vẫn duy trì được độ nhớt của bột nhão thấp và sản phẩm sau chế biến- làm nguội đạt độ cứng mong muốn. Thường được sử dụng trong các sản phẩm kẹo dẻo, snack sản xuất theo phương pháp ép đùn, ngũ cốc. Dextrin và maltodextrin Phụ gia tạo màng tinh bột Polyols : cải thiện độ mềm dẻo và độ kéo dãn của màng, ngoài ra còn đem lại độ dai và độ dính cho màng. Đường :làm màng trong và giòn hơn. Maltodextrins : giảm độ giòn của màng, tạo dẻo và giữ ẩm. Chất chống dính : giảm độ dính của màng để các lớp màng không dính vào nhau. Chất giữ ẩm : đảm bảo độ mềm dẻo và độ đàn hồi của màng. Lipid : cải thiện tính chất ngăn ẩm và ngăn O2. Chất nhũ hóa và chất thấm ướt : làm giảm sức căng bề mặt và cho phép bề mặt sản phẩm có một độ ẩm nhất định. b. Ưu nhược điểm của màng tinh bột An toàn, không gây độc hại. Dễ phân hủy. Bảo quản thực phẩm tốt (màng chứa tỷ lệ amylose lớn). Nhược điểm của màng tinh bột Dễ vỡ, tính cơ học kém. Màng tinh bột có tính thấm nước nên khi độ ẩm tương đối thay đổi thì các tính chất của màng cũng thay đổi. Chẳng hạn khả năng ngăn ẩm giảm khi độ ẩm tương đối tăng. Vì vậy màng tinh bột không phải là sự lựa chọn tốt với các loại thực phẩm có hoạt độ nước cao. ứng dụng của màng tinh bột Màng cải thiện bề mặt sản phẩm : tạo độ bóng, tránh trầy xướt được ứng dụng trong một số loại như kẹo dẻo, socola... Màng tạo vị. Màng ngăn oxi. Màng ngăn ẩm. Màng kết dính. Màng ngăn khuẩn: màng tinh bột có thể ngăn cản sự phát triển của vi sinh vật lên bề mặt thực phẩm 2.4.3. Màng trên cơ sở pullulan. a. đặc điểm Sự lên men bởi tinh bột và đường thô bởi nấm Aureobasidium (Pullularia) pullulans tạo ra một chất nhầy polysaccarit ô mạng mở rộng, pullulan chiếm 70% lượng tạo thành. Polyme sinh học này có khả năng sử dụng trong công nghiệp thực phẩm, Nó có thể được sử dụng như một thành phần trong thực phẩm và đồ uống chứa ít calo. Chúng có độ nhớt tương đối, có khả năng phân tán và giữ độ ẩm, ngăn chặn nấm mốc phát triển. pullulan được cung cấp dưới dạng bột trắng, không mùi, không vị. Nó hòa tan nhanh trong nước lạnh cho dung dịch không màu. Pullulan được chấp nhận do đặc tính mềm dẻo của màng, tan trong nước, có khả năng phân hủy sinh học với độ chống thấm oxy cao. Màng trên cơ sở hỗn hợp pullulan, natri cezeinat và protein phân lập từ đậu tương (SPI) hoặc một peptit. Các thông số được kiểm tra là: tính chất bề mặt màng, độ tan hệ số phân tán của oxy và tác dụng của SPI với độ thấm oxy và sức căng cực đại của màng. Cấu trúc của những màng này trở nên thô ráp khi bổ sung SPI. Sự bổ sung peptit không có tác dụng trên bề mặt hoặc độ thấm của màng trên cơ sở pullulan. b. ưu nhược điểm an toàn đối với người sử dụng bảo quản nông sản tốt cấu trúc thô cứng, dễ bị vỡ ứng dụng: như phun bọc trên hoa quả, rau và màng đóng gói, bao bì. Các loại màng dựa trên phương pháp MAP Đặc điểm Công nghệ MAP là một trong những phương pháp làm giảm cường độ hô hấp của các loại rau tươi cũng như sự phát triển của vi sinh vật sau khi đóng gói nhằm duy trì tình trạng chất lượng ở mức tốt nhất và kéo dài thời gian “sống” của chúng lâu hơn bình thường. Ngoài ra, công nghệ này có tác dụng ngăn ngừa sự bay hơi nước, cũng như hạn chế việc cung cấp O2 và áp dụng việc tăng nồng độ CO2 lên để tránh được hao hụt tự nhiên, đảm bảo được khối lượng và chất lượng mà không cần dùng đến các hoá chất bảo quản khác. Ví