BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH

--------------------------------------------------------------------------

NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO ĐỂ CẢI TIẾN

CHẾ PHẨM TẠO MÀNG HYDROXYPROPYL METHYL
CELLULOSE DÙNG TRONG BẢO QUẢN QUẢ CHUỐI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

HÀ NỘI - THÁNG 6/2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN CƠ ĐIỆN NÔNG NGHIỆP VÀ CÔNG NGHỆ SAU THU HOẠCH
------------------------------------------------------------------------------------------

NGUYỄN THỊ MINH NGUYỆT

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG VẬT LIỆU NANO ĐỂ CẢI TIẾN
CHẾ PHẨM TẠO MÀNG HYDROXYPROPYL METHYL

viên, khích lệ và dành nhiều thời gian giúp tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện
nghiên cứu luận án này.
Tôi chân thành cảm ơn Lãnh đạo Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ sau thu
hoạch, Lãnh đạo và tất cả đồng nghiệp ở Bộ môn Nghiên cứu công nghệ và thiết bị
bảo quản nông sản thực phẩm – nơi tôi công tác, đã tạo nhiều điều kiện về thời gian và
cơ sở vật chất cũng nhƣ những chia sẻ kinh nghiệm chuyên môn.
Xin trân trọng cảm ơn Lãnh đạo và cán bộ của các đơn vị: Trung tâm Nghiên cứu
và Kiểm tra chất lƣợng nông sản thực phẩm - Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghệ
sau thu hoạch, Viện Khoa học vật liệu, Viện Công nghiệp thực phẩm, Viện Công nghệ
sinh học, Trƣờng Đại học Khoa học tự nhiên đã chỉ dẫn và giúp đỡ tôi rất nhiều trong
thực nghiệm và đo lƣờng.
Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn gia đình tôi đã ủng hộ, giúp đỡ và sẻ chia trong
suốt thời gian dài của quá trình thực hiện luận án.

Hà Nội, ngày 6 tháng 6 năm 2017

Nguyễn Thị Minh Nguyệt

ii


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................................vii
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................... ix
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................................ x
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
1.

Tính cấp thiết ....................................................................................................... 1



Công nghệ tạo màng ứng dụng trong bảo quản rau quả tƣơi......................... 5

1.1.1. Đặc tính của rau quả sau thu hoạch và các phƣơng pháp bảo quản ...................... 5
1.1.2. Công nghệ bảo quản bằng chế phẩm tạo màng và ý nghĩa thực tiễn .................... 7
1.1.3. Các thành phần chính trong chế phẩm tạo màng................................................. 10
1.1.4. Tình hình, triển vọng và xu hƣớng ứng dụng công nghệ tạo màng bảo
quản rau quả tƣơi trên thế giới và Việt Nam ....................................................... 13
1.2.

Màng HPMC và ứng dụng trong sản xuất chế phẩm tạo màng bảo
quản rau quả tƣơi .............................................................................................. 16

1.2.1. Cấu trúc, tính chất và ứng dụng của HPMC trong công nghiệp thực phẩm
và dƣợc phẩm ...................................................................................................... 16
1.2.2. Nhƣợc điểm của HPMC và kỹ thuật khắc phục .................................................. 17
1.2.3. Ứng dụng HPMC trong tạo màng bảo quản rau quả tƣơi ................................... 21
1.3.

Ứng dụng vật liệu nano để cải tiến tính chất chức năng của HPMC ........... 21

1.3.1. Một số vật liệu nano trong cải tiến màng bao bì thực phẩm ............................... 22
1.3.2. Phƣơng pháp tổng hợp, kỹ thuật đánh giá và ứng dụng hiện nay của nhũ
tƣơng nano sáp carnauba, nano chitosan và nano cellulose tinh thể ................... 24
iii


1.4.

Bảo quản chuối bằng công nghệ phủ màng ................................................... 31


2.4.1. Tổng hợp nano nhũ tƣơng sáp carnauba ............................................................. 39
2.4.2. Tổng hợp nano chitosan ...................................................................................... 39
2.4.3. Tổng hợp nano cellulose tinh thể ........................................................................ 39
2.4.4. Tổng hợp các chế phẩm compozit ....................................................................... 40
2.5.

Phƣơng pháp xác định đặc tính của vật liệu nano và chế phẩm compozit............... 40

2.5.1. Kích thƣớc, thế zeta, TEM, SEM, phổ FT-IR, pH của chế phẩm ....................... 40
2.5.2. Độ dày, độ tan trong nƣớc, thời gian khô của màng film compozit.................... 41
2.5.3. Khả năng trao đổi khí CO2 và hơi nƣớc của màng .............................................. 42
2.5.4. Xác định hoạt tính kháng nấm Colletotrichum musae ........................................ 43
2.5.5. Xác định hoạt tính kháng nấm Colletotrichum musae trên quả .......................... 43
2.5.6. Phƣơng pháp chuẩn bị mẫu kiểm tra vi sinh vật ................................................. 44
2.5.7. Phƣơng pháp xác định vi khuẩn hiếu khí tổng số ............................................... 44
2.5.8. Phƣơng pháp xác định nấm men, nấm mốc tổng số ............................................ 44
iv


2.6.

Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm trên quả chuối .............................................. 45

2.6.1. Phƣơng pháp lấy mẫu quả tƣơi theo TCVN 5120-90 ......................................... 45
2.6.2. Chuẩn bị mẫu và phƣơng pháp phủ màng lên quả chuối .................................... 45
2.6.3. Thí nghiệm đánh giá ảnh hƣởng của nano nhũ tƣơng sáp carnauba (CNe)
đến tính chất và hiệu lực bảo quản quả chuối của compozit HPMC .................. 45
2.6.4. Thí nghiệm đánh giá ảnh hƣởng của nano chitosan đến tính chất và
hiệu lực bảo quản quả chuối của compozit chứa HPMC-CNe............................ 45

3.1.2. Nano chitosan và đặc tính.................................................................................... 51
3.1.3. Nano cellulose tinh thể và đặc tính ..................................................................... 60
3.2.

Ảnh hƣởng của nano nhũ tƣơng sáp carnauba (CNe) tới tính chất và
hiệu quả bảo quản quả chuối của màng phủ HPMC ..................................... 65

3.2.1. Độ dày của màng compozit HPMC-CNe đổ rời ................................................. 65
3.2.2. Tính thấm hơi nƣớc của màng compozit HPMC-CNe đổ rời ............................. 66
v


3.2.3. Tính cản thấm khí và thấm nƣớc của màng compozit HPMC-CNe trên quả............ 67
3.2.4. Hiệu quả bảo quản quả chuối của màng HPMC-CNe ......................................... 70
3.3.

Ảnh hƣởng của nano chitosan (ChNp) đến tính chất và hiệu quả bảo
quản chuối bằng màng compozit HPMC-CNe ............................................... 75

3.3.1. Ảnh hƣởng của ChNp đến tính chất của màng compozit HPMC-CNe-ChNp.......... 75
3.3.2. Tính cản thấm khí, thấm nƣớc của màng HPMC-CNe-ChNp trên chuối ........... 79
3.3.3. Hiệu quả bảo quản quả chuối của màng HPMC-CNe-ChNp .............................. 82
3.4.

Ảnh hƣởng của nano cellulose tinh thể (cellulose nanocrystal) tới tính chất
và hiệu quả bảo quản quả chuối của màng compozit HPMC-CNe-ChNp ............ 91

3.4.1. Phân tích hình ảnh SEM của màng HPMC-CNe-ChNp-CNC đổ rời ................. 92
3.4.2. Tính chất của màng compozit HPMC-CNe-ChNp-CNC đổ rời ......................... 93
3.4.3. Hiệu quả bảo quản quả chuối của màng compozit HPMC-CNe-ChNp-CNC ............ 98


Tên đầy đủ Tiếng Việt

1-MCP

1-Methyl cyclopropene

1-Methyl cyclopropene

AI

Antimicrobial activity

Chỉ số kháng nấm

AG

Arabic Gum

Gôm arabic

RNA

Ribonucleic acid

Axit ribonucleic

CA

Controled atmosphere


Chitosan

Chitosan

ChNp

Chitosan nanoparticle

Các hạt nano chitosan

CSPMAA

Chitosan-Polymethylacrylic acid

Hạt nano chitosan-Axit polymethylacrylic

DNA

Deoxyribonucleic Acid

Axit deoxyribonucleic

EMAP

Equilibrium modified
atmosphere packaging

Bao gói khí điều biến cân bằng



ISO

International Organization for
Standardization

Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế

LbL

Layer-by-layer

Màng xen lớp

MA

Modified atmosphere

Khí điều biến

MAA

Methylacrylic acid

Axit methylacrylic

MAP

Modified atmosphere packaging


Axit polymethylacrylic

SEM

Scanning Electron Microscope

Kính hiển vi điện tử quét

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TEM

Transmission electron
microscopy

Kính hiển vi điện tử truyền qua

USEPA

US Environmental Protection
Agency

Cơ quan Bảo vệ Môi trƣờng Hoa Kỳ

WHO

World Health Organization


Bảng 3.14. Kết quả phân tích hồi quy .................................................................................... 110
Bảng 3.15. Hiệu quả ức chế sự phát triển nấm C.musae trên chuối gây nhiễm nhân tạo
của màng phủ compozit tối ưu .......................................................................... 120
Bảng 3.16. Hiệu quả bảo quản chuối của màng phủ HPMC-CNe-ChNp-CNC (sau 30
ngày bảo quản) .................................................................................................. 121

ix


DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 3.1. Phân bố kích thước hạt và thế zeta của nano nhũ tương carnauba ........................ 51
Hình 3.2. Phổ FT-IR của dung dịch nano CS-KBr .................................................................. 52
Hình 3.3. Phổ FT-IR của ChNp tại nồng độ 0,2 mmol K2S2O8 ............................................... 52
Hình 3.4. Phổ FT-IR của ChNp tại nồng độ 0,4 mmol K2S2O8 ............................................... 53
Hình 3.5. Phổ FT-IR của ChNp tại nồng độ 0,6 mmol K2S2O8 ............................................... 53
Hình 3.6. Phổ FT-IR của ChNp được tạo ở nồng độ 0,8 mmol K2S2O8 .................................. 53
Hình 3.7. Hình ảnh TEM của nano CS-PMAA ở các nồng độ K2S2O8 khác nhau .................... 54
Hình 3.8. Ảnh hưởng của nồng độ K2S2O8 đến kích thước và thế zeta của hạt ChNp ............ 56
Hình 3.9. Hoạt tính kháng nấm C.musae của nano chitosan ChNp thử nghiệm trên môi
trường nuôi cấy PDA ............................................................................................. 59
Hình 3.10. Hình ảnh TEM của nano cellulose tinh thể thu được bằng thủy phân
cellulose vi tinh thể ở các nồng độ axit sulfuric khác nhau................................... 60
Hình 3.11. Phổ FT-IR của MCC .............................................................................................. 62
Hình 3.12. Phổ FT-IR của CNC thu được tại nồng độ axit sulfuric 47 % ............................... 62
Hình 3.13. Phổ FT-IR của CNC thu được tại nồng độ axit sulfuric 55 % .............................. 62
Hình 3.14. Phổ FT-IR của CNC thu được tại nồng độ axit sulfuric 64 % .............................. 63
Hình 3.15. Kích thước và thế zeta của hạt CNC được tổng hợp ở 47% H2SO4 ...................... 64
Hình 3.16. Kích thước và thế zeta của CNC được tổng hợp ở 55 % H2SO4............................ 65
Hình 3.17. Kích thước và thế zeta của CNC được tổng hợp ở 64 % H2SO4 ........................... 65
Hình 3.18. Ảnh hưởng của kích thước và nồng độ hạt nhũ tương carnauba đến độ thẩm

Hình 3.31. Hàm lượng tanin trong chuối được bảo quản bằng màng phủ HPMC-CNe có
bổ sung ChNp tại các nồng độ khác nhau ............................................................. 85
Hình 3.32. Ảnh hưởng của ChNp đến biến đổi độ cứng của chuối được phủ màng
compozit HPMC-CNe-ChNp ................................................................................. 86
Hình 3.33. Ảnh hưởng của nồng độ ChNp đến biến đổi hàm lượng chất khô hòa tan tổng
số của chuối được phủ màng compozit HPMC-CNe-ChNp .................................. 87
Hình 3.34. Mẫu chuối sau 20 ngày bảo quản bằng màng phủ compozit HPMC-CNe có
bổ sung ChNp ở các nồng độ khác nhau (ở 20oC, 80% RH) ................................. 89
Hình 3.35. Hình ảnh cấu trúc của màng compozit HPMC-CNe-ChNp qua phân tích hình
ảnh SEM ở các độ phóng đại khác nhau khi 1% ChNp được bổ sung .................. 91
Hình 3.36. Hình ảnh hiển vi điện tử SEM của compozit HPMC-CNe-ChNp có bổ sung
CNC ở các nồng độ khác nhau .............................................................................. 93
Hình 3.37. Ảnh hưởng của nồng độ CNC đến độ tan của màng compozit
HPMCCNe-ChNp-CNC .................................................................................................... 95
Hình 3.38. Ảnh hưởng của CNC đến tỷ lệ hao hụt khối lượng tự nhiên của chuối ................. 96
Hình 3.39. Ảnh hưởng của nồng độ CNC thể đến cường độ hô hấp của chuối phủ màng
HPMC-CNe-ChNp-CNC ....................................................................................... 97
Hình 3.40. Tỉ lệ tổn thất khối lượng tự nhiên của chuối được phủ màng HPMC-CNeChNp được bổ sung CNC tại các nồng độ khác nhau ........................................... 98
Hình 3.41. Cường độ hô hấp của chuối được phủ màng HPMC-CNe-ChNp được bổ
sung CNC tại các nồng độ khác nhau ................................................................. 100
Hình 3.42. Ảnh hưởng của nồng độ CNC tới biến đổi hàm lượng tinh bột của chuối
được phủ màng HPMC-CNe-ChNp-CNC............................................................ 101
Hình 3.43. Ảnh hưởng của nồng độ CNC đến biến đổi hàm lượng đường tổng số của
chuối được phủ màng HPMC-CNe-ChNp-CNC.................................................. 102
Hình 3.44. Ảnh hưởng của nồng độ CNC đến độ cứng thịt quả của chuối được phủ
màng HPMC-CNe-ChNp-CNC............................................................................ 104
Hình 3.45. Ảnh hưởng của nồng độ CNC đến hàm lượng chất khô hòa tan trong chuối
được phủ màng HPMC-CNe-ChNp-CNC............................................................ 105

xi

Bảo quản rau quả tƣơi có ý nghĩa thực tiễn vô cùng quan trọng về mặt kinh tế
và sức khỏe cộng đồng vì đây là nhóm nông sản có mức tổn thất sau thu hoạch cao
nhất và thƣờng bị nhiễm bẩn vi sinh vật và hóa chất ở mức độ cao, thƣờng xuyên và
khó kiểm soát. Mặt khác, xu hƣớng tiêu dùng rau quả tƣơi trên thế giới hiện nay
tăng và lan tỏa rất nhanh do ngƣời tiêu dùng nhận thức ngày càng đầy đủ về vai trò
sống còn của các chất dinh dƣỡng vi lƣợng và hoạt chất sinh học của các thực phẩm
tự nhiên nguồn gốc thực vật.
Tổn thất sau thu hoạch rau quả ở Việt Nam hiện vẫn còn rất cao do bản chất
của rau quả tƣơi rất nhanh chóng bị hƣ hỏng sau khi thu hái. Thêm vào đó, vi sinh
vật nhiễm bẩn trƣớc, trong và sau thu hoạch cũng góp phần rất lớn làm hỏng cấu
trúc và gây thối hỏng rau quả. Các hiện tƣợng này lại càng trở nên trầm trọng hơn
trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm của nƣớc ta. Trong khi đó, Việt Nam vẫn
còn là một nƣớc nghèo, đang rất thiếu công nghệ thích ứng cho bảo quản nông sản,
trong đó có rau quả tƣơi. Ngay cả phƣơng pháp bảo quản lạnh đã rất phổ biến trên
thế giới thì hiện tại vẫn chƣa thể áp dụng đƣợc nhiều ở trong nƣớc vì vốn đầu tƣ vẫn
là trở ngại lớn ở các quy mô sản xuất nhỏ. Tồn dƣ hóa chất trong rau quả ở mức cao
do sử dụng tùy tiện về chủng loại và liều lƣợng hóa chất độc hại trong sản xuất và
trong bảo quản thực sự đang là mối lo ngại của toàn xã hội. Do vậy, việc đề xuất
giải pháp kỹ thuật bảo quản rau quả tƣơi mang tính khả thi xét theo nhiều mặt sẽ
thực sự có ý nghĩa lớn và rất cấp thiết.
Để giải quyết các vấn đề trên, loại hình bao gói dạng màng phủ trên rau, quả
mở ra một hƣớng mới trong lĩnh vực bảo quản thực phẩm cũng nhƣ bảo quản trái
cây sau thu hoạch. Công nghệ tạo màng bề mặt để bảo quản rau quả về nguyên tắc
là tạo ra một dịch lỏng dạng gel hoặc nhũ tƣơng rồi phủ lên bề mặt quả (hoặc rau ăn
quả, rau ăn củ) bằng cách phun, dúng, xoa, lăn. Khi dịch lỏng khô đi tạo ra một lớp
màng mỏng trong suốt trên bề mặt. Lớp màng phủ này làm giảm tổn thất khối lƣợng
và làm chậm sự nhăn nheo vỏ quả do hạn chế quá trình mất nƣớc. Mặt khác, do
màng phủ có thể tạo ra vùng vi khí quyển điều chỉnh (MA) xung quanh quả nên làm
thay đổi sự trao đổi khí. Kinh nghiệm áp dụng của các nƣớc chỉ ra rằng công nghệ
tạo màng có hiệu quả bảo quản và hiệu quả kinh tế cao, giá thành bảo quản thấp, dễ

hƣơng và có hoạt tính kháng khuẩn …[133]. Ngoài ra, một số vật liệu nano có tính
năng cải tiến tạo màng tích cực hoặc màng thông minh nhƣ tính kháng khuẩn, cố
định enzim, hấp thụ ô xy tự do, tính năng cảm biến…[66, 125]. Tuy nhiên, hầu hết
các nghiên cứu về tác dụng của thành phần lớp phủ lên các thuộc tính của màng
HPMC thƣờng đƣợc đánh giá ở dạng màng film đổ rời. Hiệu quả của màng cần
đƣợc đánh giá khi áp dụng trên bề mặt hoa quả tƣơi, do đặc tính sinh lý của hoa quả
đóng vai trò quan trọng đối với quá trình thấm khí qua màng.
Chuối là loại quả nhiệt đới và giàu dinh dƣỡng với hàm lƣợng vitamin cao và
các hợp chất phenolic, đây là những chất có tác dụng chống ô xy hóa, ngừa ung thƣ
và các bệnh liên quan đến tim mạch. Trên thế giới chuối đƣợc đánh giá là một trong
-2-


những loại quả không chỉ giàu giá trị dinh dƣỡng mà còn có giá trị kinh tế cao. Theo
báo cáo của Tổng cục thống kê về tình hình sản xuất chuối năm 2013 và 2015, sản
lƣợng chuối của Việt Nam đạt mức 1,9 triệu tấn/năm. Trƣớc tình hình hội nhập kinh
tế, chuyên ngành bảo quản chuối sau thu hoạch tại Việt Nam cần lựa chọn ra công
nghệ và giải pháp bảo quản nhằm đảm bảo đƣợc thời gian và chất lƣợng chuối sau
thu hoạch.
Trong phạm vi nghiên cứu này, đề tài ―Nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano để
cải tiến chế phẩm tạo màng Hydroxy-propyl-methyl-cellulose (HPMC) dùng
trong bảo quản quả chuối” tập trung nghiên cứu nhằm cải thiện đƣợc tính bán
thấm và hiệu quả ức chế sự phát triển vi sinh vật của màng HPMC. Trong đó, các
nghiên cứu đƣợc đề cập đến tổng hợp nano (carnauba, chitosan, cellulose) phục vụ
nghiên cứu ứng dụng, đánh giá ảnh hƣởng của các vật liệu nano này tới cấu trúc,
đặc tính của màng HPMC; bƣớc đầu đánh giá hiệu lực bảo quản của màng phủ
HPMC-nano trên quả chuối sau thu hoạch.

2. Mục tiêu nghiên cứu
Tổng hợp và ứng dụng nano hữu cơ (carnauba, chitosan, cellulose) để cải tiến

Chủ động đƣợc công nghệ tổng hợp nano và quy trình tạo chế phẩm compozit
HPMC ứng dụng trong bảo quản rau quả với chi phí sản xuất thấp, hiệu quả bảo
quản cao so với các phƣơng pháp bảo quản bằng màng phủ thông dụng khác.
Kết quả bƣớc đầu ứng dụng chế phẩm compozit HPMC tổng hợp từ ba vật liệu
nano (carnauba, chitosan và cellulose) để bảo quản chuối thành công ở quy mô thực
nghiệm có thể phát triển ứng dụng ở quy mô sản xuất phục vụ nội tiêu và xuất khẩu.

5. Điểm mới của luận án
-Đã tổng hợp đƣợc nano nhũ tƣơng carnauba, nano chitosan và nano cellulose là
các thành phần quan trọng có khả năng cải thiện đƣợc đặc tính (trao đổi khí, trao đổi
hơi nƣớc và độ bền cơ học) của màng phủ compozit HPMC ứng dụng hiệu quả cao
trong bảo quản quả chuối và và là tiền đề trong ứng dụng cho các loại rau quả khác.
. - Đã đánh giá đƣợc tác dụng của nano chitosan trong việc ức chế sự phát triển của
nấm thán thƣ C.musae đƣợc phân lập từ chuối.
-Đã xác định đƣợc công thức phối chế tối ƣu từ ba loại vật liệu nano (carnauba,
chitosan và cellulose) để tổng hợp chế phẩm dạng tạo màng dạng commposite
HPMC có hiệu quả cao trong bảo quản quả chuối.

6. Cấu trúc luận án
Luận án đƣợc trình bày trong 123 trang gồm 3 phần với 19 bảng, 57 hình và đồ
thị. Phần 1. Mở đầu (4 tr.). Chƣơng 1.Tổng quan (32 tr.); Chƣơng 2.Vật liệu và
phƣơng pháp nghiên cứu (14 tr.); Chƣơng 3. Kết quả và thảo luận (72 tr.); Phần 2.
Kết luận và kiến nghị (2 tr.); Tài liệu tham khảo với 151 tài liệu tham khảo và Phần
phụ lục.

-4-


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Công nghệ tạo màng ứng dụng trong bảo quản rau quả tƣơi

bảo quản.
1.1.1.2. Bảo quản rau quả tươi trong môi trường nhiệt độ thấp, độ ẩm cao
Để hạn chế cƣờng độ hô hấp của rau quả và vi sinh vật gây thối hỏng, phƣơng
pháp bảo quản lạnh kết hợp duy trì độ ẩm môi trƣờng bảo quản cao là phƣơng pháp
phổ biến nhất. Nhƣợc điểm của phƣơng pháp là nhiệt độ yêu cầu kiểm soát phải phù
-5-


hợp với sinh lý của từng nhóm rau quả, đảm bảo không gây tổn thƣơng lạnh cho sản
phẩm, đặc biệt là đối với rau quả nhiệt đới. Đồng thời, phƣơng pháp bảo quản lạnh
còn chƣa kinh tế cho các nƣớc nghèo do vốn đầu tƣ và chi phí năng lƣợng cao.
1.1.1.3. Bảo quản rau, quả tươi bằng hóa chất
Nguyên tắc bảo quản dựa vào tác dụng diệt nấm mốc của một số chất diệt nấm,
ví dụ benomil (benlat), carbendazim, topsin, funginex, rovral (iprodione), v.v. Một
nhóm chất khác tác dụng theo nguyên tắc kích thích sinh trƣởng thực vật, ví dụ
2,4-D. Hiện nay, hầu hết các chất này đều bị cấm hoặc khuyến cáo không nên sử
dụng sau thu hoạch cho rau quả tƣơi vì để lại dƣ lƣợng gây ảnh hƣởng tới sức khoẻ
ngƣời tiêu dùng và tác hại đến môi trƣờng. Các chất diệt nấm hóa học trên nếu sử
dụng phải là những chất ít độc hại và phải đƣợc phép của quốc gia và quốc tế.
1.1.1.4. Bảo quản rau quả tươi bằng chất hấp thụ khí etylen và 1-MCP
Nguyên tắc của phƣơng pháp là sử dụng chất hấp thụ khí etylen đặt trong môi
trƣờng bảo quản rau quả (và hoa) tƣơi. Chất hấp thụ phổ biến nhất dựa vào khả
năng khử của kali permanganate (KMnO4) biến etylen thành CO2 và hơi nƣớc. Chất
khử này đƣợc dung nạp trong chất mang là loại chất hấp thụ bề mặt lớn, thông
thƣờng là alumina hay zeolit. Kỹ thuật hấp thụ khí etylen dễ thực hiện, giá thành
thấp nhƣng hiệu quả không cao và chỉ hiệu quả với một số loại rau quả. Cần kết hợp
với phƣơng pháp khác. Để hạn chế tác dụng của etylen, 1-MCP (methylcyclopropen) cũng đƣợc sử dụng. Với một lƣợng rất nhỏ (ppb) 1-MCP có thể ức chế
etylen làm dừng các quá trình biến đổi sinh hóa của rau quả. Hiện nhiều nƣớc vẫn
đang tiếp tục nghiên cứu đặc biệt là về tính an toàn của 1-MCP [11, 17].
1.1.1.5. Bảo quản rau quả tươi bằng bao gói biến đổi khí (MAP) và kiểm soát khí (CA)

Phƣơng pháp này hạn chế đƣợc nguy cơ rác thải cho môi trƣờng.
1.1.2. Công nghệ bảo quản bằng chế phẩm tạo màng và ý nghĩa thực tiễn
1.1.2.1. Tính chất thẩm thấu khí và nước của màng
Tính thẩm thấu hơi nƣớc, khí, chất tan hoặc lipit của màng phim (film) và màng
phủ (coating) là một tính chất quan trọng để lựa chọn nguyên liệu tạo phim hay làm
màng phủ cho một đối tƣợng cụ thể. Tính thấm thấu của màng phim đƣợc tính toán
kết hợp định luật khuyết tán bậc nhất Ficks và định luật hoà tan Henry [18]. Đƣợc
dùng để xác định mức độ thẩm thấu khí và hơi nƣớc qua màng không có lỗ xốp.
Mức độ khuếch tán phản ánh độ thẩm thấu không tính đến độ dày màng hoặc
gradien áp suất thẩm thấu riêng phần. Tốc độ khuếch tán khí và hơi nƣớc phụ thuộc
vào rào cản thẩm thấu nƣớc và khí của vật liệu. Mô tả cụ thể về thuật ngữ, phƣơng
trình và lý thuyết của tính thẩm thấu đƣợc giới thiệu bởi Miller & Krochta [103].
Tính thẩm thấu của màng thực phẩm (ăn đƣợc) phụ thuộc vào thành phần hoá
học và cấu trúc của polyme tạo màng. Nguyên liệu phân cực cao với số lƣợng cầu
hydro lớn tạo ra sự thấm khí thấp, nhất là trong điều kiện độ ẩm thấp, nhƣng chúng
lại có độ cản mất hơi nƣớc kém. Nguyên liệu không phân cực nhƣ lipit có khả năng
cản thất thoát hơi nƣớc tốt, nhƣng có tính thẩm thấu với các loại khí nhƣ ôxy.
-7-


Các loại nhóm chức trong polyme cũng có thể có tác dụng, phụ thuộc vào kết
quả tƣơng tác mạch, sự chuyển động và việc nhóm chức này là kị nƣớc hay ƣa
nƣớc. Các nhóm chức mang điện tích i-ôn tạo nên các liên kết mạch polyme mạnh
nên sẽ bị hạn chế chuyển động giúp màng có mức độ cản ôxy tốt, nhƣng các liên kết
hydro sẽ tạo ra màng có độ thấm hơi nƣớc cao. Bên cạnh đó, sự hấp thụ nƣớc phá
vỡ sự tƣơng tác giữa các chuỗi polyme làm tăng tính thấm. Đây là nguyên nhân các
màng phim thƣờng có tính thẩm thấu cao hơn khi ở môi trƣờng có độ ẩm cao. Các
nhóm không phân cực tạo ra màng phim có tính cản trở ô xy ít hiệu quả hơn nhƣng
lại cải thiện rõ rệt tính cản thấm nƣớc [57]. Để giảm tính giòn của màng và tăng tính
mềm dẻo giúp màng ít bị gãy và bong, các thành phần có trọng lƣợng phân tử thấp,

tổng hợp etylen, nhờ đó làm giảm cƣờng độ hô hấp của sản phẩm và ức chế hoạt
động của vi sinh vật. Kết quả kéo dài thời gian bảo quản và duy trì đặc tính tự nhiên
của sản phẩm.
1.1.2.3. Giảm mất nước và giảm tổn thất khối lượng tự nhiên
Sự mất nƣớc của quả thƣờng xảy ra ở thể hơi. Độ thấm hơi nƣớc mô tả sự di
chuyển của hơi nƣớc qua màng phim hoặc màng phủ trên một đơn vị diện tích và độ
dày và xác định sự chênh lệch áp suất hơi nƣớc qua một màng tại một nhiệt độ và
độ ẩm nhất định. Sự bay hơi nƣớc trực tiếp qua các lỗ, vết rạn, vết nứt từ bề mặt
phim khác với sự hoà tan và khuyếch tán hơi nƣớc qua màng. Tốc độ khuếch tán
hơi nƣớc qua màng phụ thuộc vào điều kiện môi trƣờng nhƣ nhiệt độ và độ ẩm, vì
vậy nên kiểm tra màng dƣới điều kiện của từng sản phẩm.
Rau quả mất nƣớc ra không khí xung quanh dƣới dạng hơi nƣớc thoát ra, quả
trình này gọi là sự thoát hơi nƣớc. Điều này gây ra sự di chuyển của nƣớc từ những
tế bào quả ra môi trƣơng xung quanh theo gradien nồng độ nƣớc cao (xấp xỉ 100%
độ ẩm tƣơng đối trong gian bào hoặc không khí bên trong) tới nơi có nồng độ nƣớc
thấp (độ ẩm của môi trƣờng bảo quản). Do vậy, sản phẩm tƣơi thƣờng đƣợc tồn trữ
ở điều kiện độ ẩm cao (90-98%) để giảm thiểu sự mất nƣớc kéo theo sự mất khối
lƣợng và nhăn nheo. Màng phủ có rào cản thấm nƣớc tốt giúp làm chậm sự thoát
nƣớc hơi [43].
1.1.2.4. Duy trì tính đồng nhất về cấu trúc và hình thức của rau quả
Màng phủ trên rau quả còn có tác dụng làm giảm tổn thƣơng bề mặt quả, sứt
sẹo và chầy xƣớc. Với quả ít thƣơng tích, sự hƣ hỏng vì mầm bệnh xâm nhập vào
chỗ tổn thƣơng ít hơn. Hơn nữa, việc áp dụng một loại màng nào đó có thể làm
giảm số lƣợng vi sinh vật trên bề mặt. Vì lí do này, những quả có múi đƣợc phủ sáp
đƣợc cho thấy ít thối hỏng hơn so với quả không bọc sáp. Với những thực phẩm
không phải rau quả tƣơi nhƣng chứa nhiều thành phần dinh dƣỡng thì khi sử dụng
màng phim cũng có thể giữ các thành phần của sản phẩm trong suốt thời gian tiếp
thị tiêu thụ. Chất nhựa (resin), protein zein (ngô) và vi nhũ tƣơng sáp có thể tạo độ
bóng cao cho sản phẩm đƣợc phủ màng. Cánh kiến đỏ, polyetylen và vi nhũ tƣơng
sáp carnauba đã đƣợc dùng trên quả. Zein đã đựơc thử trên quả cà chua nhƣng còn

- Dễ dàng cơ giới hóa khâu sử dụng nhƣ trong hệ thống nhà sơ chế bảo quản
(packinghouse).
- Chế phẩm phù hợp với quy mô sản xuất công nghiệp.
1.1.3. Các thành phần chính trong chế phẩm tạo màng
Chế phẩm tạo màng đƣợc pha chế từ nhiều nguyên liệu khác nhau gồm nhựa
cây, sáp thực vật, sáp động vật, polysaccharit, protein và một số ít polyme tổng hợp.
Thực tế, đa số các chế phẩm đều là vật liệu compozit gồm ít nhất hai thành phần tạo
màng trở lên có bổ sung thêm các phụ gia: chất dẻo hóa, chất hoạt động bề mặt, chất
chống bọt, chất nhũ hóa và chất bảo quản để giữ chế phẩm đƣợc lâu.
-10-


Lipit (chất béo) dùng trong chế phẩm thƣờng 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 nhƣ parafin và polyetylen là những sản phẩm tinh luyện dầu mỏ. Chất
nhựa tự nhiên nhƣ cánh kiến, nhựa cây. Châu Âu và Mỹ cho phép dùng hai nguyên
liệu này làm phụ gia thực phẩm. Chế phẩm tạo màng là lipid và nhựa có ƣu điểm là
làm giảm mất nƣớc nhƣng chúng lại có nhƣợc điểm là dễ gây ra hiện tƣợng hô hấp
yếm khí do ức chế trao đổi khí, nhất là đối với cánh kiến đỏ và nhựa cây [70].
Protein để làm màng thực phẩm có thể tách chiết từ ngô (zein), lúa mỳ (gluten),
đỗ tƣơng, colagen (gelatin), hoặc từ sữa (casein). Cũng nhƣ polysaccharit, protein
không có khả năng chống mất nƣớc cao nhƣ màng lipit, nhƣng sự trao đổi khí lại rất
thuận lợi cho việc làm chậm quá trình chín mà không gây ra hiện tƣợng hô hấp yếm
khí. Do vậy ngƣời ta thƣờng kết hợp các thành phần nhựa với protein hay với
polysaccharit [30]. Vật liệu carbohydrat thƣờng sử dụng làm chất tạo màng gồm:
cellulose và các dẫn xuất cellulose, tinh bột, pectin, alginat, carrageenan và
chitosan. Những loại vật liệu này kém tác dụng chống mất nƣớc cho rau quả, nhƣng
có tính thẩm thấu khí khá chậm nên có tác dụng làm chậm chín quả [146].
Những dẫn xuất cellulose thƣơng mại thông dụng nhất là carboxymethyl
cellulose (CMC), methyl cellulose (MC), hydroxyl-propyl cellulose (HPC) và