365
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH MÀNG PHỦ ĂN ĐƯỢC TỪ ALGINATE
KẾT HỢP TINH DẦU HEXYL ACETATE
VÀ ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN XOÀI
Dương Thị Cẩm Nhung1, Apiradee Uthairatanakij2
1. Viện Phát trin ứng dụng, Trường Đại học Thủ Dầu Một
2. Bộ môn Công nghệ sau thu hoạch, Trường Đại học Công nghệ King Mongkut, Thái Lan
TÓM TẮT
Nghiên cứu đặc tính cơ học và độ thấm khí và hơi nước của màng phủ ăn được từ tạo từ
alginate (1% w/v) theo 3 công thức sodium alginate (SA), sodium alginate tạo liên kết ngang với
1% w/v CaCl2 (SAC) và sodium alginate liên kết ngang CaCl2 kết hợp 0,07% w/v tinh dầu hexyl
acetate (SAC-HA). Các dung dịch màng sau khi tạo ra dùng phủ lên quả xoài để đánh giá chất
lượng và thời gian bảo quản. Kết quả cho thấy, màng SAC hay SAC-HA hiệu quả làm tăng tính
bền cơ học và làm giảm thấm khí và hơi nước qua màng. Việc áp dụng màng phủ lên quả xoài
cát chu cho kết quả như mong đợi, cả 2 công thức màng phủ SAC hay SAC-HA kéo dài thời gian
bảo quản 12 ngày bảo quản 22oC với phần trăm hụt khối lượng và tỷ lệ thối hỏng thấp nhất.
Từ khóa: Alginate, bo quản, hexyl acetate, xoài cát chu
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Xoài có giá trị dinh dưỡng cao, đặc biệt xoài chứa các chất chống oxy hóa cao như
polyphenol, axit ascorbic, carotenoid, vitamin rất cần thiết cho sức khỏe con người. Các hợp
chất này được biết có hiệu quả tăng cường hệ thống miễn dịch và ngăn ngừa các bệnh như tim
mạch, ung thư (Baloch và nnk., 2013).
Ở Việt Nam xoài là một trong những cây ăn trái có giá trị kinh tế cao. Theo kết quả thống
kê của Cục Trồng trọt năm 2019, Việt Nam diện tích xoài đạt 104.129 ha, sản lượng 814.836
tấn. Trong đó Đồng bằng sông Cửu Long diện tích 46.401 ha, sản lượng 515.355 tấn (chiếm
đến 46,1% diện tích và 63,25% sản lượng cả nước). Tuy nhiên, tỉ lệ thất thoát sau thu hoạch
xoài hiện còn khá lớn, trên 28% trong quá trình thu hoạch và vận chuyển. Thất thoát sau thu
hoạch chủ yếu là hô hấp sự mất nước, sản sinh ethylen dẫn đến quả chín nhanh chóng và nấm
bệnh tấn công gây thối hỏng nghiêm trọng.
Trong những năm gần đây việc sử dụng các màng sinh học bảo quản trái cây được các
nhà khoa học quan tâm nghiên cứu, màng sinh học hay còn gọi là màng ăn được phủ trên bề
mặt quả có tác dụng bảo vệ rau quả, hạn chế mất nước và duy trì chất lượng. Alginat là một
màng sinh học được chiết xuất từ tảo nâu được ứng dụng trong bảo quản rau quả. Alginat có
khả năng liên kết với ion Ca2+ để tạo màng bền vững và chính màng bao này ngăn cản sự bay
hơi nước, giảm độ thấm hơi nước. Đây là một tính chất quan trọng khi sử dụng alginat trong
bảo quản nông sản. Lớp phủ này tạo ra một lớp rào cản trên các lỗ khí của rau quả làm giảm
thoát hơi nước (Aguilar và nnk., 2015). Tuy nhiên màng alginate không có chức năng kháng
khuẩn. Hexyl acetate là một tinh dầu có mùi trái cây, được chiết xuất từ trái cây chín (ổi, chuối,
táo,..). Hexyl acetate được chứng minh có khả năng kháng khuẩn và dùng bảo quản táo cắt tươi
366
(Lanciotti và nnk., 2003). Tuy nhiên đặc tính của hexyl acetate dễ bay hơi, khó kiểm soát nồng
độ. Chính vì vậy việc nghiên cứu đặc tính màng phủ ăn được alginate kết hợp tinh dầu hexyl
acetate với mục đích cải thiện tính chất màng alginate và đặc tính hexyl acetate, đồng thời đánh
giá hiệu quả khả năng bảo quản quả xoài tươi.
2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
2.1. Vật liệu
Mẫu xoài cát chu thu từ vườn canh tác theo tiêu chuẩn Global GAP của hợp tác xã xoài
Mỹ Xương, huyện Cao Lãnh tỉnh Đồng Tháp
Chất tạo màng: alginate khối lượng phân tử 176,2 (nguồn gốc Nhật Bản, CAS 9005-38-
3), chất dẻo hóa glycerol (CAS 56-81-5) và chất hoạt động bề mặt Tween 80 (CAS 9005-65-
6), canxi chlorua (CAS 10043-52-4) được dùng tạo liên kết ngang. Hexyl axetat tinh khiết (CAS
số 142-92-7) được mua từ Công ty Perfumer's World, Thái Lan.
Thiết bị, dụng cụ: máy đồng hóa (PT 3100 D, Kine-matica), Máy đo màu CR 400 (Nhật
Bản), dụng cụ đo độ Brix kỹ thuật số ATAGO (Nhật Bản), thang độ: 0 - 53%.
2.2. Phương pháp tạo màng alginate
Màng alginate được tạo ra dựa trên nghiên cứu của Nhung và nnk (2022). Dung dịch
sodium alginate (SA) được tạo ra bằng cách hòa tan 10 g bột natri alginate trong nước cất (1000
ml trên máy khuấy từ gia nhiệt ở nhiệt độ 70°C cho đến khi dung dịch trở nên trong suốt.
Glycerol (10 g/l) và chất hoạt động bề mặt Tween 80 (3 g/L) được bổ sung vào công thức để
tăng tính liên kết và linh động của màng. Trong nghiên cứu này màng alginate được tạo theo 3
công thức: 1) sodium alginate (SA); 2) sodium alginate liên kết ngang (SAC), liên kết ngang
được tạo ra khi cho 40 ml dung dịch CaCl2 (1% w/v) vào 1000 ml dung dịch SA; 3) SAC kết
hợp với 0,07% w/v tinh dầu hexyl axetate (SAC-HA). Các dung dịch được đồng nhất bằng máy
đồng hóa thời gian 3 phút, sau đó dung dịch được để nhiệt độ phòng trong 24 giờ để loại bỏ bọt
khí. Màng được tạo ra bằng cách đổ 25 ml dung dịch trên khuôn đĩa petri thủy tinh (90 mm ×
15 mm), để ổn định 5 phút. Các đĩa được đưa vào tủ sấy nhiệt độ 45oC thời gian 30 giờ để màng
khô. Màng được tách ra để thực hiện phân tích các đặc tính cơ lý và tính thấm của màng.
2.3. Xác định đặc tính của màng
Các đặc tính của màng được thực hiện đo trên 4 lần lặp lại bao gồm
Đo độ dày của màng: đo 5 điểm xung quanh màng bằng đồng hồ đo độ dày (E.J. Cady.
Co. Chicago USA)
Đo lực kéo căng và độ giãn dài: sử dụng máy đo cấu trúc (TA plus Ametek, UK) theo
tiêu chuẩn ASTM (ASTM D882. 2012). Độ giãn dài tính bằng phần trăm (%) và lực kéo căng
tính bằng MPa được ghi nhận khi lực kéo căng tối đa của màng bị đứt
Tính thấm oxy qua màng (OP): được xác định theo phương pháp của Nhung và nnk (2022)
sử dụng máy phân tích khí OxyBaby® (WITT-Gasetechnik, Witten, Đức), được tính bằng cm3
mm/ m2.day.kPa.
Tính thấm hơi nước qua màng (WVP): được xác định theo phương pháp đo trọng lượng
(ASTM: E96/E96M-12), được xác định bằng g.mm /m2.day.kPa
2.4. Đánh giá khả năng bảo quản xoà cát chu bằng màng alginate
Xoài Cát Chu được thu hoạch độ chín sinh lý 80% được vận chuyển cẩn thận về phòng
thí nghiệm. Các xử lý sơ bộ bao gồm: phân loại để loại bỏ trái dập, không đồng nhất về độ chín
367
và khối lượng sau đó rửa bằng nước sạch, làm khô bằng quạt, sau đó xoài được nhúng vào dung
dịch SA, SAC, SAC-HA thời gian 1,5 phút, xoài nhúng trong nước dùng làm đối chứng (DC).
Sau đó quả xếp lên kệ lưới inox làm khô bằng quạt. Quả sau khi làm khô được xếp vào thùng
carton trữ nhiệt độ 22oC ± 2, thời gian 12 ngày
Phương pháp thí nghiệm: Thí nghiệm bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên 1 nhân tố, lặp
lại 3 ba lần, mỗi lần lặp lại 6 quả
Chỉ tiêu theo dõi: Màu sắc vỏ quả, hao hụt khối lượng, tỷ lệ thối hỏng, hàm lượng TSS
và acid
2.5. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu
Màu sắc vỏ quả (L*, a*, b*): đo dọc theo 3 điểm đầu, giữa và cuối của mẫu bằng máy đo
màu CR400-Nhật sản xuất
Hao hụt khối lượng (%): Được xác định bằng tỷ lệ phần trăm giữa khối lượng ban đầu và
khối lượng sau 12 ngày bảo quản.
Tỷ lệ thối hỏng (%): Tỷ lệ phần trăm số quả bệnh so với tổng số quả quan sát
Hàm lượng tổng chất rắn hòa tan (TSS): đo bằng thiết bị cầm tay ATAGO thang độ 0-53%.
Hàm lượng acid tổng số (% acid citric): Xác định bằng phương pháp chuẩn độ với dung dịch
NaOH 0,1N với chất chỉ thị phenolphthalein 1% theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5483-1991).
2.6. Xử lý thống kê
Tất cả các số liệu được phân tích thống kê ANOVA và so sánh theo phép thử LSD ở mức
ý nghĩa p < 0,05 bằng phần mềm SAS 9.1.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đặc tính của màng alginate
3.1.1. Hình dáng và độ dày của màng
Từ Hình 1 cho thấy cả 3 công thức đều cho màng trong suốt, điều này cho thấy màng tạo
ra bằng SA, SAC hay SAC-HA có bổ sung tinh dầu đều không ảnh hưởng đến tính trong mờ
của màng. Đây là đặc tính quan trọng của màng alginate khi phủ lên sản phẩm sẽ không làm
thay đổi màu sắc thực phẩm
Hình 1. Hình dạng màng alginate sau khi sấy trên khuôn đĩa petri a) sodium alginate, b)
sodium alginate liên kết ngang, c) sodium alginate liên kết ngang và hexyl acetate
368
Màng được làm từ alginate có độ dày từ 100-130 µm, trong đó màng được làm từ alginate
tinh khiết có độ dày 102,48 µm. Khi tạo liên kết chéo với CaCl2 (màng SAC) hoặc có bổ sung
tinh dầu HA (màng SAC-HA) làm tăng độ dày màng 125,84 mm và 130,48 µm. Sự tăng độ dày
màng có thể do SA tạo liên kết ngang với CaCl2 làm tăng độ nhớt kết quả làm tăng độ dày màng
(Duong nnk., 2023). Theo nghiên cứu của Pavlath và Orts (2009) màng ăn được có độ dày <
300 µm. Như vậy độ dày màng trong nghiên cứu này phù hợp với tiêu chuẩn màng ăn được.
3.1.2. Tính cơ học của màng
Kết quả lực kéo căng và độ giãn dài khi đứt của màng được trình bày Bảng 1. Kết quả
cho thấy màng phim được làm từ SA đơn có lực kéo căng thấp nhất 2,83 Mpa, nhưng khi SA
tạo liên kết ngang với CaCl2 (màng SAC) thì lực kéo căng lại tăng lên 3,97 Mpa khác biệt có ý
nghĩa về mặt thống kê so với màng SA (p < 0,05), tuy nhiên không khác biệt so với màng SAC-
HA. Điều này có thể giải thích khi cho CaCl2 vào dung dịch alginate, ion Ca2+ liên kết ngang
với nhóm COO- của alginate tạo thành COO-Ca2+ hình hộp trứng tạo mạng liên kết bền vững,
nhưng khi bổ sung hexyl acetate vào dung dịch SAC không ảnh hưởng đến lực kéo căng của
màng SAC. Cũng từ bảng 1 cho thấy, kết quả độ giãn dài cao nhất được ghi nhận màng SAC
chứa tinh dầu HA (SAC-HA), có giá trị cao nhất 113,11%, khác biệt có ý nghĩa so với SA và
SAC. Điều này có thể giải thích tinh dầu HA đóng vai trò như chất dẻo hóa, làm giảm độ cứng
của màng và tăng linh động trong mạng liên kết làm cho màng dẻo và giãn (Duong và nnk.,
2023). Như vậy tinh dầu hexyl acetate có hiệu cải thiện tính chất cơ học của màng.
Bảng 1. Các đặc tính cơ lý và tính thấm của màng alginate
Công thức
màng
Độ dày
(mm)
Lực kéo
căng
(Mpa)
Độ giãn dài
khi đứt (%)
Độ thấm hơi nước
(g.mm/m2.day.
kPa)
Độ thấm khí O2
(cm3.mm/m2.day.kPa) x 10-
8
SA
102,48c
2,83b
49,33c
0,037a
5,38a
SAC
125,84b
3,97a
99,36b
0,024c
0,35c
SAC-HA
130,48a
3,86a
113,11a
0,029b
0,64b
F
**
**
**
**
**
CV (%)
1,06
7,37
5,33
4,81
9,77
Ghi chú: Các giá trị trên cùng một cột có các chữ cái đứng sau không cùng ký tự thì khác biệt ý nghĩa về mặt
thống kê (p < 0,05); “**”: khác biệt rất có ý nghĩa thống kê; “*”: khác biệt có ý nghĩa thống kê.
3.1.3. Độ thấm hơi nước qua màng
Độ thấm hơi nước qua màng có giá trị trung bình khoảng 0,02-0,03 g.mm/m2.ngày.kPa
và có sự khác biệt có ý nghĩa giữa các nghiệm thức (p < 0,05) (Bảng 1). Nếu màng được làm
từ alginate có liên kết ngang với CaCl2 (SAC) có giá trị thấp nhất 0,024 g.mm/m2.ngày.kPa,
trong khi đó màng được làm từ SA đơn có độ thấm hơi nước cao (0,037 g.mm/m2.ngày.kPa).
Khi bổ sung hexyl acetate vào thì thấm hơi nước tăng nhẹ so với màng SAC nhưng vẫn thấp
hơn màng SA đơn. Điều này cho thấy màng được làm từ SAC có khả năng làm giảm tính thấm
hơi nước do ion Ca2+ tạo liên kết ngang với nhóm COO- của alginate (COO-Ca2+) tạo thành
mạng lưới hộp trứng bền vững và chặt chẽ ngăn không cho nước thấm qua. Tuy nhiên sự hiện
diện của hexyl acetate làm tăng tính linh động của mạng liên kết làm nước dễ thấm qua màng.
3.1.4. Độ thấm khí qua màng.
Kết quả từ Bảng 1 cho thấy, tính thấm khí qua màng ghi nhận cao nhất 5,38 màng được
làm từ SA đơn, trong khi đó màng được làm từ SAC có độ thấp khí qua màng thấp nhất 0,35 x
10-8 cm3.mm/m2.day.kPa, kế đó là màng SAC-HA chứa tinh dầu hexyl acetate có giá trị 0,64 x
10-8 cm3.mm/m2.day.kPa. Sự khác biệt này liên quan đến liên kết ngang COO-Ca2+ và C=O của
hexyl acetate trong mạng lưới liên kết alginate làm thay đổi trật tự cấu trúc trong màng (Duong
369
và nnk., 2023). Đối với màng polymer sinh học, độ thấm khí qua màng được đánh tốt trong
khoảng 1-10 cm3.µm/m2.day.kPa (Krochta và Mulder-Johnston, 1997). Như vậy, màng phủ ăn
được làm từ alginate có khả năng cản khí tốt, trong đó công thức màng SAC cản khí tốt nhất.
3.2. Kết quả đánh giá khả năng bảo quản xoài cát chu của màng phủ ăn được alginate
3.2.1. Tỷ lệ thối hỏng
Tỉ lệ t chối hỏng của xoài Cát Chu trong các nghiệm thức màng phủ có sự khác biệt có ý
nghĩa (p < 0,05). Trong đó, công thức màng SAC-HA có hiệu quả trong việc kiểm soát bệnh
thối hỏng so với các nghiệm thức xử lí khác và đối chứng, với tỷ lệ thối hỏng thấp nhất 11,11%,
trong khi đó đối chứng không có màng bao tỷ lệ thối hỏng 30,55% (Bảng 2). Như vậy sự hiện
diện của tinh dầu hexyl acetate có hiệu quả kiểm thoát bệnh thối sau thu hoạch trên xoài.
3.2.2. Hao hụt khối lượng
Kết quả từ Bảng 2 cho thấy hao hụt khối lượng xoài dao động trung bình 9-17%. Nghiệm
thức màng phủ alginate có hiệu quả làm giảm hao hụt trọng lượng của xoài Cát Chu sau 12
ngày bảo quản, trong đó màng SAC có giá trị thấp nhất trung bình 9,68%, khác biệt có ý nghĩa
về mặt thống kê (p < 0,05) so với đối chứng (có giá trị cao nhất 17,04%). Màng phủ ăn được
alginate tạo ra lớp màng mỏng trên bề mặt có tác dụng ngăn sự thoát hơi nước trên bề mặt dẫn
đến làm giảm hao hụt khối lượng (Yin và nnk., 2019).
3.2.3. Hàm lượng TSS và axit tổng
Hàm lượng TSS không sử dụng màng bao có giá trị cạo nhất (14,53%) sau 9 ngày bảo
quản, trong khi đó quả được phủ màng hàm lượng TSS trong khoảng 10-12% sau 12 ngày bảo
quản. Điều này có thể giải thích xoài được phủ lớp màng làm hạn chế quá trình hô hấp và sản
sinh ethylen, kết quả quả chậm chín hơn so với DC, trong khi DC không có lớp màng quá trình
chín diễn ra làm tinh bột chuyển thành đường đồng thời hô hấp làm tiêu hao chất hữu cơ, kết
quả tăng hàm lượng TSS và giảm axit tổng số. Kết quả này tương đồng với nghiên cứu trước
đây trên xoài, màng alginate có hiệu quả giảm hô hấp và làm chậm chín trên quả xoài (Yin và
nnk., 2019).
Bảng 2 . Ảnh hưởng màng phủ ăn được alginate đến chất lượng xoài cát chu
Công thức màng
Hao hụt khối lượng (%)
TSS (%)
Axit tổng (%)
DC
17,04 a
14,53 a
0,14 a
SA
12,48 b
12,46 b
0,19 b
SAC
9,68 c
10,93 c
0,21 bc
SAC-HA
10,28 c
10,40 c
0,22 c
F
*
*
*
CV (%)
8,99
10,92
13,92
Ghi chú: Các giá trị trên cùng một cột có các chữ cái đứng sau không cùng ký tự thì khác biệt ý nghĩa về mặt
thống kê (p < 0,05); “**”: khác biệt rất có ý nghĩa thống kê; “*”: khác biệt có ý nghĩa thống kê.
4. KẾT LUẬN
Màng được làm từ alginate tạo liên kết ngang với CaCl2 (SAC) hiệu quả làm tăng tính cơ
học của màng đồng thời làm giảm khả năng thấm nước và khí cao hơn so với SA đơn. Ngoài
ra, việc bổ sung tinh dầu hexyl acetate vào công thức SAC giúp cải thiện độ bền dẻo của màng.
Việc áp dụng các công thức màng lên khả năng bảo quản xoài cho kết quả bước đầu khả quan.
Kết quả cho thấy xoài được nhúng trong dung dịch sodium alginate liên kết ngang kết hợp tinh