Sử dụng polymer tái sinh, ThS Vũ Thị Hường, Vườn ươm Sáng tạo KH&CN Trẻ TPHCM đã nghiên cứu thành công màng bảo quản trái cây tươi cả tháng mà ít ảnh hưởng đến dưỡng chất.
Kiểm soát quá trình hô hấp
ThS Vũ Thị Hường cho biết, từ những năm đầu thế kỷ 21, thế giới đã chứng kiến sự phục hưng của nguồn polymer tái sinh và sự phát triển mạnh mẽ của các loại vật liệu trên cơ sở các polymer tự nhiên.
Polymer tự nhiên chính là sự thay thế lí tưởng cho các polymer truyền thống do có hiệu quả kinh tế cao, có sẵn và không độc hại. Các polymer này có khả năng biến đổi hóa học, khả năng phân hủy sinh học cao và một vài loại polymer tự nhiên còn có khả năng tương thích sinh học.
Ứng dụng polymer tái sinh để bảo quản nông sản sau thu hoạch là xu hướng được nhiều quốc gia trên thế giới ứng dụng. Công nghệ bảo quản rau quả đang được nghiên cứu và sử dụng khá phổ biến là bảo quản bằng lớp phủ ăn được có nguồn gốc từ các polymer tự nhiên.
Lớp phủ ăn được áp dụng trực tiếp trên bề mặt rau quả bằng cách nhúng, phun hay quét để tạo ra một khí quyển biến đổi. Lớp màng bán thấm tạo thành trên bề mặt hoa quả sẽ giảm bớt quá trình hô hấp và kiểm soát sự mất độ ẩm, nhờ đó duy trì chất lượng và kéo dài thời hạn sử dụng của rau quả tươi.
Tìm hiểu công nghệ này, ThS Vũ Thị Hường và cộng sự nhận thấy, các màng trên cơ sở HPMC (Hydroxypropyl methyl cellulose) thường linh hoạt, bền chặt, có độ trong suốt và độ ổn định. Tuy nhiên, tính chất cản ẩm của màng HPMC lại cực kỳ kém. Tính chất cản ẩm kém làm thời gian bảo quản trái cây ngắn, vi sinh vật dễ dàng sinh sôi làm hỏng trái cây.
Để cải thiện tính chất này, nhiều nghiên cứu đã kết hợp thêm thành phần lipid vào màng. Sáng tạo này làm lớp phủ composite cải thiện độ ẩm và các đặc tính chống oxy hóa của vật liệu phủ và cải thiện độ bám dính của lớp phủ, độ bền và phân phối các hợp chất hoạt tính.
Vật liệu composite trên cơ sở shellac và sáp ong đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực nhưng chủ yếu là ứng dụng trong thực phẩm. Vật liệu tổ hợp này sẽ giúp bảo quản trái cây sau thu hoạch, làm chậm quá trình chín của rau quả, sử dụng được lâu dài hơn so với bảo quản thông thường.
Sau 2 năm nghiên cứu, nhóm tác giả thực hiện nghiên cứu sản phẩm màng composite HPMC/sáp ong, HPMC/shellac đạt được các đặc trưng, tính chất và hình thái cấu trúc vượt trội so với màng một thành phần.
Nhóm đã nghiên cứu tạo màng composite polymer tự nhiên trên cơ sở HPMC, cải tiến bằng phụ gia kháng khuẩn tự nhiên chống một số chủng vi khuẩn thông dụng; nghiên cứu hiệu quả bảo quản quả chanh không hạt và cà chua cherry bằng chế phẩm tạo lớp phủ composite ăn được, đánh giá chất lượng quả trước và sau bảo quản.
 |
| Ảnh minh họa |
Nâng cao giá trị kinh tế
“Chỉ cần sau thu hoạch, trái cây được bao gói cẩn thận, làm sạch các loại bụi bẩn, vi sinh vật bám trên vỏ rồi phủ màng. Điều đặc biệt là về cảm quan, màu sắc, hương vị của trái cây không thay đổi so với trái cây tươi vừa thu hái. Nhóm nghiên cứu hy vọng trước mắt sẽ đưa công nghệ xuống các nhà vườn có sản lượng trái cây lớn ở Đồng bằng sông Cửu Long để có những kết quả chuyên sâu hơn trước khi ứng dụng trên quy mô lớn hơn”, ThS Vũ Thị Hường cho biết.
ThS Vũ Thị Hường cho biết, nhóm đã nghiên cứu chế tạo màng tổ hợp HPMC/BW (Hydroxypropyl methyl cellulose/sáp ong). Dựa trên đánh giá các tính năng màng, nhóm lựa chọn màng composite HPMC/BW với công thức đạt bề mặt màng nhẵn mịn, các thành phần phân tán đồng đều, tính chất cơ lý tốt.
Màng có độ bền kéo đứt 5.32MPa, độ giãn dài khi đứt 19,26% và modun đàn hồi 131Mpa. Khi được phủ lên trái cây, hàng rào cản hơi nước hiệu quả (22.65g.mm/ngày.m2.kPa), khả năng thấm khí giảm; tạo hệ nhũ tương hợp và đồng nhất, có kích thước hạt nhỏ (3.85μm).
Nhóm cũng chế tạo được màng tổ hợp HPMC/Sh có độ trong suốt, mềm dẻo, không bị đứt gãy, tính chất cơ lý tốt (độ bền kéo đứt 15.72MPa, độ giãn dài khi đứt 37,80% và modun đàn hồi 170MPa), hàng rào cản hơi nước hiệu quả (9.90g.mm/ngày.m2.kPa), khả năng thấm khí giảm; tạo hệ nhũ đồng nhất và bền, có kích thước hạt nhỏ (0.3659μm).
Để thử nghiệm khả năng bảo quản của màng, nhóm đã thăm dò ứng dụng màng composite sáp ong bảo quản chanh không hạt với khảo sát các công thức chanh không phủ màng (ĐC), chanh phủ màng HPMC đơn, HPMC/2G và HPMC/BW ở điều kiện 8 - 10 độ C, độ ẩm 90 - 95%. Đánh giá chất lượng chanh không hạt sau bảo quản cho thấy, màng HPMC/BW có thể kéo dài đến 60 ngày.
Kết quả ứng dụng màng composite shellac bảo quản cà chua cherry với khảo sát các công thức cà chua cherry không phủ màng (ĐC), cà chua cherry phủ màng HPMC đơn, HPMC/1G và HPMC/Sh ở điều kiện 10 - 12 độ C, độ ẩm 90 - 95%. Đánh giá chất lượng quả cà chua cherry sau bảo quản cho thấy, màng HPMC/Sh có thể kéo dài đến 45 ngày.
Như vậy, nhóm nghiên cứu đã cung cấp được các quy trình chế tạo màng tổ hợp HPMC/BW, quy trình chế tạo màng tổ hợp HPMC/Sh, quy trình bảo quản chanh không hạt bằng chế phẩm HPMC/BW, quy trình bảo quản chanh không hạt bằng chế phẩm HPMC/Sh có tính khả thi với đầy đủ các thông số kỹ thuật.
Kết quả nghiên cứu này góp phần thúc đẩy việc nghiên cứu và sử dụng có hiệu quả màng polymer tự nhiên không độc hại trong bảo quản rau quả sau thu hoạch, nâng cao hiệu quả bảo quản trái cây khi sử dụng màng tổ hợp kết hợp tinh dầu kháng khuẩn.
Đồng thời góp phần tạo ra sản phẩm thân thiện với môi trường, an toàn với người tiêu dùng, nâng cao giá trị kinh tế đối với nguồn nguyên liệu sáp ong và cellulose - HPMC (gai, tre, nứa,…) và nguồn tài nguyên chưa được khai thác hiệu quả trong công nghiệp; mở rộng hướng nghiên cứu áp dụng trong các lĩnh vực khác sử dụng màng an toàn như mỹ phẩm, dược phẩm…
