TRANG THÔNG TIN VỀ LUẬN ÁN
Tên luận án: Nghiên cứu chế tạo màng bao sinh học từ vỏ quả bưởi có tác động hiệu quả trong bảo quản trái cây tươi
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm Mã ngành: 954.01.01
Họ tên nghiên cứu sinh: Nguyễn Hồng Khôi Nguyên
Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Trần Thanh Trúc
Người hướng dẫn phụ: PGS.TS. Bạch Long Giang
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Cần Thơ
1. Tóm tắt nội dung luận án
Nghiên cứu chế tạo màng bao sinh học từ vỏ quả bưởi có tác động hiệu quả trong bảo quản trái cây tươi được thực hiện nhằm tận dụng nguyên liệu vỏ bưởi để thu nhận cao chiết giàu hoạt chất sinh học và pectin, từ đó ứng dụng trong tạo màng sinh học bảo quản bưởi Da Xanh và Năm Roi, cũng như ứng dụng màng pectin bổ sung lợi khuẩn trong bảo quản sản phẩm chế biến giảm thiểu từ bưởi Da Xanh và mít Thái. Nghiên cứu đã thực hiện trên 5 nội dung và đã đạt được một số kết quả, (1) Xây dựng được cơ sở dữ liệu chi tiết về đặc điểm hình thái, kích thước, khối lượng, thành phần hóa học, hoạt tính kháng oxy hóa, và khả năng trích ly pectin của bốn giống bưởi ở Đồng bằng sông Cửu Long, bao gồm Da Xanh, Năm Roi, Lông Cổ Cò và Thanh Kiều. Kết quả cho thấy những điểm tương đồng và khác biệt giữa các giống bưởi về màu sắc, khối lượng, kích thước, độ ẩm, protein, lipid, tro, và vitamin C. Các giống bưởi đều có đặc điểm riêng biệt về hình dạng, bề mặt và màu sắc quả. Cả vỏ và thịt quả đều chứa các thành phần có hoạt tính sinh học và khả năng kháng oxy hóa. Vỏ xanh bưởi Da Xanh được chọn để thu nhận cao chiết và vỏ trắng bưởi Năm Roi được chọn để thu nhận pectin. (2) Cao chiết từ vỏ xanh bưởi Da Xanh được thu nhận từ vỏ bưởi đã được sấy bơm nhiệt (35C, độ ẩm cuối 5±0,5%) và ngâm chiết bằng ethanol 90° tại nhiệt độ phòng trong 48 giờ, cao chiết có chứa các hợp chất sinh học như carbohydrate, flavonoid, phenol, và nhiều chất khác với gallic acid, quercitrin, và quercetin là các thành phần chính. Cao chiết này thể hiện khả năng kháng oxy hóa mạnh với giá trị EC50 từ hoạt động quét gốc tự do DPPH là 11,69 mg/mL và ABTS•+ là 0,25 mg/mL. Ngoài ra, cao chiết cũng thể hiện hoạt tính kháng khuẩn với nồng độ ức chế tối thiểu MIC từ 10 – 20 mg/mL và nồng độ tiêu diệt tối thiểu MBC từ 320 – 640 mg/mL chống lại 10 chủng vi khuẩn gây bệnh. Nghiên cứu cũng đã xác định được 11 loài nấm mốc và 2 loài nấm men trên bề mặt vỏ bưởi Năm Roi và Da Xanh, và cao chiết này cũng thể hiện khả năng kháng nấm với nồng độ ức chế tối thiểu MIC từ 80 – 320 mg/mL và nồng độ tiêu diệt tối thiểu MFC từ 320 – 1280 mg/mL. (3) Quá trình trích ly pectin được thực hiện với bột vỏ bưởi có kích thước hạt từ 0,5 đến 0,9 mm, các thông số đã được tối ưu hóa bao gồm sử dụng citric acid pH 1,5, tỷ lệ ethanol 96°/dịch chiết là 2/1 (v/v), nhiệt độ sấy pectin là 50°C, nhiệt độ trích ly là 72°C, thời gian trích ly là 129 phút, và tỷ lệ citric acid/bột vỏ bưởi là 25 mL/g. Kết quả các thông số của pectin thu được với màu trắng ngà, thuộc nhóm có chỉ số methoxyl thấp với DE là 31,52±0,77 và MI là 6,4±0,2. Độ nhớt động học của pectin được mô tả bằng mô hình toán học y = 3,871e0,6394x. (4) Nghiên cứu đã xác định thành phần dung dịch tạo màng PGS 5, bao gồm pectin 85%, gelatin 5%, sorbitol 5% và cao chiết vỏ bưởi 5%, là phù hợp để bảo quản bưởi. Màng PGS 5, được đánh giá qua các phân tích như TGA, FTIR, XRD và SEM, thể hiện cấu trúc phù hợp và các đặc tính như khả năng kháng oxy hóa, kháng khuẩn và kháng nấm, đặc biệt trên các loài nấm được phân lập từ vỏ bưởi Da Xanh và Năm Roi. Bưởi phun màng cho thấy khả năng bảo quản tốt hơn so với bưởi không phun màng. Đặc biệt, bưởi Da Xanh bảo quản tốt nhất ở nhiệt độ 8°C với thời gian lên đến 120 ngày, trong khi bưởi Năm Roi bảo quản tốt nhất ở nhiệt độ 11°C với thời gian là 70 ngày. Sơ đồ cây phân bổ các loại bưởi có đặc điểm gần với nhau đã được thực hiện, thêm vào đó tương quan Pearson giữa các thành phần dinh dưỡng với đặc điểm cảm quan, cho thấy mối tương quan dương giữa các chỉ số chất lượng với thuộc tính như màu sắc, mùi, vị, kết cấu và độ ưa thích của thịt bưởi. (5) Nghiên cứu đã phát triển màng pectin bổ sung lợi khuẩn Lactiplantibacillus plantarum (màng synbiotic) chọn lọc từ các dòng có hoạt tính probiotic. Thành phần màng gồm pectin 70%, alginate 15%, glycerol 5%, dịch khuẩn Lactiplantibacillus plantarum 10% và 1,5% Fructooligo saccharide (FOS). Sử dụng màng synbiotic trong bảo quản bưởi Da Xanh và mít Thái tách múi đã cải thiện đáng kể chất lượng sản phẩm sau 6 ngày bảo quản, với các chỉ tiêu như tổng số vi sinh vật hiếu khí, nấm men, nấm mốc, tỷ lệ hao hụt khối lượng, hàm lượng đường khử và tính chất cảm quan. Phân tích Pearson cũng đã xác định được mối tương quan giữa các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bảo quản và đặc điểm cảm quan của cả hai loại trái cây. Sau 6 ngày bảo quản, sản phẩm vẫn duy trì số lượng tế bào lợi khuẩn cao, cho thấy khả năng sống sót trong điều kiện môi trường dạ dày và ruột non mô phỏng.
2. Những kết quả mới của luận án
– Xây dựng được cơ sở dữ liệu của các giống bưởi Da Xanh, Năm Roi, Lông Cổ Cò, Thanh Kiều về các đặc điểm hình thái, tính chất hóa lý, hàm lượng hoạt chất sinh học và thành phần pectin trong vỏ bưởi.
– Thiết lập được công thức tạo màng bảo quản với thành phần chủ yếu là pectin và cao chiết thu nhận được từ nguồn phụ phẩm vỏ bưởi và ứng dụng hiệu quả để bảo quản bưởi Năm Roi và bưởi Da Xanh nguyên quả. Thành phần màng bảo quản bao gồm pectin từ vỏ trắng bưởi Năm Roi 85%, gelatin 5%, sorbitol 5% và cao chiết từ vỏ xanh của bưởi Da Xanh 5%. Thời gian bảo quản bưởi Da Xanh lên đến 120 ngày ở nhiệt độ 8 C và 70 ngày đối với bưởi Năm Roi khi nhiệt độ bảo quản là 11 C.
– Tạo được màng pectin bổ sung lợi khuẩn và FOS để khả năng tồn tại của lợi khuẩn Lactiplantibacillus plantarum là tốt nhất, cũng như tạo hiệu quả tích cực trong bảo quản bưởi Da Xanh và mít Thái chế biến giảm thiểu.
3. Các ứng dụng/ khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
Nghiên cứu đã cung cấp dữ liệu khoa học về đặc điểm của các giống bưởi phổ biến tại đồng bằng sông Cửu Long, đồng thời đề xuất được quy trình trích ly pectin từ vỏ bưởi, cũng như các thông số liên quan đến quá trình trích ly và đánh giá các hoạt tính của cao chiết vỏ bưởi. Trên cơ sở đó, tạo màng pectin kết hợp với cao chiết từ vỏ bưởi để ứng dụng bảo quản bưởi Da Xanh và Năm Roi; đồng thời đánh giá được hiệu quả sử dụng màng pectin bổ sung lợi khuẩn trong bảo quản bưởi Da Xanh và mít Thái chế biến giảm thiểu.
Nghiên cứu góp phần vào việc giải quyết vấn đề phụ phẩm từ vỏ bưởi thông qua việc đánh giá khả năng ứng dụng của màng sinh học từ nguồn pectin và cao chiết được thu nhận từ vỏ bưởi và ứng dụng trở lại trong bảo quản bưởi Da Xanh và Năm Roi. Ngoài ra, nghiên cứu cũng cung cấp thông tin về khả năng ứng dụng của màng pectin bổ sung lợi khuẩn trong việc bảo quản bưởi Da Xanh và mít Thái chế biến giảm thiểu, nhằm cải thiện hiệu quả bảo quản và nâng cao chất lượng sử dụng các loại trái cây. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung thử nghiệm màng bao sinh học trên một số loại quả có hô hấp đột biến; nghiên cứu tác động của các loài lợi khuẩn khác nhau đến hiệu quả hoạt động của màng cũng cần được quan tâm.
