1 BỘ GIÁO VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NHA TRANG ðỖ HẢI LƯU NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHITOSAN, CHITOSAN OLIGOSACCHARIDE (COS) ðẾN MỘT SỐ VI SINH VẬT GÂY BỆNH TRÊN CÁ SÒNG BẢO QUẢN BẰNG NƯỚC ðÁ VÀ ðỀ XUẤT CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN SAU THU HOẠCH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Nha Trang - 2009 2 BỘ GIÁO VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NHA TRANG ðỖ HẢI LƯU NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHITOSAN, CHITOSAN OLIGOSACCHARIDE (COS) ðẾN MỘT SỐ VI SINH VẬT GÂY BỆNH TRÊN CÁ BẢO QUẢN BẰNG NƯỚC ðÁ VÀ ðỀ XUẤT CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN SAU THU HOẠCH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Công nghệ sau thu hoạch Mã số : 60.54.10 Người hướng dẫn khoa học: GS. TS. Trần Thị Luyến Nha Trang - 2009 3 LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn ðỗ Hải Lưu 4 LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành Luận văn này Trước hết tôi xin gửi tới Ban Giám Hiệu Trường ðại học Nha Trang, Ban Chủ nhiệm Khoa Chế biến sự kính trọng, niềm tự hào ñược học tập và nghiên cứu tại trường trong những năm qua. Sự biết ơn sâu sắc nhất tôi xin ñược giành cho cô: GS.TS Trần Thị Luyến – Nguyên Phó Hiệu trưởng - Trường ðại học Nha Trang ñã tận tình hướng dẫn và ñộng viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Xin cám ơn: TS. ðỗ Văn Ninh - Phó Hiệu trưởng - Trường ðại học Nha Trang, TS. Nguyễn Tuấn - Trưởng khoa Chế biến cùng các thầy cô phản biện ñã cho tôi những lời khuyên quí báu ñể công trình nghiên cứu ñược hoàn thành có chất lượng. ðặc biệt xin ñược ghi nhớ tình cảm, sự giúp ñỡ của: các cán bộ thuộc Phòng Vi sinh - viện Pasteur Nha Trang, quý thầy cô giáo Khoa Chế biến, gia ñình và bạn bè luôn luôn chia sẻ cùng tôi trong quá trình nghiên cứu. 5 BẢNG CHỮ VIẾT TẮT STT Ký hiệu Giải thích 1 APC Aerobic Plate Count 2 CFU Colony forming unit (ñơn vị tạo thành khuẩn lạc) 3 COS Chitosan Oligosaccharide 4 E.coli Escherichia coli 5 FAO Tổ chức nông lương quốc tế 6 MPN Most Probable Number 7 Rad Radian 8 SPC Standard Plate Count 9 S.aureus Staphylococus aureus 10 tb Tế bào 11 TCVN Tiêu chuẩn việt nam 12 TMA Trimethyl amin 13 TMAO Trimethyl amin oxyt 14 TPC Total Plate Count 15 TSVKHK Tổng số vi khuẩn hiếu khí 16 TVC Total Viable Count 17 USEPA Cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ 18 USFDA Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Mỹ 19 V. parahaemolyticus Vibrio parahaemolyticus 20 WHO Tổ chức y tế thế giới 21 t o C Nhiệt ñộ ( o C) 22 VSV Vi sinh vật 6 DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ðỒ THỊ STT TÊN HÌNH TRANG 1 Hình 1.1: Cá sòng gió Megalaspis cordyla (Linnaeus, 1758) 14 2 Hình 1.2: Bản ñồ phân bố cá sòng trên thế giới 15 3 Hình 1.3: Biểu ñồ sản lượng khai thác cá sòng theo FAO 15 4 Hình 1.4: Công thức cấu tạo của Chitin 16 6 Hình 1.5: Công thức cấu tạo của chitosan 17 5 Hình 1.6: Quá trình biến ñổi chitin thành chitosan 18 7 Hình 1.7: Công thức phân tử và sản phẩm COS 20 8 Hình 1.8: Sơ ñồ quy trình sản xuất chitin/ chitosan 26 9 Hình 2.1. Hình ảnh về cá sòng nguyên liệu 30 10 Hình 2.2. Sơ ñồ bố trí thí nghiệm bảo quản cá sòng bằng nước ñá kết hợp với nhúng dung dịch chitosan và COS 32 11 Hình 3.1: Tổng số vi sinh vật hiếu khí khi bảo quản bằng Chitosan 1% trong môi trường acetic 1% 34 12 Hình 3.2: ðiểm cảm quan khi bảo quản cá sòng bằng Chitosan 1% trong môi trường acetic 1% 36 13 Hình 3.3: Tổng số vi sinh vật hiếu khí khi bảo quản bằng Chitosan 1,5% trong môi trường acetic 1% 37 14 Hình 3.4: ðiểm cảm quan khi bảo quản cá sòng bằng Chitosan 1,5% trong môi trường acetic 1% 38 15 Hình 3.5: Tổng số vi sinh vật hiếu khí khi bảo quản bằng Chitosan 2% trong môi trường acetic 1% 39 16 Hình 3.6: Cảm quan khi bảo quản cá sòng bằng Chitosan 2% trong môi trường acetic 1% 41 17 Hình 3.7. Ảnh hưởng của nồng ñộ chitosan ñến tổng ñiểm cảm quan cá sòng bảo quản bằng nước ñá (1-3 o C) 46 7 18 Hình 3.8: Tổng số vi sinh vật hiếu khí khi bảo quản bằng COS 0,1% 47 19 Hình 3.9: ðiểm cảm quan khi bảo quản cá sòng bằng COS 0,1% 48 20 Hình 3.10: Tổng số vi sinh vật hiếu khí khi bảo quản bằng COS 0,2% 49 21 Hình 3.11: ðiểm cảm quan khi bảo quản cá sòng bằng COS 0,2% 50 22 Hình 3.12: Tổng số vi sinh vật hiếu khí khi bảo quản bằng COS 0,3% 51 23 Hình 3.13: ðiểm cảm quan khi bảo quản cá sòng bằng COS 0,3% 52 24 Hình 3.14: Ảnh hưởng của nồng ñộ COS ñển tổng ñiểm cảm quan cá sòng bảo quản bằng nước ñá ở 1-3 o C 57 25 Hình 3.15: ðiểm cảm quan cá sòng bảo quản với Chitosan 2% và COS 0,2% 58 26 Hình 3.16: Quy trình bảo quản cá bằng Chitosan hoặc COS 59 8 STT TÊN BẢNG TRANG 1 Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng của cá sòng (trong 100g thực phẩm ăn ñược) 14 2 Bảng 3.1: Ảnh hưởng của Chitosan trong môi trường acetic 1% ñến Staphylococcus aureus 41 3 Bảng 3.2:Ảnh hưởng của Chitosan trong môi trường acetic 1% ñến Clostridium perfringers 42 4 Bảng 3.3:Ảnh hưởng của Chitosan trong acetic 1% ñến Vibrio parahaemolyticus 43 5 Bảng 3.4: Ảnh hưởng của Chitosan trong acetic 1% ñến Salmonella 44 6 Bảng 3.5: Ảnh hưởng của Chitosan trong acetic 1% ñến Escherichia coli 45 7 Bảng 3.6: Ảnh hưởng của COS ñến Staphylococcus aureus 53 8 Bảng 3.7: Ảnh hưởng của COS ñến Clostridium perfringers 54 9 Bảng 3.8: Ảnh hưởng của COS ñến Vibrio parahaemolyticus 54 10 Bảng 3.9: Ảnh hưởng của COS ñến Salmonella 55 11 Bảng 3.10: Ảnh hưởng của COS ñến Escherichia coli 56 12 Bảng 3.11: ðơn giá cho nguyên vật liệu pha chế dung dịch tại thời ñiểm nghiên cứu: 61 13 Bảng 3.12: Sơ bộ tính toán chi phí của việc bảo quản bằng nước ñá khi bổ sung chất bảo quản Chitosan và COS so với bảo quản bằng nước ñá thông thường 62 14 Bảng 3.13: So sánh hiệu quả kinh tế của việc bảo quản bằng nước ñá khi bổ sung chất bảo quản Chitosan và COS so với bảo quản bằng nước ñá thông thường. 62 DANH MỤC CÁC BẢNG 9 MỞ ðẦU Những năm gần ñây xuất khẩu các mặt hàng thủy sản nước ta càng ngày phát triển ñóng vai trò quan trọng trong tổng kim ngạch xuất khẩu Việt Nam. Tuy nhiên lượng phế liệu thủy sản thải ra từ các nhà máy rất lớn lên tới 2.257 tấn/ năm. Nếu không có biện pháp xử lý thích hợp sẽ gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Vì vậy những yêu cầu xử lý phế liệu thủy sản ñông lạnh mà chủ yếu là vỏ tôm, cua, ghẹ ñang ngày càng trở nên cấp bách. ðây là nguồn nguyên liệu chủ yếu ñể sản xuất chitin, chitosan và Chitosan Oligosaccharide (COS). Do vậy việc nghiên cứu và phát triển sản xuất Chitozan và COS là rất quan trọng ñể nâng cao giá trị sử dụng phế liệu này và làm sạch môi trường. Chitosan là một polysaccharid có nguồn gốc từ vỏ tôm, cua, ghẹ. ðặc tính của chitosan là không tan trong nước, có thể hòa tan trong acid nhẹ và có khả năng kháng khuẩn cao. Hiện chitosan ñang ñược các nhà công nghệ chế biến nghiên cứu sử dụng trong nhiều lĩnh vực công nghệ. Trong công nghệ sau thu hoạch, chitosan ñược sử dụng làm màng bao bên ngoài của các các loại trái cây như xòai, chôm chôm,… ñể hạn chế sự thoát hơi nước và kháng khuẩn. Vì thế khi nhúng chitosan bên ngoài trái cây sẽ tạo cho trái cây có cảm quan ñẹp bóng, giúp kéo dài thời gian bảo quản trái cây. Trong lĩnh vực chế biến thủy sản, chitosan ñược dùng ñể xử lý thịt, cá, tôm nhằm hạn chế sự hao hụt khối lượng trong quá trình cấp ñông cũng như hạn chế sự phát triển của VSV gây hư hỏng sản phẩm, không những thế thủy sản sẽ có chất lượng cảm quan tốt hơn. Trong nông nghiệp, người ta còn sử dụng màng chitosan ñể bảo quản nông sản, kéo dài thời gian sử dụng, giảm hư hỏng do ưu ñiểm của nó có khả năng kháng khuẩn kháng nấm. Hơn nữa khi sử dụng chitosan trong bảo quản hạt giống, chitosan còn giúp tăng cường khả năng nảy mầm của hạt. Trong y học, chitosan dùng làm da nhân tạo, chống nhiễm trùng và tăng khả năng tái tạo da, ngoài ra còn làm thuốc chống viêm loét dạ dày Từ chitosan, Trần Thị Luyến ñã nghiên cứu thủy phân chitosan thành chitosan oligosaccharid (COS) - một loại oligosaccharid có các ñặc tính gần giống chitosan thậm chí có nhiều ñặc tính ưu việt hơn như khả năng kháng khuẩn tốt hơn nhưng lại 10 dễ sử dụng hơn do ñặc tính hòa tan trong nước. Do ñó các nhà khoa học cho rằng khả năng ứng dụng của COS trong các lĩnh vực sản xuất ñời sống sẽ ñược mở rộng hơn. Với tình hình hiện nay các hóa chất bảo quản thực phẩm như hàn the, Urea bị cấm sử dụng trong lĩnh vực xuất khẩu thủy sản, thì ñây là một con ñường mới ñể chúng ta nghiên cứu và áp dụng trong thực tế sản xuất. Tuy vậy, hiện nay các công trình nghiên cứu ứng dụng chitosan và COS trong các lĩnh vực của ñời sống còn rất ít. Chính vì vậy, tôi thực hiện luận văn “Nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan, chitosan oligosaccharid (COS) ñến một số vi sinh vật gây bệnh trên cá bảo quản bằng nước ñá và ñề xuất công nghệ bảo quản sau thu hoạch” với mục tiêu ñánh giá khả năng sử dụng chitosan, chitosan oligosaccharid (COS) ñể ức chế một số vi khuẩn gây bệnh nhằm kéo dài thời gian bảo quản cá sòng theo phương pháp bảo quản lạnh. Nội dung của luận văn: luận văn nghiên cứu một số nội dung sau 1) Xác ñịnh nồng ñộ chitosan và COS thích hợp ñể làm giảm một số loại vi khuẩn gây bệnh cho người trên cá sòng bảo quản lạnh bằng nước ñá. Dựa vào 6 chỉ tiêu VSV theo TCVN và ñánh giá cảm quan mẫu bảo quản bằng chitosan hoặc COS. 2) ðánh giá khả năng kháng một số loại vi khuẩn gây bệnh của chitosan, COS. So sánh và chọn lựa chitosan hay COS ở nồng ñộ thích hợp dùng ñể bảo quản cá. 3) Xây dựng qui trình bảo quản cá song sau thu hoạch, nhằm ñảm bảo vệ sinh và an toàn thực phẩm. Ý nghĩa khoa học và thực tế của luận văn: Sự thành công của luận văn sẽ là các số liệu thực tế góp phần khẳng ñịnh khả năng sử dụng chitosan và COS ñể làm giảm VSV trong bảo quản cá sau thu hoạch. Các số liệu thực tế này sẽ góp phần làm phong phú thêm kiến thức về khả năng ứng dụng của chitosan và COS trong lĩnh vực chế biến thủy sản, bổ sung vào giáo trình giảng dạy cho sinh viên Khoa Chế biến - Trường ðại học Nha Trang. Sự thành công của luận văn sẽ là cơ sở ñể các doanh nghiệp chế biến thủy sản ứng dụng chitosan và COS làm phụ gia (thay thế cho các phụ gia ñộc hại) ñể kéo dài thời gian bảo quản cá tươi sau thu hoạch. [...]... riêng th p, vào kho ng 0,920,95g/cm3 Căn c vào hàm lư ng c a lipid trong cơ th t cá, ngư i ta chia cá làm 4 nhóm: Cá g y có hàm lư ng t i ña 3%, cá béo v a có hàm lư ng t 3-8%, cá béo có hàm lư ng t 9-15% và cá r t béo có hàm lư ng trên 15% Vitamin có m t l c m i t bào, tuy nhiên vitamin hi n di n m t cách có ch n các mô và các cơ quan khác nhau c a cá Trong cá thư ng g p m t s vitamin 12 sau: vitamin... 2 lo i là vitamin A1 thư ng g p vitamin A2 thư ng g p cá bi n và cá nư c ng t Vitamin nhóm B là nhóm vitamin có hàm lư ng l n và phong phú Thành ph n vitamin nhóm B trong cá tương ñương vitamin nhóm B c a ñ ng v t trên c n Vitamin nhóm C là nhóm vitamin có m i cơ quan, chúng có m t nhi u nh t trong gan cá và trong s cá Bình quân trong th t cá có hàm lư ng vitamin C t 1-6mg% Cu i cùng là vitamin nhóm... khu n Gram dương và vi khu n ñư ng ru t nhưng v n tương t như h VSV cá ôn ñ i VSV xâm nh p vào cá sau thu ho ch Th t c a cá s ng kh e m nh ho c cá v a ñánh b t thư ng là vô trùng vì h th ng mi n d ch c a cá ngăn ch n s phát tri n c a vi khu n trong th t cá Khi cá ch t, h th ng mi n d ch không còn tác d ng và vi khu n ñư c t do sinh sôi phát tri n Trên b m t da, vi khu n ñ nh cư ph n l n các túi v y Trong... xâm nh p c a vi khu n gây ươn h ng ñ c trưng và vi khu n không gây ươn h ng cá Vì th c t ch có m t lư ng gi i h n VSV xâm nh p cơ th t và s phát tri n c a VSV ch y u di n ra trên b m t cá Nh ng bi n ñ i c a h VSV trong quá trình b o qu n - VSV gây hư h ng ñ c thù ð i v i cá ôn ñ i, sau khi cá ch t, các vi khu n b t ñ u giai ño n sinh trư ng theo c p s nhân K c cá ư p ñá, qua nghiên c u các nhà khoa... c: COS và các ch ph m c a nó có ñ c tính mi n d ch do nó kích thích các t bào gi nhi m v b o v mi n d ch v i các t bào kh i u và các tác nhân gây b nh ð ng th i COS còn ñư c s d ng làm thu c ñ h cholesterol trong máu 1.5 TÌNH HÌNH NGHIÊN C U VÀ NG D NG CHITOSAN, COS TRONG CÔNG NGH SAU THU HO CH VI T NAM Hi n nay ch y u chitin và chitosan ñư c s n xu t theo phương pháp hóa h c theo quy trình công ngh... CHƯƠNG I T NG QUAN 1.1 CÁC BI N ð I CƠ B N C A CÁ TƯƠI SAU THU HO CH Thành ph n hóa h c c a cá g m có các nhóm h p ch t h u cơ, các nhóm nguyên t ña lư ng và các nguyên t vi lư ng Nhóm các h p ch t h u cơ g m: protein, lipid, h p ch t ch a nitơ phi protein, Nhóm các ch t ña lư ng g m: ch t khoáng và nư c Nhóm các ch t vi lư ng g m: Enzyme, vitamin, s c t , ñ c t … Hàm lư ng các ch t này thay ñ i theo... và cá v a ñánh b t Trong ñó lư ng VSV t ng s dao ñ ng trung bình t 102-107CFU/cm2 b m t da cá (Liston 1980) Mang và ru t cá ch a kho ng 103-109CFU/g (Shewan,1962) H vi khu n c a cá v a ñánh b t ph thu c vào môi trư ng nơi ñánh b t hơn là vào lo i cá (Shewan,1977) Cá ñánh b t ch a ít VSV hơn so v i cá ñánh b t g p cá khai thác vùng nư c s ch và r t l nh vùng nư c m Lư ng vi khu n thư ng vùng nư c m và. .. 20oC và nhi t ñ phát tri n t i ưu là 15oC (Morita 1975) Các loài cá s ng trong nư c m có th phân l p ñư c m t lư ng l n các vi khu n ưa nhi t trung bình (mesophiles) H VSV cá ôn ñ i ch y u là các vi khu n ch u l nh hình que (tr c khu n Gram âm), thu c gi ng Pseudomonas, Moraxella, Acinetobacter, Shewanella và Flavobacterium Thành vi n c a h Vibrionaceae (Vibrio và Photobacterium) và h Aeromonadaceae (các... h VSV các loài cá nhi t ñ i r t gi ng v i h VSV các loài cá ôn ñ i (Acuff và c ng s , 1984; Gram và c ng s 1990; Lima dos Santos, 1978; Surendran và c ng s 1989) M t s nghiên c u n ð (Surendran và c ng s 1989) ñã tìm ra m t h VSV g m Pseudomonas, Acinetobacter, Moraxella và Vibrio trên cá v a ñánh b t M t s tác gi , như Liston (1980) cho r ng h VSV cá nhi t ñ i thư ng có nhi u hơn m t chút các vi khu... Qua nghiên c u nh hư ng c a chitosan và các nguyên t vi lư ng lên m t s ch tiêu sinh lý sinh hóa c a m lúa nhi t ñ th p thì k t qu nghiên c u cho th y chitosan vi lư ng làm tăng hàm lư ng di p l c t ng s và hàm lư ng nitơ; ñ ng th i hàm lư ng các enzyme như amylase, catalase hay peroxidase cũng tăng lên Tr n Th Luy n và c ng tác vi n Trư ng ð i h c Nha Trang ñã nghiên c u s n xu t Oligoglucosamin t chitosan . NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHITOSAN, CHITOSAN OLIGOSACCHARIDE (COS) ðẾN MỘT SỐ VI SINH VẬT GÂY BỆNH TRÊN CÁ BẢO QUẢN BẰNG NƯỚC ðÁ VÀ ðỀ XUẤT CÔNG NGHỆ BẢO QUẢN SAU THU HOẠCH . vực của ñời sống còn rất ít. Chính vì vậy, tôi thực hiện luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan, chitosan oligosaccharid (COS) ñến một số vi sinh vật gây bệnh trên cá bảo quản bằng nước. VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NHA TRANG ðỖ HẢI LƯU NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHITOSAN, CHITOSAN OLIGOSACCHARIDE (COS) ðẾN MỘT SỐ VI SINH VẬT GÂY BỆNH TRÊN CÁ SÒNG BẢO QUẢN BẰNG