CHITOSAN (Kỳ 2): Ứng dụng Chitosan trong bảo quản thực phẩm và bao bì sinh học

Nếu ở kỳ trước chúng ta tìm hiểu chitosan là gì và vì sao vật liệu sinh học này được xem là “kho báu” từ phụ phẩm thủy sản, thì ở kỳ này, VINAFOSA sẽ đi sâu vào những ứng dụng thực tế của chitosan trong bảo quản thực phẩm. Từ lớp màng phủ trên trái cây, màng bao ăn được cho thủy sản đến bao bì sinh học thế hệ mới, chitosan đang mở ra hướng tiếp cận bền vững nhằm kéo dài thời gian bảo quản, giảm tổn thất sau thu hoạch và giảm sự phụ thuộc vào chất bảo quản tổng hợp. Những tiến bộ này không chỉ mang lại lợi ích cho doanh nghiệp thực phẩm mà còn góp phần bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và thúc đẩy phát triển kinh tế tuần hoàn.

Chitosan đặc biệt phù hợp với công nghệ bảo quản thực phẩm?

Bảo quản thực phẩm hiện đại không còn chỉ là kéo dài thời gian sử dụng. Mục tiêu ngày nay là:

duy trì chất lượng cảm quan;
giảm tổn thất sau thu hoạch;
hạn chế sử dụng chất bảo quản tổng hợp;
giảm phát sinh rác thải nhựa;
đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững.

Chitosan đáp ứng đồng thời nhiều mục tiêu này nhờ ba đặc tính nổi bật:

kháng khuẩn tự nhiên;
tạo màng sinh học;
phân hủy sinh học hoàn toàn.

Nhờ đó, chitosan được xem là một trong những vật liệu sinh học có tiềm năng lớn nhất trong công nghệ bảo quản thực phẩm hiện đại. FAO và nhiều nhóm nghiên cứu quốc tế đánh giá chitosan là giải pháp triển vọng nhằm giảm thất thoát thực phẩm sau thu hoạch và phát triển bao bì thân thiện với môi trường.

Ứng dụng trong bảo quản rau quả tươi

Sau thu hoạch, rau quả vẫn tiếp tục hô hấp và diễn ra nhiều quá trình sinh hóa tự nhiên. Nếu không được kiểm soát, sản phẩm sẽ:

mất nước;
mềm nhanh;
đổi màu;
giảm hàm lượng vitamin;
dễ bị nấm mốc và vi khuẩn tấn công.

Lớp màng phủ sinh học (Edible Coating)

Dung dịch chitosan có thể được phủ trực tiếp lên bề mặt rau quả, tạo thành một lớp màng rất mỏng gần như không nhìn thấy bằng mắt thường.

Lớp màng này giúp:

giảm tốc độ thoát hơi nước;
giảm trao đổi oxy và CO₂;
làm chậm quá trình chín;
hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.

Khác với lớp phủ bằng sáp truyền thống, màng chitosan có khả năng phân hủy sinh học và có thể ăn được, đồng thời không làm thay đổi đáng kể hương vị của sản phẩm.

Các nghiên cứu đã ghi nhận hiệu quả trên nhiều loại nông sản như:

xoài;
thanh long;
chuối;
dâu tây;
cà chua;
táo;
cam quýt.

Trong nhiều trường hợp, thời gian bảo quản có thể kéo dài thêm từ vài ngày đến vài tuần tùy loại sản phẩm và điều kiện bảo quản.

Chitosan trong bảo quản thủy sản

Thủy sản là nhóm thực phẩm có tốc độ hư hỏng rất nhanh do:

hàm lượng nước cao;
hoạt động mạnh của enzyme;
sự phát triển nhanh của vi khuẩn;
quá trình oxy hóa chất béo.

Chitosan được ứng dụng theo nhiều cách:

nhúng trực tiếp tôm, cá vào dung dịch chitosan;
phun phủ bề mặt;
kết hợp với bao gói lạnh;
tạo màng bao ăn được.

Các nghiên cứu cho thấy chitosan giúp:

giảm tổng số vi khuẩn hiếu khí;
hạn chế vi khuẩn gây hư hỏng;
làm chậm quá trình oxy hóa lipid;
duy trì màu sắc và cấu trúc của thịt cá.

Đặc biệt, với tôm đông lạnh và cá phi lê, chitosan giúp cải thiện đáng kể chất lượng trong quá trình bảo quản lạnh và vận chuyển.

Ứng dụng trong bảo quản thịt

Đối với thịt tươi và sản phẩm chế biến, các vấn đề thường gặp gồm:

vi khuẩn phát triển;
ôi hóa chất béo;
biến đổi màu;
giảm giá trị cảm quan.

Chitosan được nghiên cứu như một lớp màng bảo vệ giúp:

hạn chế vi khuẩn gây hư hỏng;
giảm tốc độ oxy hóa;
giữ màu sắc tự nhiên;
kéo dài thời gian sử dụng trong điều kiện lạnh.

Nhiều công thức còn kết hợp chitosan với:

tinh dầu quế;
tinh dầu oregano;
chiết xuất trà xanh;
chiết xuất hương thảo.

Sự phối hợp này tạo ra hiệu quả kháng khuẩn cao hơn mà vẫn hướng đến xu thế “nhãn sạch” (clean label) trong ngành thực phẩm.

Bao bì sinh học – Giảm phụ thuộc vào nhựa

Một trong những hướng phát triển mạnh nhất hiện nay là bao bì sinh học từ chitosan.

So với nhựa truyền thống, vật liệu này có nhiều ưu điểm:

phân hủy sinh học;
giảm phát sinh vi nhựa;
tương thích với thực phẩm;
có thể tích hợp hoạt chất kháng khuẩn.

Nhiều nhóm nghiên cứu đang phát triển bao bì hoạt tính (active packaging), trong đó chitosan không chỉ bao bọc thực phẩm mà còn liên tục ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong suốt quá trình bảo quản.

Đây là xu hướng được FAO và nhiều quốc gia khuyến khích nhằm giảm ô nhiễm môi trường từ bao bì nhựa dùng một lần.

Nano Chitosan – Thế hệ vật liệu mới

Một hướng nghiên cứu nổi bật là phát triển nano chitosan.

Khi được đưa về kích thước nano, chitosan có:

diện tích bề mặt lớn hơn;
khả năng bám dính tốt hơn;
hiệu quả kháng khuẩn cao hơn;
khả năng mang các hoạt chất sinh học.

Nano chitosan hiện được nghiên cứu trong:

bảo quản rau quả;
bao gói thực phẩm;
hệ vận chuyển chất chống oxy hóa;
thực phẩm chức năng.

Tuy nhiên, các ứng dụng này vẫn đang tiếp tục được đánh giá để bảo đảm hiệu quả và tính an toàn trước khi thương mại hóa rộng rãi.

Thực trạng nghiên cứu và ứng dụng tại Việt Nam

Việt Nam có nguồn phụ phẩm tôm rất lớn, tạo lợi thế rõ rệt trong phát triển chitosan.

Trong những năm gần đây, nhiều viện nghiên cứu và trường đại học đã tập trung vào:

tối ưu hóa quy trình sản xuất;
phát triển màng bao sinh học;
ứng dụng trong bảo quản trái cây và thủy sản;
kết hợp chitosan với các vật liệu sinh học khác.

Một số doanh nghiệp cũng đã thương mại hóa các sản phẩm chitosan phục vụ:

bảo quản nông sản;
xử lý nước;
mỹ phẩm;
y sinh.

Tuy nhiên, quy mô ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm vẫn còn khiêm tốn so với tiềm năng nguồn nguyên liệu trong nước. Đây được xem là lĩnh vực còn nhiều dư địa để phát triển trong thời gian tới.