Phần 1: Lớp Phủ Ăn Được Chứa Chitosan, Nisin Và Chiết Xuất Vỏ Khoai Tây Giúp Kéo Dài Thời Hạn Sử Dụng Của Tôm Sú (Penaeus monodon) Bảo Quản Lạnh

Tóm tắt

Tôm sú (Penaeus monodon) là một trong những đối tượng nuôi có giá trị kinh tế cao trên toàn cầu, tuy nhiên sản phẩm này rất dễ bị suy giảm chất lượng sau thu hoạch do các biến đổi sinh hóa và sự phát triển của vi sinh vật. Để khắc phục hạn chế này, việc sử dụng lớp phủ ăn được kết hợp với các hợp chất có nguồn gốc tự nhiên đang được xem là một giải pháp đầy triển vọng. Trong nghiên cứu này, chiết xuất vỏ khoai tây được thu nhận bằng ethanol, sau đó cô đặc và đánh giá hàm lượng polyphenol tổng (TPC) cùng khả năng chống oxy hóa. Dựa trên đó, một loại lớp phủ ăn được mới gồm chitosan, nisin và chiết xuất vỏ khoai tây (PPE) đã được phát triển nhằm đánh giá hiệu quả bảo quản tôm trong điều kiện lạnh. Kết quả cho thấy công thức chứa chitosan, nisin và PPE (CPN3) mang lại hiệu quả bảo quản vượt trội so với các nghiệm thức khác. Sau thời gian bảo quản, nhóm CPN3 ghi nhận các chỉ tiêu chất lượng ở mức tối ưu, bao gồm giá trị pH thấp nhất (7,21 ± 0,02), hàm lượng nitơ bazơ bay hơi tổng (TVBN) đạt 38,25 ± 0,31 mg N/100 g mẫu và giá trị TBARS chỉ 1,69 ± 0,01 mg malondialdehyde/kg mẫu, phản ánh mức độ phân hủy protein và oxy hóa lipid được kiểm soát hiệu quả. Đồng thời, tải lượng vi khuẩn của nhóm này luôn duy trì dưới ngưỡng 7 log CFU/g và các đặc tính cảm quan cũng được bảo toàn tốt hơn đáng kể so với nhóm đối chứng và các công thức còn lại. Đáng chú ý, lớp phủ CPN3 có khả năng kéo dài thời gian duy trì chất lượng của tôm lên ít nhất 8 ngày trong điều kiện bảo quản lạnh, trong khi nhóm đối chứng chỉ duy trì được khoảng 4 ngày trong tổng thời gian theo dõi 10 ngày. Những kết quả này cho thấy lớp phủ ăn được kết hợp chitosan, nisin và chiết xuất vỏ khoai tây là một giải pháp tiềm năng nhằm kéo dài thời hạn sử dụng và nâng cao chất lượng bảo quản tôm sau thu hoạch.

1. Giới thiệu

Nuôi tôm hiện là một trong những lĩnh vực phát triển nhanh nhất của ngành nuôi trồng thủy sản toàn cầu, đồng thời tôm cũng là mặt hàng thủy sản có giá trị thương mại quốc tế cao nhất (Chen và cộng sự, 2022; Karimkhani và cộng sự, 2025). Châu Á là khu vực sản xuất tôm chủ lực của thế giới, trong đó tôm sú (Penaeus monodon) là một trong những loài được nuôi phổ biến nhất (Martinez và cộng sự, 2001). Loài này được đánh giá cao nhờ giá trị dinh dưỡng vượt trội, với hàm lượng protein, lipid, vitamin và khoáng chất phong phú, góp phần đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng và nâng cao sức khỏe con người (Li và cộng sự, 2024; Liu và cộng sự, 2021). Tuy nhiên, sau thu hoạch, tôm là loại thực phẩm rất dễ bị hư hỏng do các quá trình sinh hóa và vi sinh vật, dẫn đến sự suy giảm chất lượng cảm quan như thay đổi màu sắc, xuất hiện mùi hôi và mùi vị không mong muốn (Zheng và cộng sự, 2025). Một trong những nguyên nhân chính là hoạt động của enzyme polyphenol oxidase (PPO), một enzyme chứa đồng có trong mô tôm, xúc tác quá trình hình thành sắc tố melanin, gây hiện tượng đen đầu hoặc xuất hiện các đốm đen trên bề mặt tôm (Roshanzamir và cộng sự, 2025). Mặc dù hiện tượng này không ảnh hưởng đến an toàn thực phẩm, nhưng lại làm giảm đáng kể giá trị thương mại và mức độ chấp nhận của người tiêu dùng. Để kéo dài thời gian bảo quản, các phương pháp nhiệt độ thấp như làm lạnh và đông lạnh được áp dụng rộng rãi trong chế biến và bảo quản tôm. Tuy nhiên, các biện pháp này chỉ làm chậm quá trình hư hỏng mà không thể ngăn chặn hoàn toàn sự suy giảm chất lượng. Trong thực tế, các hợp chất gốc sulfite, điển hình là natri metabisulfite (SMS), thường được sử dụng như chất chống đen và chất kháng khuẩn trong bảo quản tôm. Mặc dù mang lại hiệu quả cao, việc sử dụng SMS ngày càng gây nhiều lo ngại do có thể gây ra các phản ứng dị ứng nghiêm trọng ở một số người tiêu dùng (Sae-Leaw & Benjakul, 2019a). Vì vậy, việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp bảo quản an toàn, hiệu quả và có nguồn gốc tự nhiên đang trở thành xu hướng tất yếu nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường đối với các sản phẩm tôm chất lượng và thân thiện với sức khỏe người tiêu dùng.

Trong những năm gần đây, việc ứng dụng lớp phủ ăn được đã trở thành một hướng tiếp cận đầy tiềm năng nhằm kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng của các sản phẩm thủy sản. Hiệu quả của các lớp phủ này có thể được tăng cường thông qua việc bổ sung các hợp chất chống oxy hóa và kháng khuẩn có nguồn gốc tự nhiên, chẳng hạn như chiết xuất thực vật và các chất bảo quản sinh học (Charoenphun và cộng sự, 2023; Khodanazary, 2025). Trong số các vật liệu tạo màng, lớp phủ dựa trên polysaccharide, đặc biệt là chitosan, được đánh giá cao nhờ khả năng tạo màng tốt, tính phân hủy sinh học, không độc hại, độ linh hoạt cao, đặc tính kháng khuẩn và khả năng mang theo các hoạt chất sinh học tự nhiên (Mahin và cộng sự, 2025). Nhiều nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của lớp phủ chitosan khi kết hợp với các hợp chất có hoạt tính sinh học như chiết xuất trà xanh, polyphenol trà, gelatin và chiết xuất vỏ quả lựu trong việc hạn chế hiện tượng hình thành sắc tố đen (melanosis) và duy trì chất lượng của tôm trong quá trình bảo quản lạnh (Farajzadeh và cộng sự, 2016; Yuan và cộng sự, 2016). Bên cạnh đó, nisin – một polypeptide kháng khuẩn được sản sinh bởi Lactococcus lactis subsp. – đã được sử dụng rộng rãi như một chất bảo quản an toàn trong nhiều sản phẩm thực phẩm như xúc xích, thịt bò và thịt gia cầm nhờ khả năng ức chế hiệu quả nhiều vi khuẩn gây hư hỏng (Gao và cộng sự, 2014; Silva-Vera và cộng sự, 2025). Tuy nhiên, các nghiên cứu về ứng dụng nisin trong bảo quản thủy sản vẫn còn tương đối hạn chế. Ngoài các chất bảo quản truyền thống, việc tận dụng các phụ phẩm nông nghiệp giàu hợp chất hoạt tính sinh học cũng đang thu hút sự quan tâm đáng kể. Khoai tây (Solanum tuberosum) là cây lương thực đứng thứ tư trên thế giới và là một trong những loại rau củ được tiêu thụ phổ biến nhất. Quá trình chế biến khoai tây tạo ra một lượng lớn vỏ khoai như một sản phẩm phụ, gây áp lực đối với công tác xử lý chất thải và làm gia tăng nguy cơ ô nhiễm môi trường (Sabeena Farvin và cộng sự, 2012; Ma và cộng sự, 2022). Đáng chú ý, vỏ khoai tây chứa hàm lượng cao các hợp chất phenolic có hoạt tính chống oxy hóa mạnh, bao gồm axit chlorogenic, axit gallic, axit protocatechuic và axit caffeic, cùng với nguồn chất xơ dồi dào (Habeebullah và cộng sự, 2010; Lopes và cộng sự, 2021). Nhờ những đặc tính này, chiết xuất từ vỏ khoai tây được xem là một nguồn phụ gia tự nhiên đầy triển vọng để phát triển các hệ thống bảo quản thực phẩm an toàn và bền vững.

Trong những năm gần đây, việc phát triển các vật liệu bao bì thực phẩm có nguồn gốc từ polyme sinh học, đặc biệt được sản xuất từ các phụ phẩm và chất thải nông nghiệp, đã thu hút sự quan tâm ngày càng lớn nhờ tính thân thiện với môi trường và khả năng thay thế bao bì nhựa truyền thống. Song song với xu hướng này, nhiều nghiên cứu đã tập trung phát triển các lớp phủ ăn được trên nền chitosan kết hợp với các chất bảo quản tự nhiên nhằm kéo dài thời hạn sử dụng và duy trì chất lượng của các sản phẩm thủy sản, trong đó có tôm. Tuy nhiên, theo hiểu biết hiện nay, vẫn chưa có nghiên cứu nào đánh giá hiệu quả của lớp phủ chitosan kết hợp đồng thời với nisin và chiết xuất vỏ khoai tây (potato peel extract – PPE) trong bảo quản tôm. Do đó, nghiên cứu này được thực hiện nhằm phát triển một hệ lớp phủ ăn được bao gồm chitosan, nisin và PPE, đồng thời đánh giá khả năng của hệ lớp phủ này trong việc kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng của tôm sú (Penaeus monodon) trong điều kiện bảo quản lạnh.

2. Chuẩn bị nghiên cứu

2.1. Hóa chất và thuốc thử

Các hóa chất tinh khiết dùng trong thí nghiệm được mua như sau: Chitosan 100 với độ nhớt 20–200 mPa.s và độ khử acetyl 80%, natri cacbonat, natri metabisulfit (SMS), magie oxit và chất chống tạo bọt được mua từ Fujifilm Wako Chemical Corporation, Nhật Bản. 1,1-diphenyl-2-picryl-hydrazyl (DPPH) được mua từ Santa Cruz Biotechnology, Hoa Kỳ. Axit gallic, Folin-Ciocalteu, nisin và axit thiobarbituric (TBA) được mua từ Sigma-Aldrich, Trung Quốc; thạch đậu nành tryptone (TSA) và thạch glucose violet red bile (VRB) được mua từ Hi-media Laboratories Pvt. Ltd, Ấn Độ. Tất cả các hóa chất khác đều đạt tiêu chuẩn tinh khiết.

2.2. Thu hoạch tôm và chuẩn bị chiết xuất vỏ khoai tây

Tôm sú (50–60 con/kg) được mua từ chợ địa phương và vận chuyển đến phòng thí nghiệm trong thùng cách nhiệt có đủ đá trong vòng 1 giờ. Sau khi đến nơi, toàn bộ tôm được rửa sạch bằng nước sạch, làm sạch, để ráo và bảo quản trong tủ lạnh cho đến khi sử dụng. Vỏ tôm được sấy khô trong lò sấy khí nóng ở 50°C trong 72 giờ và nghiền thành bột bằng máy xay thực phẩm. Phần bột lọt qua rây được sử dụng để chuẩn bị chiết xuất. Bột vỏ tôm được trộn với lượng ethanol 95% gấp ba lần, trộn đều và để ở nơi tối, nhiệt độ phòng trong ba ngày. Sau đó, dịch chiết được lọc và cô đặc ở 40°C bằng máy cô quay chân không (DLab, RE 100-Pro, Trung Quốc). Sau khi cô đặc, dịch chiết cô đặc được sử dụng làm chiết xuất vỏ tôm (PPE) và được bảo quản trong tủ lạnh cho đến khi sử dụng.

2.3. Xác định tổng hàm lượng phenolic (TPC) của PPE

Tổng hàm lượng hợp chất phenolic (Total Phenolic Content, TPC) của dịch chiết PPE được xác định theo phương pháp của Islam và cộng sự (2021), với một số điều chỉnh nhỏ. Cụ thể, 1,6 mL mẫu PPE hoặc dung dịch chuẩn axit gallic được trộn với 0,2 mL thuốc thử Folin–Ciocalteu đã được pha loãng năm lần bằng nước cất và lắc đều trong 3 phút. Tiếp theo, bổ sung 0,2 mL dung dịch natri cacbonat 10% (w/v), sau đó ủ hỗn hợp trong điều kiện tối ở nhiệt độ phòng trong 30 phút để phản ứng phát triển màu. Sau thời gian ủ, độ hấp thụ quang của hỗn hợp được đo tại bước sóng 760 nm bằng máy quang phổ UV–Vis (T80+, PG Instruments, Vương quốc Anh). Đường chuẩn được xây dựng từ các dung dịch axit gallic có nồng độ từ 0 đến 60 μg/mL pha trong nước cất, và giá trị TPC của mẫu được xác định dựa trên phương trình đường chuẩn. Kết quả được biểu thị dưới dạng miligam tương đương axit gallic trên mỗi gam mẫu (mg GAE/g).

2.4. Thử nghiệm khả năng loại bỏ gốc tự do DPPH của PPE

Mẫu PPE được hòa tan trong ethanol, sau đó lấy 50 μL dung dịch mẫu cho vào 950 μL dung dịch DPPH gốc có nồng độ 40 μg/mL trong ống nghiệm và trộn đều theo phương pháp của Islam và cộng sự (2021). Hỗn hợp phản ứng được ủ trong điều kiện tối ở nhiệt độ phòng trong 30 phút. Sau thời gian ủ, độ hấp thụ của dung dịch được đo tại bước sóng 517 nm bằng máy quang phổ. Hoạt tính bắt giữ gốc tự do DPPH của mẫu được tính toán theo Phương trình (1).

Khả năng loại bỏ gốc tự do DPPH (%) = {A₀ − A_S/A₀} × 100                          (1)

Trong đó A₀ là độ hấp thụ của mẫu đối chứng, A_S là độ hấp thụ của PPE.

2.5. Thử nghiệm khả năng loại bỏ gốc tự do ABTS của PPE

Dung dịch gốc cation ABTS⁺ được chuẩn bị bằng cách bổ sung kali persulfat đến nồng độ cuối cùng 2,45 mM vào dung dịch ABTS 7 mM trong nước cất, sau đó hỗn hợp được ủ qua đêm trong điều kiện tối để hình thành gốc tự do ổn định (Re và cộng sự, 1999). Dung dịch ABTS⁺ thu được được pha loãng bằng ethanol đến khi độ hấp thụ đạt khoảng 0,70 tại bước sóng 734 nm. Tiếp theo, 10 μL mẫu chiết PPE được bổ sung vào 1,0 mL dung dịch ABTS•⁺ đã pha loãng. Hỗn hợp phản ứng được ủ trong tối ở nhiệt độ phòng trong 10 phút, sau đó đo độ hấp thụ tại bước sóng 734 nm bằng máy quang phổ. Hoạt tính chống oxy hóa của mẫu PPE được tính toán theo phương trình (2).

Khả năng loại bỏ gốc tự do của ABTS (%) = {A₀ − A_S/A₀} × 100                   (2)

Trong đó A₀ là độ hấp thụ của mẫu đối chứng, A_S là độ hấp thụ của PPE.

2.6. Chuẩn bị lớp phủ và ứng dụng lớp phủ lên tôm nguyên con (P. monodon)

Dung dịch phủ được chuẩn bị dựa trên phương pháp của Yuan và cộng sự (2016), có điều chỉnh một số bước để phù hợp với điều kiện thí nghiệm. Trước tiên, 10 g chitosan được phân tán trong 900 mL nước cất và khuấy liên tục trong 30 phút. Tiếp theo, 15 mL axit axetic băng được bổ sung vào hỗn hợp, sau đó tiếp tục khuấy trong 1 giờ để chitosan hòa tan hoàn toàn. Cuối cùng, thể tích dung dịch được điều chỉnh đến 1.000 mL bằng nước cất, thu được dung dịch chitosan có nồng độ 1% (w/v). Mẫu tôm được chia thành năm nghiệm thức gồm: CN (đối chứng, không xử lý), CS1 (phủ chitosan 1%), PPE5 (xử lý bằng 0,5% dịch chiết vỏ lựu – PPE), CPN3 (phủ hỗn hợp gồm 1% chitosan, 0,5% PPE và 0,3% nisin) và SMS (xử lý bằng 1,25% natri metabisulfite). Đối với các nghiệm thức CS1 và PPE5, tôm được nhúng vào dung dịch chitosan 1% hoặc dung dịch PPE 0,5% với tỷ lệ tôm/dung dịch là 1:2 (khối lượng/thể tích) ở nhiệt độ phòng trong 10 phút, sau đó để ráo trong 1 phút. Ở nghiệm thức CPN3, tôm được ngâm trong dung dịch phủ đồng nhất gồm chitosan 1% (w/v), bổ sung 0,5% PPE và 0,3% nisin. Hỗn hợp được khuấy đều trước khi sử dụng, tôm được xử lý với tỷ lệ tôm/dung dịch 1:2 trong 10 phút, sau đó để ráo trong 1 phút. Đối với nghiệm thức SMS, tôm được ngâm trong dung dịch natri metabisulfite 1,25% pha bằng nước cất với cùng tỷ lệ 1:2 trong thời gian 10 phút. Sau khi xử lý, tất cả các mẫu tôm được đóng gói trong túi polyethylene và bảo quản ở điều kiện lạnh trong 10 ngày. Các chỉ tiêu đánh giá thời hạn bảo quản được xác định định kỳ vào các ngày 0, 2, 4, 6, 8 và 10 trong suốt quá trình bảo quản.

2.7. Phân tích hóa học tôm bảo quản

Độ pH, hàm lượng tổng nitơ bazơ dễ bay hơi (TVB-N), giá trị peroxit (PV) và hàm lượng các chất phản ứng với axit thiobarbituric (TBARS) được xác định theo quy trình phân tích do Akhtar và cộng sự (2025) mô tả.

2.8. Phân tích vi sinh vật của tôm bảo quản

Phân tích vi sinh được thực hiện theo quy trình của Akhtar và cộng sự (2025), trong đó tải lượng vi sinh được biểu thị dưới dạng log CFU/g mẫu. Cụ thể, 10 g thịt tôm được cho vào túi nghiền mẫu vô trùng, sau đó bổ sung 90 mL dung dịch nước muối sinh lý (PS) và đồng nhất bằng máy nghiền mẫu (BK-SHG05, Biobase, Trung Quốc) trong 30 giây. Hỗn hợp sau đồng nhất được pha loãng thập phân liên tiếp bằng dung dịch PS vô trùng 0,85%. Tổng số vi khuẩn hiếu khí sống (Total Viable Count – TVC) được xác định bằng phương pháp cấy trải trên môi trường thạch tryptone đậu nành (TSA), trong khi số lượng vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriaceae được xác định trên môi trường thạch violet red bile glucose (VRBG). Các đĩa nuôi cấy được ủ ở 37 °C trong 48 giờ trước khi tiến hành đếm khuẩn lạc. Kết quả được biểu thị dưới dạng log CFU/g mẫu.

2.9. Phân tích cảm quan tôm bảo quản

Đánh giá cảm quan được thực hiện bởi hội đồng gồm 10 thành viên là những người thường xuyên sử dụng tôm trong bữa ăn và không có tiền sử dị ứng với tôm. Các mẫu được đánh giá dựa trên bốn thuộc tính cảm quan gồm màu sắc, mùi, độ săn chắc và mức độ chấp nhận tổng thể. Trong đó, các tiêu chí về mùi, độ săn chắc và mức độ chấp nhận tổng thể được chấm điểm theo phương pháp của Akhtar và cộng sự (2025), còn tiêu chí màu sắc được đánh giá theo thang điểm trình bày trong Bảng 1. Mỗi thuộc tính được chấm theo thang điểm từ 1 đến 5, trong đó điểm 5 thể hiện chất lượng rất tốt, còn điểm 1 biểu thị mẫu đã hư hỏng. Điểm 3 được xác định là ngưỡng chấp nhận tối thiểu đối với tất cả các chỉ tiêu chất lượng cảm quan.

Bảng 1. Thuộc tính đánh giá cảm quan (chấm điểm màu sắc) của tôm ướp lạnh được xử lý bằng chitosan, nisin và PPE.

2.10. Phân tích thống kê

Các phân tích thống kê được thực hiện bằng phần mềm Prism (phiên bản 10, Hoa Kỳ). Dữ liệu được phân tích bằng phương pháp phân tích phương sai hai chiều (ANOVA), tiếp theo là kiểm định hậu hoc Tukey để xác định sự khác biệt thống kê. Mỗi mẫu được phân tích ba lần và được trình bày dưới dạng giá trị trung bình với độ lệch chuẩn (trung bình ± SD). Mức ý nghĩa p < 0,05 được sử dụng.

…Còn tiếp…

Theo Md. Faridullah, SM Tanvir Ahmed, Md. Azmir Talukder, Abdul Barek, Md. Reazul Islam

Nguồn: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2772753X26001085

Biên dịch: Nguyễn Thi Quyên – Tôm Giống Gia Hoá Bình Minh

Xem thêm:

• Biofloc: Thành Phần Bền Vững Mới Cho Thức Ăn Tôm
• Nuôi Cá Rô Phi Lai Trong Hệ Thống Sản Xuất Sinh Học Ngoài Trời
• Chìa Khóa Phát Triển Nuôi Trồng Thủy Sản: Thị Trường Địa Phương Và Hỗ Trợ Cho Các Nhà Sản Xuất Địa Phương