1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Nghiên cứu chế tạo màng chitosan nano bạc và bước đầu thử nghiệm trong bảo quản xoài cát hòa lộc

284 8 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 284
Dung lượng 38,99 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Nội dung

Nội dung 2 của luận án bao gồm quá trình nghiên cứu chế tạo màng chitosan-nano bạc thông qua việc i nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ AgNO3 0,001÷0,01 M, nhiệt độ 90÷100 oC và thời gian k

Trang 1

KHOA NÔNG NGHIỆP

NGUYỄN HUỲNH ĐÌNH THUẤN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG CHITOSAN-NANO BẠC VÀ BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM TRONG BẢO

QUẢN XOÀI CÁT HÒA LỘC

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

2022

Trang 2

KHOA NÔNG NGHIỆP

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP TIẾN SĨ NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Mã ngành: 62.54.01.01

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG CHITOSAN-NANO BẠC VÀ BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM TRONG BẢO

QUẢN XOÀI CÁT HÒA LỘC

NGHIÊN CỨU SINH NGUYỄN HUỲNH ĐÌNH THUẤN

MSNCS: P1114008

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN PGS.TS LÝ NGUYỄN BÌNH

Trang 3

LỜI CẢM TẠ Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Cần Thơ, Khoa Sau Đại học, Bộ môn Công nghệ Thực phẩm, các phòng thí nghiệm, Văn phòng khoa và Thư viện thuộc Khoa Nông nghiệp; các phòng, khoa liên quan đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và thực hiện luận án

Tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Lý Nguyễn Bình, Thầy đã tận tình hướng dẫn và đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận án

Chân thành cảm ơn PGS.TS Hồ Quảng Đồ, PGS.TS Nguyễn Công Hà, PGS.TS Trần Thanh Trúc đã luôn hỗ trợ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt tiến trình học tập

Tôi luôn ghi nhớ và xin gửi lời cám ơn đến quý Thầy Cô của Trường Đại học Cần Thơ đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện đề tài Xin được gửi đến Ban Giám hiệu, Ban Lãnh đạo Viện Công nghệ Sinh học và Thực phẩm, Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh lời cám ơn chân thành và sâu sắc nhất Tôi luôn ghi nhớ sự quan tâm, hỗ trợ của Nhà trường và Viện để tôi có thể hoàn thành việc học tập và nghiên cứu Chân thành cảm ơn các bạn đồng nghiệp đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt tiến trình nghiên cứu khoa học

Trong suốt 6 năm thực hiện đề tài, tôi luôn được sự đồng hành, hỗ trợ của các em sinh viên đại học ngành Công nghệ thực phẩm từ các khóa 08 đến khóa 11 của Trường Đại học Công nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Các em không quản ngại khó khăn, thời gian để cùng với tôi thực hiện các nghiên cứu và hơn thế nữa, các em còn luôn tiếp sức

và hỗ trợ tôi trong nhiều lĩnh vực và trong cuộc sống đến tận thời điểm này

Cuối cùng, tôi xin được gởi lời biết ơn đến gia đình với tất cả tình yêu và sự khuyến khích, ủng hộ đã dành cho tôi trong chặng đường cam go để hoàn thành được luận án nghiên cứu này Đặc biệt, xin dành tặng ba mẹ các thành quả mà hôm nay con đã đạt được

Cần Thơ, ngày tháng năm 2022

Nghiên cứu sinh

Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn

Trang 4

TÓM TẮT Nghiên cứu này thực hiện nhằm tận dụng chitosan được sản xuất từ phế liệu vỏ tôm của các nhà máy chế biến thủy sản, tiến hành khảo sát các thông số kỹ thuật thích hợp tạo ra màng chitosan-nano bạc tốt nhất Sử dụng màng chitosan-nano bạc bọc bảo quản xoài cát Hòa Lộc, theo dõi sự biến đổi chất lượng của quả trong quá trình bảo quản Nội dung 1 của luận án bao gồm các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của nồng

độ (0,5÷1,5%) và độ deacetyl (70, 80 và 90%) của chitosan đến khả năng tạo màng chitosan thông qua việc khảo sát các chỉ tiêu cơ lý và khả năng kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides và Fusarium equiseti của màng

Nội dung 2 của luận án bao gồm quá trình nghiên cứu chế tạo màng chitosan-nano bạc thông qua việc (i) nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ AgNO3 (0,001÷0,01 M), nhiệt

độ (90÷100 oC) và thời gian khuấy (4÷12 phút) đến khả năng chế tạo keo nano bạc, (ii) nghiên cứu ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn dung dịch AgNO3 0,005 M (50, 75 và 100 µL) với dung dịch chitosan 1% (100 mL) và độ deacetyl (70, 80, và 90%) của chitosan đến khả năng tạo màng chitosan-nano bạc và đánh giá khả năng kháng nấm của màng chitosan-nano bạc đối với 2 chủng nấm gây bệnh trên xoài là Colletotrichum gloeosporioides và Fusarium equiseti

Nội dung 3 của luận án bao gồm các nghiên cứu đánh giá khả năng bảo quản tươi xoài cát Hoà Lộc bằng cách bao màng chitosan-nano bạc so sánh với các cách xử lý bảo quản khác Xoài được xử lý bằng cách rửa bằng nước ở nhiệt độ phòng hoặc nước ở 50

oC kết hợp với bao trái bằng màng chitosan hoặc màng chitosan nano-bạc (ở ba độ deacetyl khác nhau) và bảo quản ở 12 oC

Kết quả nghiên cứu cho thấy, ở nội dung 1, khả năng hòa tan của chitosan với ba

độ deacetyl 70, 80 và 90% trong dung dịch acid acetic phụ thuộc vào giá trị pH của dung dịch pH 3,6 là giá trị thích hợp để hòa tan chitosan có độ deacetyl 70%, trong khi pH 3,8 thích hợp để hòa tan chitosan có độ deacetyl 80 và 90% Nồng độ chitosan (độ deacetyl 70, 80 và 90%) 1% là giá trị phù hợp để tạo màng chitosan có độ dày 20-21

µm, thích hợp để ứng dụng làm màng bao các loại trái cây tươi

Ở nội dung 2, điều kiện tối ưu để tạo dung dịch nano bạc bao gồm AgNO3 0,005

M, nhiệt độ khuấy 96 oC và thời gian khuấy 12 phút Tỉ lệ nguyên liệu thích hợp để tạo màng chitosan-nano bạc là 75 µL dung dịch AgNO3 0,005 M phối trộn với 100 mL dung dịch chitosan với độ deacetyl 70, 80 và 90% nồng độ 1% Màng chitosan-nano bạc tạo thành có độ ổn định cao với các hạt nano bạc phân bố đều

Ở nội dung 3, kết quả đánh giá chất lượng bảo quản xoài cát Hòa Lộc qua các chỉ tiêu độ cứng thịt quả, hàm lượng đường tổng, vitamin C, acid tổng, hàm lượng chất khô hoà tan, cường độ hô hấp, khả năng sinh khí ethylene và tỷ lệ hư hỏng cho thấy, thời

Trang 5

deacetyl 70% (không chứa nano bạc) là 25 ngày, trong khi thời gian bảo quản bằng màng chitosan có độ deacetyl 80 và 90% (không chứa nano bạc) là 30 ngày Thời gian bảo quản các mẫu xoài được bao gói bằng màng chitosan-nano bạc có độ deacetyl 70,

80 và 90% là 35 ngày Chất lượng hóa lý và cảm quan của các mẫu xoài được bao gói bằng màng chitosan-nano bạc với độ deacetyl 70, 80 và 90% sau 35 ngày bảo quản không có sự khác biệt có ý nghĩa Kết quả nghiên cứu cho thấy việc sử dụng màng bao chitosan-nano bạc trong bảo quản xoài là một hướng tiếp cận nhiều triển vọng

Từ khóa: bao màng, bảo quản, màng chitosan, màng chitosan-nano bạc, xoài cát Hòa Lộc

Trang 6

ABSTRACT This study was conducted to utilize chitosan produced from shrimp shell of seafood processing plants, to investigate the appropriate technical parameters to create the best silver chitosan-nano films Using silver chitosan-nano film to preserve Hoa Loc mango, monitor the quality change of the fruit during storage

Part 1 of the thesis includes the experiments to determine the effect of concentration (0.5÷1.5%) and deacetylation degree (70, 80, and 90%) of chitosan on the ability to form chitosan film through the investigation of its physico-mechanical parameters and antifungal activity against Colletotrichum gloeosporioides and Fusarium equiseti

Part 2 of the thesis includes the experiments to fabricate chitosan-based nano-silver films through (i) studying the influence of AgNO3 concentration (0.001÷0.01 M), temperature (90÷100 oC) and stirring time (4÷12 minutes) on the ability to form silver nanoparticle solution, (ii) investigating the effect of mixing ratio of 0.005 M AgNO3

solution (50, 75 and 100 µL) with 1% chitosan solution (100 mL) and deacetylation degree (70, 80, and 90%) of chitosan on the ability to form chitosan-based nano-silver films and evaluate its antifungal activity against 2 pathogenic fungal strains Colletotrichum gloeosporioides and Fusarium equiseti

Part 3 of the thesis includes the studies on evaluating the ability to preserve fresh Hoa Loc mangoes by coating the fruits using chitosan-based nano-silver films compared with other preservation treatments Mangoes were treated by washing with water at room temperature or water at 50 oC combined with fruit wrapping using chitosan film

or chitosan-based nano-silver film (with three different deacetylation degrees) and stored at 12 oC

The results showed that, in part 1, the solubility of chitosan with three degrees of deacetylation 70, 80 and 90% in acetic acid solution depended on the pH value of the solution pH 3.6 was suitable for dissolving chitosan with 70% deacetylation degree, while pH 3.8 was suitable for dissolving chitosan with deacetylation degree of 80 and 90% The chitosan concentration (70, 80 and 90% deacetylation) of 1% was suitable for forming chitosan films with a thickness of 20-21 µm, suitable for application as coating materials for fresh fruits

In part 2, the optimal conditions for forming silver nanoparticle solution included 0.005 M AgNO3, stirring temperature of 96 oC and stirring time of 12 minutes The appropriate ratio of materials to fabricate chitosan-based nano-silver films was 75 µL of 0.005 M AgNO3 solution mixed with 100 mL of 1% chitosan solution with 70% 80% and 90% deacetylation The fabricated chitosan-based nano-silver films showed good stability with the silver nanoparticles evenly distributed

Trang 7

In part 3, the results of evaluating the preservation quality of Hoa Loc mangoes based upon criteria including pulp hardness, total sugar, vitamin C, total acid, soluble dry matter content, respiratory intensity, ethylene production and spoilage rate showed that the storage time of mango samples without chitosan or chitosan-based nano-silver film coating was less than 10 days The storage time of mango samples coated with chitosan film with 70% deacetylation (not incorporated with silver nanoparticle) was 25 days, while those of mango samples coated with chitosan film with deacetylation degree

of 80 and 90% (not incorporated with silver nanoparticle) was 30 days The preservation time of mango samples coated with chitosan-based nano-silver film with deacetylation

of 70, 80 and 90% was 35 days The physicochemical and sensorial quality of Hoa Loc mangoes coated with chitosan-based nano silver films with deacetylation degree of 70,

80 and 90% after 35 days of storage was not significantly different It is good to mention that the application of chitosan-based nano-silver film for mango storage (among others)

is a very promising approach

Keywords: chitosan film, chitosan-based nano-silver film, coating, Hoa Loc mango, storage

Trang 8

LỜI CAM KẾT KẾT QUẢ Tôi tên là Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn, là NCS ngành Công nghệ Thực phẩm, khóa

2014 Tôi xin cam đoan luận văn/luận án này là công trình nghiên cứu khoa học thực sự của bản thân tôi được sự hướng dẫn của PGS.TS Lý Nguyễn Bình Các thông tin được

sử dụng tham khảo trong đề tài luận án được thu thập từ các nguồn đáng tin cậy, đã được kiểm chứng, được công bố rộng rãi và được tôi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng ở phần Danh mục Tài liệu tham khảo Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án này là do chính tôi thực hiện một cách nghiêm túc, trung thực và không trùng lắp với các đề tài khác đã được công bố trước đây

Tôi xin lấy danh dự và uy tín của bản thân để đảm bảo cho lời cam đoan này

Ngày tháng năm 2022 Người hướng dẫn khoa học Tác giả luận án

PGS.TS Lý Nguyễn Bình Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn

Trang 9

MỤC LỤC

LỜI CẢM TẠ i

TÓM TẮT ii

ABSTRACT iv

LỜI CAM KẾT KẾT QUẢ vi

MỤC LỤC vii

DANH SÁCH HÌNH x

DANH SÁCH BẢNG xiv

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT xviii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Tính cấp thiết của luận án 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.2.1 Mục tiêu chung 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Ý nghĩa của luận án 3

1.4.1 Ý nghĩa khoa học 3

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

1.5 Điểm mới của luận án 3

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 5

2.1 Tổng quan về chitosan 5

2.1.1 Tính chất vật lý và hóa học của chitosan 6

2.1.2 Khả năng tạo màng của chitosan 8

2.1.3 Đặc tính ức chế vi sinh vật của chitosan 9

2.1.4 Một số quy trình sản xuất chitosan 12

2.2 Tổng quan về nano, nano bạc 14

2.2.1 Giới thiệu về công nghệ nano 14

2.2.2 Ứng dụng công nghệ nano trong lĩnh vực thực phẩm 14

2.2.3 Nano bạc 15

2.2.4 Cơ chế sát khuẩn của bạc và nano bạc 15

2.2.5 Ứng dụng của bạc và nano bạc 16

2.2.6 Tính an toàn bạc dùng trong thực phẩm 17

2.3 Điều chế nano bạc 18

2.3.1 Phương pháp hóa học 18

2.3.2 Phương pháp vật lý 19

2.3.3 Phương pháp sinh học 20

2.4 Giới thiệu xoài 20

2.4.1 Sâu bệnh 22

2.4.2 Giá trị dinh dưỡng và sử dụng 23

2.4.3 Những biến đổi của quả xoài và các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình bảo quản xoài 23

2.5 Tổng quan về bệnh do nấm Colletotrichum và nấm Fusarium 25

2.5.1 Bệnh thán thư do nấm Colletotrichum 25

2.5.2 Bệnh do nấm Fusarium 32

Trang 10

2.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 35

2.6.1 Nghiên cứu trong nước 35

2.6.2 Nghiên cứu ngoài nước 37

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

3.1 Phương tiện nghiên cứu 40

3.1.1 Địa điểm và thời gian thí nghiệm 40

3.1.2 Dụng cụ, thiết bị và hóa chất 40

3.2 Nguyên liệu sử dụng 41

3.3 Phương pháp nghiên cứu 42

3.3.1 Các phương pháp phân tích cơ bản 42

3.3.2 Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy-SEM) 42

3.3.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission Electron Microscopy TEM)

44

3.3.4 Định danh nấm Colletotrichum gloeosporioides và Fusarium equiseti bằng phương pháp giải trình tự vùng gene ITS 46

3.3.5 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu 46

3.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm 46

3.4.1 Nội dung 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng tạo màng và kháng nấm của chitosan 48

3.4.2 Nội dung 2: Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng tạo màng chitosan-nano bạc 51

3.4.3 Nội dung 3: Nghiên cứu bảo quản xoài - so sánh hiệu quả của các kiểu xử lý bao màng khác nhau 55

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57

4.1 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng tạo màng và kháng nấm của chitosan 57

4.1.1 Ảnh hưởng của pH đến khả năng tạo màng chitosan 57

4.1.2 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến độ dày màng 58

4.1.3 Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến tính chất cơ lý của màng chitosan ở ba độ deacetyl 60

4.1.4 Hoạt tính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides và Fusarium equiseti của màng chitosan ở ba độ deacetyl 64

4.2 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng tạo màng chitosan-nano bạc 67

4.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ AgNO 3 , nhiệt độ và thời gian khuấy đến bước sóng hấp thụ cực đại của dung dịch AgNO 3 67

4.2.2 Hình ảnh chụp TEM của dung dịch AgNO 3 ở các nồng độ khác nhau 72

4.2.3 Ảnh hưởng của tỉ lệ phối trộn dung dịch AgNO 3 0,005 M với dung dịch chitosan 1% đến khả năng tạo màng chitosan-nano bạc 73

4.2.4 Sự ổn định của nano bạc ở màng chitosan-nano bạc ứng với ba độ deacetyl theo thời gian 75

4.2.5 Hoạt tính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides và Fusarium equiseti của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 70, 80 và 90% 77

Trang 11

4.3.1 Biến đổi chất lượng bảo quản xoài cát Hòa Lộc xử lý bằng bao màng chitosan-nano bạc

độ deacetyl 70% so sánh với các kiểu xử lý khác 89

4.3.2 Biến đổi chất lượng bảo quản xoài cát Hòa Lộc xử lý bằng bao màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 80% so sánh với các kiểu xử lý khác 104

4.3.3 Biến đổi chất lượng bảo quản xoài cát Hòa Lộc xử lý bằng bao màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 90% so sánh với các kiểu xử lý khác 117

4.3.4 Biến đổi chất lượng xoài cát Hòa Lộc bảo quản bằng màng chitosan ở ba độ deacetyl bổ sung nano bạc và rửa nước 50 o C 130

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 143

5.1 Kết luận 143

5.2 Kiến nghị 144

TÀI LIỆU THAM KHẢO 145

PHỤ LỤC A CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA PHÂN TÍCH 161

PHỤ LỤC B CÁC BẢNG SỐ LIỆU THU NHẬN 167

PHỤ LỤC C, HÌNH ẢNH KHẢ NĂNG KHÁNG NẤM CỦA DUNG DỊCH CHITOSAN Ở BA ĐỘ DEACETYL 191

PHỤ LỤC D, CÁC THÔNG SỐ VỀ VI SINH VẬT 200

PHỤ LỤC E, CÁC BẢNG PHÂN TÍCH THỐNG KÊ 206

Trang 12

DANH SÁCH HÌNH

Công thức cấu tạo chitin, chitosan 5

Phản ứng tạo phức giữa ion Cu++ với phân tử chitosan 10

(Theo Kaminski và Modrjewska, 1997) 10

Sự tương tác giữa nhóm NH 3+ của chitosan với nhóm COO- của VSV bằng liên kết ion và bằng cầu nối hydrat 10

Quy trình sản xuất chitosan truyền thống 12

Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan 13

Cơ chế gây bệnh của nấm 27

Bào tử nấm Colletotrichum gloeosporioides 28

Xoài cát Hòa Lộc dùng trong thí nghiệm 41

Sơ đồ nguyên lý máy chụp SEM 44

Sơ đồ nguyên lý máy chụp TEM 45

Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 47

Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH đến khả năng tạo màng của chitosan 48

Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ và độ deacetyl đến khả năng tạo màng của chitosan 49

Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát hoạt tính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides và Fusarium equiseti của màng chitosan 50

Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ AgNO 3 , nhiệt độ và thời gian khuấy trộn đến khả năng tạo keo nano bạc 52

Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng keo nano bạc sử dụng để tạo màng chitosan-nano bạc và đánh giá sự phân tán của nano bạc trong màng theo thời gian

53

Sơ đồ thử nghiệm hoạt tính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides và Fusarium equiseti của màng chitosan-nano bạc 54

Sơ đồ khảo sát khả năng bảo quản xoài cát Hòa Lộc bằng các kiểu xử lý bao màng khác nhau 56

Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến độ chịu lực của màng chitosan ở ba độ deacetyl 60

Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến độ giãn dài của màng chitosan ở ba độ deacetyl 61

Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến mô đun đàn hồi của màng chitosan ở ba độ deacetyl 62

Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến tính thấm hơi nước của màng chitosan ở ba độ deacetyl 63

Phổ UV-Vis dung dịch AgNO 3 nồng độ (a): 0,0005 M, (b): 0,001 M, (c): 0,015 M

68

Đồ thị 3D và contour của hàm bước sóng hấp thụ cực đại của dung dịch nano bạc với các biến nồng độ AgNO 3 và nhiệt độ (thời gian khuấy 4 phút) 70

Trang 13

Đồ thị 3D và contour của hàm bước sóng hấp thụ cực đại của dung dịch nano bạc với

các biến nồng độ AgNO 3 và nhiệt độ (thời gian khuấy 12 phút) 70

Phổ UV-Vis dung dịch AgNO 3 nồng độ 0,001 M 71

Phổ UV-Vis dung dịch AgNO 3 nồng độ 0,005 M 71

Phổ UV-Vis dung dịch AgNO 3 nồng độ 0,010 M 72

Hình chụp TEM các mẫu AgNO 3 , (a): 0,001 M, (b): 0,005 M, (c): 0,010 M 73

Hình chụp SEM các mẫu màng chitosan-nano bạc 74

Một số hình ảnh chụp SEM về độ ổn định của nano bạc trong màng chitosan ở 3 độ deacetyl 76

Một số hình ảnh kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 70% 78

Một số hình ảnh kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 80% 79

Một số hình ảnh kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 90% 80

Một số hình ảnh kháng nấm Fusarium equiseti của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 70% 82

Một số hình ảnh kháng nấm Fusarium equiseti của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 80% 83

Một số hình ảnh kháng nấm Fusarium equiseti của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 90% 84

Độ chịu lực của màng theo thời gian ổn định 87

Độ giãn dài của màng theo thời gian ổn định 87

Mô đun đàn hồi của màng theo thời gian ổn định 88

Độ thấm hơi nước qua màng theo thời gian ổn định 88

Hao hụt khối lượng của xoài cát Hòa Lộc theo thời gian bảo quản 89

Sự thay đổi độ cứng của xoài theo thời gian bảo quản 90

Sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan của xoài theo thời gian bảo quản 92

Sự thay đổi hàm lượng acid tổng của xoài theo thời gian bảo quản 93

Sự thay đổi hàm lượng vitamin C của xoài theo thời gian bảo quản 94

Sự thay đổi hàm lượng đường tổng của xoài theo thời gian bảo quản 95

Sự thay đổi giá trị L* của vỏ xoài theo thời gian bảo quản 96

Sự thay đổi giá trị a* của vỏ xoài theo thời gian bảo quản 96

Sự thay đổi giá trị b* của vỏ xoài theo thời gian bảo quản 97

Sự thay đổi giá trị E của vỏ xoài theo thời gian bảo quản 97

Một số hình ảnh vỏ xoài cát Hòa Lộc bảo quản bằng các cách xử lý khác nhau (trường hợp sử dụng chitosan có độ deacetyl 70%) 98

Sự thay đổi giá trị L* của ruột xoài theo thời gian bảo quản 99

Sự thay đổi giá trị a* của ruột xoài theo thời gian bảo quản 99

Sự thay đổi giá trị b* của ruột xoài theo thời gian bảo quản 99

Sự thay đổi giá trị E của ruột xoài theo thời gian bảo quản 100

Một số hình ảnh ruột quả xoài cát Hòa Lộc bảo quản bằng các kiểu xử lý khác nhau (trường hợp sử dụng chitosan có độ deacetyl 70%) 101

Cường độ hô hấp của xoài theo thời gian bảo quản 101

Trang 14

Cường độ sinh ethylen của xoài theo thời gian bảo quản 102

Sự hao hụt khối lượng của xoài cát Hòa Lộc theo thời gian bảo quản 104

Sự thay đổi độ cứng của xoài theo thời gian bảo quản 105

Sự thay đổi hàm lượng chất khô hoà tan ( o Brix) của xoài theo thời gian bảo quản

106

Sự thay đổi hàm lượng acid tổng (%) của xoài theo thời gian bảo quản 107

Sự thay đổi hàm lượng vitamin C của xoài theo thời gian bảo quản 108

Sự thay đổi hàm lượng đường tổng (%) của xoài theo thời gian bảo quản 109

Sự thay đổi giá trị L* của vỏ xoài theo thời gian bảo quản 109

Sự thay đổi giá trị a* của vỏ xoài theo thời gian bảo quản 110

Sự thay đổi giá trị b* của vỏ xoài theo thời gian bảo quản 110

Sự thay đổi giá trị ∆E của vỏ xoài theo thời gian bảo quản 110

Một số hình ảnh vỏ xoài cát Hòa Lộc bảo quản bằng các cách xử lý khác nhau (trường hợp sử dụng chitosan có độ deacetyl 80%) 112

Sự thay đổi giá trị L* của ruột xoài theo thời gian bảo quản 112

Sự thay đổi giá trị a* của ruột xoài theo thời gian bảo quản 113

Sự thay đổi giá trị b* của ruột xoài theo thời gian bảo quản 113

Sự thay đổi giá trị ∆E của ruột xoài theo thời gian bảo quản 113

Một số hình ảnh ruột quả xoài cát Hòa Lộc bảo quản bằng các kiểu xử lý khác nhau (trường hợp sử dụng chitosan có độ deacetyl 80%) 115

Cường độ hô hấp của xoài theo thời gian bảo quản 115

Cường độ sản sinh ethylen của xoài theo thời gian bảo quản 116

Sự hao hụt khối lượng của xoài cát Hòa Lộc theo thời gian bảo quản 118

Sự thay đổi độ cứng của xoài theo thời gian bảo quản 118

Sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan ( o Brix) của xoài theo thời gian bảo quản

119

Sự thay đổi hàm lượng acid tổng (%) của xoài theo thời gian bảo quản 120

Sự thay đổi hàm lượng vitamin C (mg%) của xoài theo thời gian bảo quản 121

Sự thay đổi hàm lượng đượng tổng (%) của xoài theo thời gian bảo quản 122

Sự thay đổi giá trị L* của vỏ xoài theo thời gian bảo quản 122

Sự thay đổi giá trị a* của vỏ xoài theo thời gian bảo quản 123

Sự thay đổi giá trị b* của vỏ xoài theo thời gian bảo quản 123

Sự thay đổi giá trị ∆E của vỏ xoài theo thời gian bảo quản 123

Một số hình ảnh vỏ xoài cát Hòa Lộc bảo quản bằng các cách xử lý khác nhau (trường hợp sử dụng chitosan có độ deacetyl 90%) 125

Sự thay đổi giá trị L* của ruột quả theo thời gian bảo quản 125

Sự thay đổi giá trị a* của ruột quả theo thời gian bảo quản 126

Sự thay đổi giá trị b* của ruột quả theo thời gian bảo quản 126

Sự thay đổi giá trị ∆E của ruột quả theo thời gian bảo quản 126

Một số hình ảnh ruột quả xoài cát Hòa Lộc bảo quản bằng các kiểu xử lý khác nhau (trường hợp sử dụng chitosan có độ deacetyl 90%) 128

Cường độ hô hấp của xoài theo thời gian bảo quản 128

Trang 15

Sự thay đổi độ cứng của xoài cát Hòa Lộc theo thời gian bảo quản 132

Sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan của xoài cát Hòa Lộc theo thời gian bảo quản 133

Sự thay đổi hàm lượng acid tổng của xoài cát Hòa Lộc theo thời gian bảo quản 134

Sự thay đổi hàm lượng vitamin C của xoài cát Hòa Lộc theo thời gian bảo quản 135

Sự thay đổi hàm lượng đường tổng của xoài cát Hòa Lộc theo thời gian bảo quản 136 Cường độ hô hấp của xoài cát Hòa Lộc theo thời gian bảo quản 137 Cường độ sản sinh khí ethylen của xoài cát Hòa Lộc theo thời gian bảo quản 138 Một số hình ảnh sự thay đổi màu sắc của xoài cát Hòa Lộc theo thời gian bảo quản 140 Qui trình sản xuất chitosan-nano bạc hoàn chỉnh 143 Hình PL.A.1: Mô hình đo tính thấm hơi nước qua màng 162 Hình PL.A.2 Đường kính vòng tròn kháng nấm của chitosan – nano bạc trong môi trường thạch 165

Hình PL.A.3: Sơ đồ quy trình phân lập nấm (Viện cây ăn quả miền Nam) 165 Hình PL,C,1 Khả năng kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của dung dịch chitosan độ deacetyl 70% 192

Hình PL,C,2 Khả năng kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của dung dịch chitosan độ deacetyl 80% 193

Hình PL,C,3 Khả năng kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của dung dịch chitosan độ deacetyl 90% 195

Hình PL,C,4 Khả năng kháng nấm Fusarium equiseti của dung dịch chitosan độ deacetyl 70% 196

Hình PL,C,5 Khả năng kháng nấm Fusarium equiseti của dung dịch chitosan độ deacetyl 80% 198

Hình PL,C,6 Khả năng kháng nấm Fusarium equiseti của dung dịch chitosan độ deacetyl 90% 199

Trang 16

DANH SÁCH BẢNG

Giá trị MIC và MBC ức chế E coli, S choleraesuis và S aureus (µg/mL) 11

Các chất khử dùng để tổng hợp nano bạc 19

Phương pháp vật lý tổng hợp nano bạc 20

Giá trị dinh dưỡng của xoài 23

Thông số kỹ thuật của chitosan ở ba độ deacetyl 41

Một số phương pháp kiểm tra các tính chất hóa lý, vi sinh cơ bản 42

Bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ AgNO 3 , nhiệt độ và thời gian khuấy trộn đến khả năng tạo keo nano bạc 51

Ảnh hưởng của pH đến tính chất của màng chitosan ở các độ deacetyl khác nhau

57

Ảnh hưởng của nồng độ chitosan độ deacetyl 70% đến độ dày màng 58

Ảnh hưởng của nồng độ chitosan độ deacetyl 80% đến độ dày màng 59

Ảnh hưởng của nồng độ chitosan độ deacetyl 90% đến độ dày màng 59

Đường kính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của màng chitosan độ deacetyl 70% 65

Đường kính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của màng chitosan độ deacetyl 80% 65

Đường kính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của màng chitosan độ deacetyl 90% 65

Đường kính kháng nấm Fusarium equiseti của màng chitosan độ deacetyl 70% 66

Đường kính kháng nấm Fusarium equiseti của màng chitosan độ deacetyl 80% 66

Đường kính kháng nấm Fusarium equiseti của màng chitosan độ deacetyl 90% 66 Ảnh hưởng của nồng độ AgNO 3 , nhiệt độ và thời gian khuấy đến bước sóng hấp thụ cực đại của dung dịch nano bạc ứng với 17 nghiệm thức thí nghiệm 69

Kết quả phân tích thống kê ANOVA cho bước sóng hấp thụ cực đại 69

Đường kính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 70% 77

Đường kính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 80% 78

Đường kính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 90% 79

Đường kính kháng nấm Fusarium equiseti của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 70% 81

Đường kính kháng nấm Fusarium equiseti của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 80% 82

Đường kính kháng nấm Fusarium equiseti của màng chitosan-nano bạc độ deacetyl 90% 83

So sánh đường kính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides của màng chitosan nồng độ chitosan 1% và màng chitosan-nano bạc nồng độ chitosan 1%, hàm lượng AgNO 3 3,75 µM 86

Trang 17

Tỷ lệ hư hỏng của xoài theo thời gian bảo quản (%), với các kiểu xử lý khác nhau

(trường hợp sử dụng chitosan có độ deacetyl 70%) 103

Bảng so sánh các chỉ tiêu chất lượng của xoài tại những thời điểm kết thúc quá trình bảo quản 103

Tỷ lệ hư hỏng của xoài theo thời gian bảo quản (%), với các kiểu xử lý khác nhau (trường hợp sử dụng chitosan có độ deacetyl 80%) 116

Bảng so sánh các chỉ tiêu chất lượng của xoài tại những thời điểm kết thúc quá trình bảo quản 117

Tỷ lệ hư hỏng của xoài theo thời gian bảo quản (%), với các kiểu xử lý khác nhau (trường hợp sử dụng chitosan có độ deacetyl 90%) 129

Bảng so sánh các chỉ tiêu chất lượng của xoài tại những thời điểm kết thúc quá trình bảo quản 130

Tỷ lệ hư hỏng của xoài theo thời gian bảo quản (%) 141

Bảng so sánh các chỉ tiêu chất lượng của xoài tại những thời điểm kết thúc quá trình bảo quản 142

Bảng PL B.1: Ứng suất chịu lực với các giá trị pH khác nhau 167

Bảng PL B.2: Độ giãn dài của màng với các giá trị pH khác nhau 167

PL B.3: Mô-đun đàn hồi của màng với các giá trị pH khác nhau 167

PL B.4: Độ truyền hơi nước qua màng của màng chitosan với 5 giá trị pH 167

Bảng PL B.5: Ứng suất chịu lực với các giá trị pH khác nhau 168

Bảng PL B.6: Độ giãn dài của màng với các giá trị pH khác nhau 168

Bảng PL B.7: Mô-đun đàn hồi của màng với các giá trị pH khác nhau 168

Bảng PL B.8: Độ truyền hơi nước qua màng của màng chitosan với 5 giá trị pH 169 Bảng PL B.9: Ứng suất chịu lực với các giá trị pH khác nhau 169

Bảng PL B.10: : Độ giãn dài của màng với các giá trị pH khác nhau 169

Bảng PL B.11: Mô-đun đàn hồi của màng với các giá trị pH khác nhau 169

Bảng PL B.12: Độ truyền hơi nước qua màng của màng chitosan với 5 giá trị pH

170

Bảng PL B.13: Ứng suất chịu lực với các giá trị pH khác nhau 170

Bảng PL B.14: : Độ giãn dài của màng với các nồng độ khác nhau 170

Bảng PL B.15: Mô-đun đàn hồi của màng với các nồng độ khác nhau 170

Bảng PL B.16: Độ truyền hơi nước qua màng 171

Bảng PL B.17: Ứng suất chịu lực của màng với các nồng độ khác nhau 171

Bảng PL B.18: : Độ giãn dài của màng với các nồng độ khác nhau 171

Bảng PL B.19: Mô-đun đàn hồi của màng với các nồng độ khác nhau 171

Bảng PL B.20: Độ truyền hơi nước qua màng 172

Bảng PL B.21: Ứng suất chịu lực của màng với các nồng độ khác nhau 172

Bảng PL B.22: : Độ giãn dài của màng với các nồng độ khác nhau 172

Bảng PL B.23: Mô-đun đàn hồi của màng với các nồng độ khác nhau 172

Bảng PL B.24: Độ truyền hơi nước qua màng 173

Bảng PL B.24: Ứng suất chịu lực của màng với các hàm lượng nano bạc khác nhau 173

Bảng PL B.26: Ứng suất chịu lực của màng với các hàm lượng nano bạc khác nhau 173

Trang 18

Bảng PL B.27: Mô-đun đàn hồi của màng với các hàm lượng nano bạc khác nhau

173

Bảng PL B.28: Độ thấm hơi nước qua màng với các hàm lượng nano bạc khác nhau 174

Bảng PL B.29: Ứng suất chịu lực của màng với các hàm lượng nano bạc khác nhau 174

Bảng PL B.30: Ứng suất chịu lực của màng với các hàm lượng nano bạc khác nhau 174

Bảng PL B.31: Mô-đun đàn hồi của màng với các hàm lượng nano bạc khác nhau 174

Bảng PL B.32: Độ thấm hơi nước qua màng với các hàm lượng nano bạc khác nhau 175

Bảng PL B.33: Ứng suất chịu lực của màng với các hàm lượng nano bạc khác nhau 175

Bảng PL B.34: Độ giãn dài của màng với các hàm lượng nano bạc khác nhau 175

Bảng PL B.35: Mô-đun đàn hồi của màng với các hàm lượng nano bạc khác nhau 175 Bảng PL B.36: Độ thấm hơi nước qua màng với các hàm lượng nano bạc khác nhau 176

Bảng PL B.37: Sự hao hụt khối lượng của xoài theo thời gian bảo quản 176

Bảng PL B.38: Sự thay đổi cấu trúc của xoài theo thời gian bảo quản 176

Bảng PL B.39: Sự thay đổi hàm lượng chất khô hoà tan của xoài theo thời gian bảo quản 177

Bảng PL B.40: Sự thay đổi hàm lượng acid tổng của xoài theo thời gian bảo quản 177

Bảng PL B.41: Sự thay đổi hàm lượng vitamin C của xoài theo thời gian bảo quản 177

Bảng PL B.42: Sự thay đổi hàm lượng đường tổng của xoài theo thời gian bảo quản 177

Bảng PL B.43: Sự thay đổi màu vỏ của xoài theo thời gian bảo quản 178

Bảng PL B.44: Sự thay đổi màu ruột của xoài theo thời gian bảo quản 178

Bảng PL B.45: Cường độ hô hấp của xoài theo thời gian bảo quản 179

Bảng PL B.46:Cường độ sản sinh khí ethylen của xoài theo thời gian bảo quản 179 Bảng PL B,47: Sự hao hụt khối lượng của xoài theo thời gian bảo quản 180

Bảng PL B,48: Sự thay đổi cấu trúc của xoài theo thời gian bảo quản 180

Bảng PL B,49: Sự thay đổi hàm lượng chất khô hoà tan của xoài theo thời gian bảo quản 180

Bảng PL B,50: Sự thay đổi hàm lượng acid tổng của xoài theo thời gian bảo quản 180

Bảng PL B,51: Sự thay đổi hàm lượng vitamin C của xoài theo thời gian bảo quản 181 Bảng PL B,52: Sự thay đổi hàm lượng đường tổng của xoài theo thời gian bảo quản

Trang 19

Bảng PL B,54: Sự thay đổi màu vỏ của xoài theo thời gian bảo quản 182

Bảng PL B,55: Cường độ hô hấp của xoài theo thời gian bảo quản 182

Bảng PL B,56: Cường độ sản sinh khí ethylene của xoài theo thời gian bảo quản

183

Bảng PL B,57: Sự hao hụt khối lượng của xoài theo thời gian bảo quản 183

Bảng PL B,58: Sự thay đổi cấu trúc của xoài theo thời gian bảo quản 183

Bảng PL B,59: Sự thay đổi hàm lượng chất khô hoà tan của xoài theo thời gian bảo quản 183

Bảng PL B,60: Sự thay đổi hàm lượng acid tổng của xoài theo thời gian bảo quản 184

Bảng PL B,61: Sự thay đổi hàm lượng vitamin C của xoài theo thời gian bảo quản 184

Bảng PL B,62: Sự thay đổi hàm lượng đường tổng của xoài theo thời gian bảo quản 184

Bảng PL B,63: Sự thay đổi màu vỏ xoài theo thời gian bảo quản 184

Bảng PL B,64: Sự thay đổi màu thịt quả xoài theo thời gian bảo quản 185

Bảng PL B,65: Cường độ hô hấp của xoài theo thời gian bảo quản 186

Bảng PL B,66: Cường độ sản sinh khí ethylene theo thời gian bảo quản 186

Bảng PL B,667 Sự thay đổi cấu trúc của xoài khi bao màng chitosan ở ba độ deacetyl 186

Bảng PL B,68: Sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan của xoài khi bao màng chitosan ở ba độ deacetyl 187

Bảng PL B,69 Sự thay đổi hàm lượng acid tổng của xoài khi bao màng chitosan ở ba độ deacetyl 187

Bảng PL B,70Sự thay đổi hàm lượng vitamin C của xoài khi bao màng chitosan ở ba độ deacetyl 187

Bảng PL B,71: Sự thay đổi hàm lượng đường tổng của xoài khi bao màng chitosan ở ba độ deacetyl 187

Bảng PL B,72: Sự hao hụt khối lượng của xoài khi bao màng chitosan ở ba độ deacetyl 188

Bảng PL B,73: Sự thay đổi màu vỏ của xoài khi bao màng chitosan ở ba độ deacetyl 188

Bảng PL B,74: Sự thay đổi màu ruột của xoài khi bao màng chitosan ở ba độ deacetyl 189

Bảng PL B,75: Cường độ hô hấp của xoài khi bao màng chitosan ở ba độ deacetyl 189

Bảng PL B,76: Cường độ sản sinh khí ethylen của xoài khi bao màng chitosan ở ba độ deacetyl 190

Trang 20

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

AAS: Atomic Absorption Spectrophotometric

AgNPs: Silver nanoparticles

CS: Chitosan

C70: Chitosan độ deacetyl 70%

C80: Chitosan độ deacetyl 80%

C90: Chitosan độ deacetyl 90%

CN70: Chitosan độ deacetyl 70% bổ sung nano bạc

CN80: Chitosan độ deacetyl 80% bổ sung nano bạc

CN90: Chitosan độ deacetyl 90% bổ sung nano bạc

CPs: Centipoints

DDA: Deacetylation degree

ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long

EDX: Energy-Dispersive X-ray spectroscopy

FDA: U.S Food and Drug Administration

LDPE: Low density polyethylene

MBC: Minimum Bactericidal Concentration

MIC: Minimal Inhibited Concentration

Mw: Molecular weight

PDA: Potato dextrose agar

PE: Polyethylene

PLA: Poly lactic acid

PVA: Poly vinyl alcohol

PTN: Phòng thí nghiệm

PVC: Polyvinyl chloride

SEM: Scanning electron micrographs

STH: Sau thu hoạch

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TEM: Transmission Electron Microscopy

US EPA: United States Environmental Protection Agency

VSV: Vi sinh vật

Trang 21

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của luận án

Việt Nam có nhiều tiềm năng để phát triển sản xuất, xuất khẩu trái cây do có điều kiện thuận lợi về khí hậu, đất đai, trình độ sản xuất của nông dân ngày càng nâng cao và thị trường tiêu thụ sản phẩm ở cả trong nước và thế giới còn rộng mở Hiện nay, sản lượng thu hoạch trái cây hàng năm rất lớn nhưng khả năng xuất khẩu lại nhỏ, đó là những hạn chế trong công nghệ bảo quản và chế biến rau quả của nước ta Để các loại trái cây thực sự trở thành mặt hàng có giá trị kinh tế cao thì cần phải có công nghệ bảo quản thích hợp (Gupta et al., 2015)

Xoài cát Hòa Lộc được xem là loại cây ăn trái quan trọng chiếm phần lớn thị phần trái cây trong nước và xuất khẩu, loại có giá trị dinh dưỡng cao Tuy nhiên, để quả xoài thực sự là mặt hàng có giá trị kinh tế thì cần phải có công nghệ bảo quản thích hợp vì quả tươi, ngoài thành phần dinh dưỡng như vitamin, đường, chất khoáng…, có hàm lượng nước cao và đặc điểm hô hấp mạnh nên rất dễ bị hư hỏng nếu điều kiện bảo quản không thuận lợi Bệnh thán thư do nấm Colletotrichum gloeosporioides và bệnh héo quả gây ra bởi nấm Fusarium equiseti cũng làm ảnh hưởng đến chất lượng của xoài sau thu hoạch và bảo quản Đã có nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước tập trung vào các phương pháp khác nhau để bảo quản xoài Các nghiên cứu đó ít nhiều đều hướng đến việc sử dụng các loại hóa chất để bảo quản Tuy nhiên, việc sử dụng hóa chất để bảo quản trái cây, nói chung, và quả xoài, nói riêng, là cách tiếp cận không thỏa mãn những yêu cầu nghiêm ngặt của thị trường xuất khẩu và xu hướng tiêu dùng an toàn của người tiêu thụ nội địa

Hơn nữa, theo kết quả khảo sát tại 3 tỉnh trọng điểm trồng xoài của vùng ĐBSCL

là Vĩnh Long, Đồng Tháp và Tiền Giang của Tổ chức Phát triển Công nghiệp Liên Hiệp quốc (UNIDO), tổn thất sau thu hoạch của quả xoài lên đến 26,9% Con số này không

hề nhỏ khi cũng theo tính toán của Tổ chức này, tổng giá trị xoài của Việt Nam lên đến

490 triệu USD/năm UNIDO cũng cho biết có 5 lý do khiến cho tổn thất sau thu hoạch của xoài ĐBSCL nói riêng, Việt Nam nói chung, ở mức cao là do kỹ thuật, thời gian thu hoạch và vận chuyển sau thu hoạch chưa đúng, không diệt khuẩn gây hại trái, không giữ trái sau thu hoạch ở điều kiện nhiệt độ phù hợp và không có giải pháp phòng chống mủ xoài

Để góp phần giảm trở ngại trên, việc nghiên cứu bảo quản xoài cát Hòa Lộc bằng màng tạo ra từ hợp chất hữu cơ không độc là chitosan kết hợp nano bạc và nhiệt độ thấp với mục đích kéo dài thời gian bảo quản, đảm bảo chất lượng dinh dưỡng và vệ sinh an toàn thực phẩm cho quả tươi là điều cần thiết

Chitosan là một loại hợp chất sinh học cao phân tử được chiết xuất từ vỏ tôm và

có đặc tính ưu việt hơn các loại hoá chất khác dùng trong bảo quản trái cây Màng chitosan chống thoát hơi nước, kháng vi sinh vật, thân thiện với môi trường và con người

Trang 22

Bạc đã được biết đến có tính năng kháng khuẩn mạnh, hạn chế và tiêu diệt sự phát triển của nấm mốc, bạc nguyên tử ở kích thước nano có hoạt tính sát khuẩn mạnh gấp từ 20-

50 lần so với bạc ion (Phú, 2010) Điều này đã thu hút nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu ứng dụng nano bạc vào thực tiễn

Hiện nay ứng dụng chitosan kết hợp với các thành phẩn khác trong bảo quản trái cây được nghiên cứu rất nhiều, chủ yếu là hình thức tạo ra dung dịch bảo quản và nhúng trực tiếp quả vào Chế phẩm này, khi dùng có ưu điểm giá thành rẽ, dễ thao tác nhưng

có nhược điểm là dung dịch không bám đều, độ dày bao phủ của dung dịch không đủ, ảnh hưởng đến chất lượng quả khi bảo quản Với nghiên cứu ứng dụng chitosan và nano bạc trong bảo quản xoài cát Hòa Lộc thay vì nhúng xoài vào dung dịch, thì tạo thành màng rồi bao quả Trên thực tế vẫn chưa có công trình nghiên cứu nào sử dụng màng chitosan kết hợp nano bạc bảo quản xoài, chính vì lý do đó đề tài “Nghiên cứu chế tạo màng chitosan-nano bạc và bước đầu thử nghiệm trong bảo quản xoài cát Hòa Lộc” được thực hiện góp phần giúp công tác bảo quản sau thu hoạch được tốt hơn, giảm tổn thất chất lượng cũng như số lượng các loại rau quả, đặc biệt là xoài cát Hòa Lộc 1.2 Mục tiêu nghiên cứu

1.2.1 Mục tiêu chung

Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo màng chitosan-nano bạc, khả năng kháng nấm của màng ở ba độ deacetyl khác nhau (70, 80 và 90 %) Từ màng chitosan-nano bạc thu được, tiến hành nghiên cứu ứng dụng bảo quản xoài cát Hòa Lộc kết hợp với nhiệt độ thấp So sánh hiệu quả bảo quản xoài bằng màng chitosan-nano bạc

ở ba độ deacetyl với một số phương pháp bảo quản khác

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đề tài tiến hành với đối tượng chính là quả xoài cát Hòa Lộc có xuất xứ từ tỉnh Tiền Giang Nguyên liệu chính là chitosan độ deacetyl 70, 80 và 90% có nguồn gốc từ

vỏ tôm của các nhà máy chế biến thủy sản ở Việt Nam, được Trung tâm Hóa học Trường Đại học Nha Trang sản xuất Trong quá trình nghiên cứu, màng chitosan và chitosan-nano bạc được điều chế và đánh giá khả năng kháng nấm và tính ổn định theo thời gian Các loại màng chitosan và chitosan-nano bạc phù hợp từ các khảo nghiệm ở trên được

Trang 23

1.4 Ý nghĩa của luận án

1.4.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả của đề tài cung cấp các thông số kỹ thuật phù hợp tạo màng chitosan, màng chitosan-nano bạc với ba độ deacetyl 70, 80 và 90%, khả năng kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides và Fusarium equiseti của màng chitosan, màng chitosan-nano bạc Nghiên cứu còn cho thấy hiệu quả của việc bảo quản xoài cát Hòa Lộc bằng màng chitosan-nano bạc qua các tác động như giảm hao hụt khối lượng, giảm cường độ hô hấp, giữ được chất lượng cảm quan, giảm sự biến đổi chất lượng dinh dưỡng (đường tổng số, acid toàn phần, hàm lượng vitamin C) của quả và kéo dài thời gian bảo quản đến 35 ngày Đồng thời, kết quả của nghiên cứu còn cho thấy khả năng bảo quản quả xoài bằng màng chitosan có độ deacetyl thấp so với chitosan có độ deacetyl cao

1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn

Việc tạo ra màng chitosan, chitosan-nano bạc và ứng dụng vào bảo quản nông sản, nói chung, và xoài cát Hòa Lộc, nói riêng, nhằm nắm bắt xu hướng mới trong ngành chế biến và bảo quản trái cây hiện nay Hơn nữa, nghiên cứu này còn giúp thúc đẩy xu hướng tận dụng phế liệu vỏ tôm trong các nhà máy chế biến thủy sản tạo ra các chất sinh học hữu cơ có hoạt tính kháng nấm tốt, không gây độc cho sản phẩm, không tạo dư lượng kháng sinh, dư lượng hóa học nhằm thay thế các hóa chất bảo quản thông thường, nâng cao tính an toàn cho người tiêu dùng

Kết quả của đề tài có thể góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế cho người trồng trọt, kinh doanh, vận chuyển, xuất khẩu xoài cát Hòa Lộc Từ đó tạo động lực thúc đẩy việc quy hoạch mở rộng diện tích trồng xoài, nâng cao số lượng cũng như chất lượng trong xuất khẩu, phát triển bền vững thương hiệu xoài cát Hòa Lộc Việt Nam trên thị trường trong và ngoài nước

Hơn nữa ngoài việc bảo quản xoài, màng chitosan-nano bạc cũng có thể ứng dụng bảo quản cho nhiều loại trái cây khác hay các loại thực phẩm khác trong xử lý sau thu hoạch hay chế biến nâng cao chất lượng sản phẩm

1.5 Điểm mới của luận án

Đây là nghiên cứu có tính tổng thể bao gồm (i) việc tối ưu hóa quá trình tạo màng bao sinh học từ vật liệu chitosan kết hợp với nano bạc ở ba độ deacetyl khác nhau (70,

80 và 90%), với các tính chất cơ lý và sinh học phù hợp được ứng dụng để bảo quản tươi quả xoài cát Hòa Lộc

Tính mới thứ nhất, đề tài đã tạo được màng chitosan-nano bạc có tính chất cơ lý, tính thấm hơi nước qua màng phù hợp, khả năng kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides và Fusarium equiseti có hiệu quả cao trong bảo quản xoài cát Hòa Lộc, với các thông số tạo màng như pH hòa tan chitosan thích hợp là 3,6 cho độ deacetyl

Trang 24

70%, 3,8 cho độ deacetyl 80% 90%, nồng độ 1% phù hợp cho cả 3 loại deacetyl, tỉ lệ dung dịch nano bạc là 75 µL dung dịch AgNO3 0,005 M phối trộn với 100 mL dung dịch chitosan với độ deacetyl 70% 80% và 90%)

Tính mới thứ hai, các nghiên về chitosan đã được công bố chủ yếu tạo chế phẩm dung dịch chitosan ứng dụng trong bảo quản thực phẩm Kết quả nghiên cứu này tạo ra màng chitosan-nano bạc có các tính chất như một màng bao thực phẩm Hơn nữa, màng tạo thành còn có khả năng kháng nấm tốt, sử dụng trong trong bảo quản xoài hay các loại trái cây có kích thước và khối lượng trung bình rất dễ và tiện lợi

Tính mới thứ ba, Kết quả dùng màng chitosan- nano bạc bảo quản xoài cát Hòa Lộc được 35 ngày mà vẫn giữ được được chất lượng tốt so với các phương pháp bảo quản khác trong khảo sát, kéo dài thêm thời gian bảo quản từ 5-10 ngày so với các công trình nghiên cứu bảo quản xoài khác Điều này có ý nghĩa rất lớn trong việc bảo quản các loại trái cây có giá trị kinh tế cao hiện nay

Tính mới thứ tư, kết quả nghiên cứu sử nguồn chitosan độ deacetyl 85-95% đã được nghiên cứu và công bố, có khả năng bảo quản và kháng nấm rất tốt, các loại trái cây Trong nghiên cứu này, sử dụng chitosan độ deacetyl thấp, 70-80% tạo màng và ứng dụng bảo quản xoài, thực nghiệm cho thấy hiệu quả bảo quản không khác biệt về biến đổi chất lượng xoài cát Hòa Lộc so với chitosan có độ deacetyl 90% Đều này cũng góp phần cho việc ứng dụng đa dạng chitosan trong bảo quản thực phẩm hiện nay

Trang 25

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về chitosan

Chitin và chitosan là một polysaccharide, về mặt hóa học chúng có cấu tạo giống như cellulose, chỉ khác nhau là sự hiện diện của nitơ Chitin là một mucopolysaccharide

có nhiều trong tự nhiên và được biết đến dưới tên gọi là glucose liên kết với nhau bởi liên kết β-(1-4)-glycoside và có thể bị thủy phân bởi enzyme chitinase (Muzzarelli, 1973)

2-acetamido-2-deoxy-β-D-Chitosan là một dẫn xuất của quá trình deacetyl để loại bỏ nhóm acetyl của chitin trong môi trường kiềm đậm đặc và được thay thế bởi nhóm amin tại vị trì C2 trên vòng glucan Chitosan được cấu tạo từ các đơn vị D-glucosamin liên kết với nhau bởi liên kết β-(1-4)-glycoside, còn có thể gọi là polymer tuyến tính của các đơn vị 2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose hoặc là poly-(1-4)-D-glucosamin (Rinaudo, 2006) Sự hiện diện của nhóm NH2 trong chitosan nên có nhiều ứng dụng hơn chitin Chitosan là một polymer sinh học đặc biệt có các đặc tính như phân hủy sinh học, tương thích sinh học và hoạt tính kháng khuẩn đáp ứng dùng làm vật liệu chức năng (Honarkar & Barikani, 2009)

Công thức cấu tạo chitin, chitosan (Nguồn Rinaudo, 2006)

Do quá trình loại bỏ nhóm acetyl xảy ra không hoàn toàn nên người ta quy ước nếu độ deacetyl hóa (degree of deacetylation) lớn hơn 50% thì gọi là chitosan, ngược lại

là chitin

Trong lớp vỏ của một số loài giáp xác (tôm, cua, mực) thành phần chitin chiếm khoảng 20-30%, chitin còn hiện diện trong một số loài nấm mốc (Shahidi et al., 1999) Chitosan thường được điều chế bằng deacetyl hóa α-chitin sử dụng 40-50% dung dịch kiềm ở 100-160 °C trong vài giờ Kết quả là chitosan có độ deacetyl lên đến 0,95 Khi deacetyl hóa kết thúc, việc xử lý kiềm có thể được lặp đi lặp lại Vì β-chitin có thể được deacetyl hóa ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với α-chitin, phản ứng ở nhiệt độ khoảng 80°C là thích hợp cho deacetyl hóa cũng như cho quá trình loại màu, tạo ra sản phẩm chitosan gần như không màu (Kurita et al., 1993)

Trang 26

2.1.1 Tính chất vật lý và hóa học của chitosan

Chitosan là một polymer mang điện tích dương nên được xem là một polycationic (pH<6,5), có khả năng bám dính trên bề mặt có điện tích âm như protein, aminopolysaccharide (alginate), acid béo và phospholipid nhờ sự có mặt của nhóm amino (NH2) (No et al., 2002; Yamashita et al., 2002)

Khối lượng của phân tử chitosan tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu và phương pháp sản xuất, nằm trong khoảng 100-1.200 kDa (Li et al., 1992) Nhiều nghiên cứu cho thấy chitosan khối lượng phân tử 746 kDa có hiệu quả cao trong việc ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn, khả năng kháng khuẩn cao Chitosan có phân tử lượng dưới 2000 dalton thì khả năng ức chế vi sinh vật cao (Badawy & Rabea, 2009; Liu, Wang & Sun, 2004; Wang, 1992)

Chitosan thương mại có dạng vảy, tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu và phương pháp sản xuất mà độ deacetyl của chitosan khác nhau, trung bình là 80% (No et al., 1995) Chitosan là một polymer sinh học có khối lượng phân tử lớn khoảng 10-1.200 kDa tùy vào điều kiện sản xuất

Để đánh giá độ deacetyl (DDA) người ta thường dùng phương pháp quang phổ IR

và tính theo một trong các công thức sau:

DDA = 100 – [(A1655/ A3450) x 100/1,33] (Domszy et al., 1985)

DDA = 97,67 – [26,486 x (A1655/A3450)] (Sabnis et al., 1997)

DDA= 100 – [(A1655 / A3450) x 115] (Baxter et al., 1992)

DDA = 118,883-[40,1647 x (A1655/A3450)] (Kalut, 2008)

Trong các công thức trên: A1655 là cường độ hấp phụ tại đỉnh 1655, A3450 là cường độ hấp phụ tại đỉnh 3450

Chitin không hòa tan trong hầu hết dung môi hữu cơ, chitosan tan dễ dàng trong dung dịch acid loãng có pH nhỏ hơn 6,0 Ở pH thấp, các nhóm amin (-NH2) của chitosan được proton hóa và tích điện dương giúp chitosan dễ dàng hòa tan trong dung dịch polyelectrolyte Độ hòa tan của chitosan phụ thuộc vào độ deacetyl và phương pháp xử

lý (Chmielewski, 2010)

Mức độ ion hóa của chitosan phụ thuộc vào giá trị pH và pKa của dung môi acid Chitosan hòa tan trong các dung dịch acid hữu cơ như acid acetic, formic và lactic để tạo thành muối amoni bậc bốn (Cruz-Romero et al., 2013)

Độ hòa tan là một trong những thông số quan trọng phản ánh chất lượng của chitosan, độ hòa tan cao chitosan có chất lượng tốt (Hossain & Iqbal, 2014) Tuy nhiên,

độ hòa tan cũng phụ thuộc vào độ deacetyl, độ deacetyl phải đạt ít nhất 85% thì chitosan

có độ hòa tan cao (No & Lee, 1995)

Trang 27

Độ deacetyl hóa là một thông số quan trọng, đặc trưng cho tỷ lệ giữa 2-deoxy-D-glucopyranose với 2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose trong phân tử chitosan Chitosan độ deacetyl thấp khả năng thấm nước cao hơn so với chitosan có độ deacetyl cao Màng tạo từ chitosan độ deacetyl hóa thấp khả năng hấp thu hơi nước cao hơn màng chitosan độ deacetyl cao Điều này có lẽ là do chitosan với độ deacetyl hóa thấp có độ rắn thấp hơn (Trung at el., 2006; Tsai et al., 2004)

2-acetamido-Phân tử lượng của chitosan cũng là một thông số quan trọng, nó quyết định tính chất của chitosan như khả năng kết dính, tạo màng, tạo gel, khả năng hấp phụ chất màu (Trung at el., 2006) Độ rắn của chitosan phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nguồn gốc chitin, độ deacetyl hóa, phân tử lượng và thường có 2 peak chính ở khoảng 9-100 và

200 quét khi xác định bằng nhiễu xạ tia X (Chandrkrachang et al., 2002)

Khả năng hấp thụ chất béo và chất màu của chitosan độ deacetyl cao lại cao hơn chitosan độ deacetyl thấp Điều này là do số nhóm amine tích điện dương trong mạch chitosan có độ deacetyl cao lại nhiều hơn (Tsukada, Aizawa & Suzuki, 1990)

Màng chitosan với độ deacetyl cao độ căng dãn và dẻo dai cao hơn màng chitosan với độ deacetyl hoá thấp, do độ rắn cao hơn (Tsukada, Aizawa & Suzuki, 1990) và do

sự hình thành liên kết hydro nội phân tử nhiều hơn (Darmadji & Izumimoto, 1994) Điều này, có thể giải thích rằng độ trương nở của màng chitosan độ deacetyl cao thấp hơn độ trương nở của màng chitosan độ deacetyl thấp Độ trương nở của màng chitosan bị ảnh hưởng chủ yếu bởi những nhóm ưa nước trong những vùng vô định hình của màng và

sự hình thành liên kết hydro nội phân tử (Darmadji & Izumimoto, 1994; Trung at el., 2006)

Khả năng kháng khuẩn của chitosan tăng lên theo độ deacetyl hoá của chitosan Vì chitosan có độ deacetyl hoá càng cao thì khả năng hòa tan của nó càng lớn và chitosan tích điện dương càng nhiều trong môi trường acid (Trung at el., 2006)

Dung môi tốt nhất để hòa tan chitosan là acid formic mặc dù dung môi được sử dụng phổ biến là acid acetic 1% ở khoảng pH 4,0 Chitosan cũng hòa tan trong acid hydrochloric 1% và acid nitric loãng nhưng không tan trong acid sulfuric và acid photphoric (Pillai et al., 2009)

Ngoài ra, chất lượng của chitosan cũng phụ thuộc vào độ nhớt của chitosan, độ nhớt của chitosan càng được nâng cao khi việc khử khoáng và khử protein càng triệt để (Toan, 2009)

Chitosan chứa các nhóm chức hydroxyl (-OH) và nhóm amin (-NH2) trên các đơn

vị D-glucosamine nên chúng có khả năng phản ứng hóa học dễ dàng Khi các nhóm chức amin bị proton hóa trong môi trường acid thì chúng sẽ hấp phụ các cation kim loại,

do đó chúng có khả năng tạo phức với hầu hết các kim loại nặng và kim loại chuyển tiếp như: Hg2+, Cd2+, Zn2+, Ni2+

Trang 28

Chitosan có đặc tính chống oxy hóa Trong nghiên cứu về hoạt động chống oxy hóa của chitosan với trọng lượng phân tử khác nhau (30, 90, và 120 kDa) trong cá hồi (Salmo salar), sử dụng kết hợp 0,2, 0,5 và 1% chitosan với 2-thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS) và 2,2-diphenyl-1- picrylhydrazyl trong mẫu thử, cho thấy các đặc tính chống oxy hóa của chitosan làm giảm sự oxy hóa lipid Kết quả chỉ ra rằng chitosan

30 kDa có tính tan cao, có thể mang lại lợi ích như một chất chống oxy hóa tự nhiên tiềm năng để ổn định các loại thực phẩm có chứa lipid (Honarkar et al., 2009)

Chitosan dễ dàng phân hủy sinh học, không gây độc hại đến môi trường và con người nên được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau và đã được nhiều nhà nghiên cứu trên thế giới chứng minh rằng có tác dụng giảm đau (Aranaz et al., 2009), kết dính niêm mạc (Lehr et al., 1992), kháng khuẩn và có hoạt tính kháng nấm (Ong et al., 2008; Sudarshan et al., 1992)

2.1.2 Khả năng tạo màng của chitosan

Chitosan có khả năng tạo màng để bảo vệ trực tiếp các sản phẩm thực phẩm như thịt, cá tươi, trái cây và rau củ Màng bao làm từ chitosan tạo thành một lớp bảo vệ xung quanh sản phẩm thực phẩm có đặc tính thấm chọn lọc tốt đối với CO2, O2 và ethylene, đồng thời kiểm soát quá trình hô hấp của trái cây, giảm sự ngưng đọng hơi nước tạo môi trường thuận lợi cho nấm mốc phát triển và kéo dài thời gian sử dụng cho thực phẩm (Dominguez-Martinez et al., 2017)

Ngược lại đối với màng bao PE thông thường, tính thấm chọn lọc của màng tương đối kém đồng thời khả năng ngưng đọng hơi nước cao nên thực phẩm được bao bằng màng PE sẽ có thời gian sử dụng ngắn hơn Do vậy, việc sử dụng màng chitosan để bao gói thực phẩm cũng làm giảm tỷ lệ hóa nâu do quá trình oxy hóa bởi các enzyme polyphenoloxidase, giữ cho rau củ tươi hơn và ít bị biến đổi màu hơn (Ma et al., 2013) Màng dẻo tổng hợp từ tinh bột bắp và chitosan được nghiên cứu đạt tính chất như một mạng lưới đồng nhất, cấu trúc ổn định, cản nước tốt và tính cơ học cao Ngoài ra, những màng phân hủy sinh học được điều chế từ chitosan và poly lactic acid (PLA), bằng phương pháp hòa tan hỗn hợp và đúc màng Chitosan và PLA được sử dụng trong lĩnh vực bao bì hoạt tính sinh học, do đặc tính kháng khuẩn của màng chitosan và tính chất cơ học tốt của PLA Những màng tổng hợp này cung cấp một lợi thế lớn trong việc ngăn ngừa sự phát triển trên bề mặt của chủng mycotoxinogen (Honarkar et al., 2009) Tính chất cơ học của màng chitosan tương đối tốt, màng có tính dai, khó xé rách,

độ bền tương đương với một số chất dẻo được dùng làm các loại bao bì truyền thống Bao gói rau quả bằng màng chitosan làm chậm quá trình lên men tạo ra các sản phẩm polymer hóa của oquinon, ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, anthocyamin, flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả tươi hơn và ít bị sậm

Trang 29

Một ví dụ khác về ứng dụng của màng bao chitosan là trong việc bảo quản xoài Quá trình chín và làm thay đổi kết cấu của quả xoài xảy ra bởi các phản ứng sinh hóa trong quả xoài như sự hô hấp, sản sinh khí ethylene, chuyển đổi tinh bột thành đường, sắc tố chlorophyll bị phân hủy Màng bao chitosan có công dụng làm chậm các quá trình này một cách hiệu quả (Abbasi et al., 2009)

2.1.3 Đặc tính ức chế vi sinh vật của chitosan

Nhiều nghiên cứu trước đây đã chứng minh là chitosan có hiệu quả chống lại vi khuẩn gram âm và gram dương Do màng ngoài của vi khuẩn gram âm ví dụ như E coli được cấu tạo bởi một lớp lipopolysaccharide chứa các ion kim loại có hóa trị hai, nên chitosan tương tác tĩnh điện của các nhóm mang điện tích dương với thành tế bào của vi khuẩn mang điện tích âm, gây ra sự phá vỡ màng tế bào (Kamal et al., 2016)

Khả năng kháng khuẩn của chitosan đối với vi khuẩn gram âm mạnh hơn vi khuẩn gram dương nhưng vi khuẩn gram dương nhạy cảm với chitosan hơn, có thể do vi khuẩn gram âm có lớp màng chắn bên ngoài (Kong et al., 2010)

Chitosan không những ức chế các vi khuẩn gram dương, gram âm mà cả nấm men

và nấm mốc (Han et al., 2004; Maurice & Jeongmok Kim, 2000; Liu et al., 2001; Tsai

et al., 2004) Khả năng kháng khuẩn của chitosan phụ thuộc các yếu tố như loại chitosan

sử dụng (độ deacetyl, khối lượng phân tử), pH môi trường, nhiệt độ, sự có mặt của một

số thành phần thực phẩm (No, 2002) Khả năng kháng khuẩn của chitosan và dẫn xuất của nó đã được nghiên cứu bởi một số tác giả, trong đó cơ chế kháng khuẩn cũng đã được giải thích trong một số trường hợp Mặc dù chưa có một giải thích đầy đủ cho khả năng kháng khuẩn đối với tất cả các đối tượng vi sinh vật, nhưng hầu hết đều cho rằng khả năng kháng khuẩn liên quan đến mức độ hấp phụ chitosan lên bề mặt tế bào (Chung

et al., 2004; Liu et al., 2004) Trong đó, chitosan hấp phụ lên bề mặt vi khuẩn gram âm tốt hơn vi khuẩn gram dương (Helander et al, 2001) Một số cơ chế đã được giải thích như sau:

Sự tương tác giữa các phân tử chitosan mang điện tích dương với các màng tế bào

vi sinh vật mang điện tích âm làm thay đổi mật độ điện tích trên vi sinh vật (Synowiecki

& Ali-Khateeb, 2003; Tsai et al., 2004) Nhờ tác dụng của những nhóm NH3+ trong chitosan lên các vị trí mang điện âm ở trên màng tế bào vi sinh vật, dẫn tới sự thay đổi tính thấm của màng tế bào Quá trình trao đổi chất qua màng tế bào bị ảnh hưởng Lúc này, vi sinh vật không thể nhận các chất dinh dưỡng cơ bản cho sự phát triển bình thường như glucose dẫn đến mất cân bằng giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào, cuối cùng dẫn đến sự chết của tế bào Cơ chế này được cho là do tổn thương bên ngoài màng tế bào, nhưng kết quả của các thí nghiệm gần đây của các tác giả trong phòng thí nghiệm cho thấy rằng cơ chế này có thể không đơn giản vì nó liên quan đến những thay đổi tính

ưa nước và mật độ tích điện của bề mặt tế bào cũng như thay đổi tính chất hấp phụ chitosan của thành tế bào (Chung et al., 2008)

Trang 30

Chitosan có thể ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn do có khả năng lấy đi các ion kim loại quan trọng như Cu2+, Cu2+, Cd+ của tế bào vi khuẩn nhờ hoạt động của các nhóm amino trong chitosan có thể tác dụng với các nhóm anion của bề mặt thành tế bào Như vậy, vi sinh vật sẽ bị ức chế phát triển do sự mất cân bằng liên quan đến các ion quan trọng (Mattheus, 1997)

Phản ứng tạo phức giữa ion Cu++ với phân tử chitosan (Theo Kaminski và Modrjewska, 1997)

Chitosan có thể kết hợp với protein của VSV một cách trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua các cầu nối hydrat Do đó, VSV sẽ bị giữ lại bởi chitosan Hơn nữa, nhờ tác dụng của những nhóm NH3+ trong chitosan lên các vị trí mang điện âm ở trên màng tế bào vi sinh vật (nhóm COO-), dẫn tới sự thay đổi tính thấm của màng tế bào Quá trình trao đổi chất qua màng tế bào bị ảnh hưởng Lúc này, VSV không thể nhận các chất dinh dưỡng cơ bản cho sự phát triển bình thường như glucose dẫn đến mất cân bằng giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào Cuối cùng dẫn đến sự chết của tế bào (Diệp, Lâm & Quỳnh, 2000; Chung và ctv., 2004)

Sự tương tác giữa nhóm NH 3+ của chitosan với nhóm COO- của VSV bằng liên kết

Trang 31

Chitosan là polymer sinh học mang điện tích dương, hoạt tính kháng khuẩn của chitosan phụ thuộc vào giá trị pH, khối lượng phân tử, độ dài mạch và liên kết chéo (Elsabee et al., 2013) Dung dịch chitosan có độ ổn định cao trong thời gian dài, tuy nhiên, nếu không duy trì ổn định giá trị pH thì hoạt tính kháng khuẩn của chitosan sẽ giảm dẩn đi (Alishahi et al., 2012)

Không giống như vi khuẩn gram âm, vi khuẩn gram dương không có màng ngoài

Do đó, chitosan là polycationic có thể bám dính tốt với màng của vi khuẩn gram dương như Staphylococcus aureus Trong dữ liệu nghiên cứu về vi khuẩn gram dương, các nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng vi khuẩn gram dương có chứa acid teichoic và acid lipoteichoic là các polyanionic tương tác với các chất nội bào Vì lý do trên, khả năng

ức chế vi khuẩn của chitosan đối với vi khuẩn gram dương nhạy hơn vi khuẩn gram âm (Aranda‐Martinez et al., 2016)

Oligochitosan có diện tích tiếp xúc và điện tích dương lớn hơn chitosan nên có hiệu quả kháng khuẩn cao hơn nhiều lần so với chitosan, các nghiên cứu chế tạo nano oligochitosan để tăng hoạt tính kháng khuẩn (Qi et al., 2004)

Nhiều kết quả nghiên cứu gần đây chứng minh chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật Đặc tính này của chitosan phụ thuộc vào khối lượng phân tử

và loại vi sinh vật, chitosan có khối lượng phân tử 470 kDa ức chế vi khuẩn gram dương rất tốt, như Lactbacillus sp, L monocytogenes, B megaterium, B cereus, Staphylococcus aureus, L brevis, L bulgaris… Trong khi đó chitosan có khối lượng phân tử 1.106 kDa mới có ảnh hưởng đối với vi khuẩn gram âm như E.coli, Pseudomonas fluorescens, Salmonella typhymurium, Vibrio parahaemolyticus với nồng

độ chitosan 0,1% pH 5,6 có khả năng kháng các loại nấm: Fusarium, Alternaria, Rhizopus (Hong et al, 2002) Chitosan có khối lượng phân tử từ 5 đến 50 kDa đều kháng tốt vi khuẩn Staphylococcus aureus và nấm Candida albicans Điều này thể hiện cơ chế kháng khuẩn khác nhau của chitosan có khối lượng phân tửthấp và cao Các nghiên cứu cho thấy khả năng kháng khuẩn của chitosan giảm khi khối lượng phân tử tăng Khả năng kháng vi sinh vật của chitosan tăng cao ở pH thấp, và giảm khi có mặt ion Ca2+,

Mg2+ Chitosan cũng là nguyên nhân làm thất thoát các chất trong tế bào và phá hủy vách tế bào, nồng độ ức chế thấp nhất khoảng 0,03-0,25%

Giá trị MIC và MBC ức chế E coli, S choleraesuis và S aureus (µg/mL)

Trang 32

Nano chitosan mang Mn 2+ 73 97 73 97 85 97

(Nguồn Hong et al, 2002)

2.1.4 Một số quy trình sản xuất chitosan

Quá trình tách chiết chitosan từ phế liệu vỏ tôm trải qua 4 bước truyền thống theo Hình 2.4

Trang 33

Quá trình khử khoáng và khử protein theo Hình 2.4 có thể đảo ngược lại với nhau Cho nên trên thực tế, nhiều nhà khoa học đã tiến hành khử protein trước khi khử khoáng (Muzzarelli, 1997)

Đã có những báo cáo thực tế chỉ ra rằng sự khác biệt về sản phẩm chitosan cuối cùng thường liên quan đến NaOH loãng và HCl loãng dùng trong quá trình khử khoáng

và khử protein Tuy nhiên, sự khác biệt còn phụ thuộc vào nguồn gốc nguyên liệu để sản xuất chitosan cũng như quy trình công nghệ để sản xuất (Cho et al., 1998; No et al., 2000b; Wu & Bough, 1978)

Nga (2013), đã tận dụng phế phẩm vỏ tôm của Công ty Hải Việt tại Thành Phố Vũng Tàu, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu để chiết suất chitosan Chitosan chiết suất được có các thông số như sau: màu trắng ngà, không mùi, độ ẩm: 9,76 ± 0,62%, độ nhớt 140,67

± 3,15 cPs, độ tro: 0,62 ± 0,11%, độ hòa tan: 96,27 ± 0,27%, nitơ tổng: 8,56 ± 0,09%,

độ deacetyl là 81,73 %

Thủy và ctv (2020) nghiên cứu sản xuất chitosan có khả năng tan trong nước từ vỏ tôm thẻ chân trắng (Litopenaeus vannamei) thông qua quá trình deacetyl hóa chitin trong dung dịch NaOH để thu chitosan thô

Chitosan được sản xuất theo phương pháp hóa học ở nhiệt độ phòng theo kết quả nghiên cứu của Dung (2011) được trình bày ở Hình 2.5 Điểm nổi bật của quy trình là không sử dụng dụng nhiệt dẫn đến tiết kiệm chi phí năng lượng, góp phần bảo vệ môi trường, giá thành sản xuất thấp và chất lượng sản phẩm tốt do không bị tác động bởi nhiệt độ

Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan (Nguồn Lại Thị Kim Dung, 2011)

Trang 34

2.2 Tổng quan về nano, nano bạc

2.2.1 Giới thiệu về công nghệ nano

Thuật ngữ "nano" được đặt ra từ tiếng Hy Lạp có nghĩa là lùn Một nanomet (nm)

là một phần tỷ của mét, hoặc khoảng một trăm ngàn chiều rộng một sợi tóc con người (Ranjan et al., 2014) Khái niệm về công nghệ nano lần đầu tiên được giới thiệu bởi Richard Feynman (1959) tại một cuộc họp của Hiệp hội Vật lý (Khademhosseini et al., 2006) Kể từ đó, công nghệ nano đã phát triển thành một lĩnh vực đa ngành của khoa học ứng dụng và công nghệ Công nghệ nano là khả năng làm việc trên quy mô khoảng 1-100 nm để thiết kế, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc vật liệu, thiết bị và hệ thống với các đặc tính mới có nguồn gốc từ các cấu trúc nano của chúng (Roco, 2003)

2.2.2 Ứng dụng công nghệ nano trong lĩnh vực thực phẩm

Vật liệu nano đã trở nên quan trọng trong các lĩnh vực khác nhau của khoa học và công nghệ do kích thước nhỏ và đặc tính lý-hóa độc đáo Ngoài lĩnh vực đã đề cập, nó cũng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực thực phẩm đặc biệt trong bảo quản và đóng gói Các ứng dụng tương lai trong thực phẩm cũng có thể được mở rộng để kéo dài thời hạn sử dụng, chất lượng thực phẩm, an toàn, làm giàu sản phẩm thực phẩm và cảm biến sinh học cho thực phẩm bị ô nhiễm hoặc hư hỏng hoặc bao gói thực phẩm Loại và hình dạng của vật liệu nano khác nhau đang được sử dụng tùy thuộc vào nhu cầu và tính chất của thực phẩm (Ranjan et al., 2014)

Thuật ngữ 'nanofood' mô tả thực phẩm đã được canh tác, sản xuất, chế biến, đóng gói mà sử dụng các kỹ thuật hoặc các công cụ bằng công nghệ nano hoặc được sản xuất

từ việc thêm vào các vật liệu nano (Neethirajan et al., 2011) Các ứng dụng khác nhau của các hạt nano trong các ngành công nghiệp thực phẩm trên toàn cầu gồm:

Cải thiện cảm quan (tăng mùi và màu, thay đổi cấu trúc)

Tăng cường hấp thu, với mục tiêu cung cấp chất dinh dưỡng và các hợp chất hoạt tính sinh học

Sự ổn định của các thành phần hoạt động như chức năng trong cấu trúc thực phẩm Bao gói và đổi mới sản phẩm để kéo dài hạn sử dụng

Các cảm biến để đánh giá sự an toàn của thực phẩm

Như một kháng sinh chống lại các vi khuẩn gây bệnh trong thực phẩm (Ranjan et al., 2014)

Công nghệ nano có triển vọng hơn trong bao gói thực phẩm bằng việc hứa hẹn kéo dài thời hạn sử dụng, bao bì an toàn hơn, truy xuất nguồn gốc các sản phẩm thực phẩm tốt hơn và các thực phẩm lành mạnh Công nghệ nanocomposite polymer nắm giữ chìa khóa tiến bộ tương lai trong bao bì mềm, bao bì thông minh và bao bì hoạt hóa Những

Trang 35

chữa những lổ hỏng và rò rỉ (đặc tính tự làm lành) và phản ứng với môi trường xung quanh (ví dụ, sự thay đổi về nhiệt độ và độ ẩm) Bao bì thực phẩm thông minh có thể cảm nhận được khi thành phần bên trong nó bị hư hỏng và cảnh báo cho người tiêu dùng, trong khi đó bao bì hoạt hóa sẽ phóng thích chất bảo quản như thuốc kháng sinh, mùi, màu hoặc bổ sung dinh dưỡng vào thực phẩm khi nó bắt đầu hư hỏng Công nghệ nano

có thể cung cấp các giải pháp cho bao bì thực phẩm bằng cách thay đổi tính thấm của màng, tăng đặc tính cản khí, cung cấp các đặc tính kháng khuẩn và cải thiện các đặc tính chịu nhiệt (Ranjan et al., 2014)

Lớp phủ hạt nano kháng khuẩn trong nền của các vật liệu bao bì có thể làm giảm

sự phát triển của vi khuẩn trên bao bì hoặc gần các sản phẩm thực phẩm, ức chế sự tăng trưởng của vi khuẩn đối với thực phẩm không tiệt trùng và duy trì sự vô trùng của các loại thực phẩm được khử trùng, bằng cách ngăn chặn việc tái nhiễm Hệ thống bao bì kháng khuẩn bao gồm việc thêm hạt nano kháng khuẩn trong bao bì, chất có hoạt tính sinh học phân tán trong bao bì; chất có hoạt tính sinh học phủ trên bề mặt của vật liệu bao gói hoặc sử dụng các phân tử kháng khuẩn với lớp màng hình thành tính chất hoặc nền ăn được (Ranjan et al., 2014)

Hạt nano kháng khuẩn đã được tổng hợp và thử nghiệm cho các ứng dụng trong bao bì kháng khuẩn và bảo quản thực phẩm đóng hộp bao gồm các hạt nano kim loại như Ag, Zn, Cu, Mg… hay các hạt oxit kim loại như AgO, ZnO, MgO, Ti2O… (Whilton

et al., 1998; Patakfalvi et al., 2004; Sondi et al., 2004; (Zhang et al., 2010; Espitia et al., 2012; Whilton et al., 1998; Patakfalvi et al., 2004; Sondi et al., 2004; Zhang et al., 2010; Espitia et al., 2012)

2.2.3 Nano bạc

Trong số các vật liệu nano kim loại, nano bạc đã nhận được sự quan tâm đáng kể

do tính chất hóa lý hấp dẫn của nó (An et al., 2008; Sharma et al., 2009) Đặc biệt, nano bạc đã cho thấy nó là một loại vật liệu kháng khuẩn có triển vọng (Sondi et al., 2004) Nano bạc cũng được báo cáo là có khả năng hấp thụ và phân hủy ethylene, có thể góp phần hiệu quả trong việc kéo dài hạn sử dụng của các loại rau quả (Li et al., 2009) Bạc đã được sử dụng phổ biến từ rất lâu, là một loại vật liệu tác động diệt khuẩn, kháng khuẩn, khử mùi nhanh chóng, có hiệu quả cao Các vị vua Ba Tư kiên quyết chỉ uống những bình bằng bạc, không phải vì những chiếc cốc như vậy biểu thị sự giàu có

mà vì khả năng giữ nước ngọt của chúng Bạc nitrat đã được sử dụng tại chỗ trong suốt những năm 1,800 để điều trị loét, vết thương bị nhiễm trùng và để ngăn ngừa nhiễm trùng mắt ở trẻ sơ sinh và được sử dụng để điều trị loét dạ dày

2.2.4 Cơ chế sát khuẩn của bạc và nano bạc

Thuật ngữ “oligodynamic aciton”, được đặt ra vào những năm 1890, đề cập đến khả năng kháng khuẩn của bạc và các ion kim loại khác Bạc sulfadiazine và bạc nitrat

đã được chứng minh là tạo phức với DNA gây ra sự kết tủa DNA trong vi khuẩn Bạc

Trang 36

cũng có hoạt tính diệt khuẩn bằng cách liên kết mạnh với màng và protein của thành tế bào bởi sự tương tác của nó với các nhóm thiol trên các enzyme của tế bào vi khuẩn (Jung et al., 2008; Schreurs et al., 1982)

Hiện nay do sự phát triển tiên tiến của khoa học và công nghệ, việc sản xuất chất kháng khuẩn từ bạc được thay thế thành các hạt có kích thước nano (nano bạc) (Li et al., 2010) Các hạt tinh thể bạc có kích thước nano dễ dàng thâm nhập vào tế bào và các enzyme của vi khuẩn để ức chế sự sinh trưởng của vi khuẩn Hoạt tính sát khuẩn của bạc phụ thuộc vào kích thước hạt nano Các hạt có kích thước 10 nm thể hiện sự tương tác mạnh mẽ với vi khuẩn (Morones et al., 2005)

Tác dụng kháng khuẩn của bạc, ion bạc và các hạt nano bạc đã được tiến hành để đánh giá khả năng ức chế nhiều loại vi khuẩn Morones et al (2005) đã đánh giá hoạt tính diệt khuẩn của nano bạc và đưa ra ba cơ chế chính của hoạt tính diệt khuẩn của các hạt nano: (1) nano bạc có kích thước trong phạm vi từ 1 đến 10 nm liên kết với bề mặt của màng tế bào của vi khuẩn và can thiệp mạnh vào các chức năng của vi khuẩn, ví dụ như tính thấm và hô hấp, (2) các hạt nano có thể xâm nhập vào tế bào vi khuẩn và làm

hư hỏng bằng cách tương tác với các hợp chất chứa lưu huỳnh và phốt pho (DNA); (3) các hạt nano bạc giải phóng các ion bạc, có khả năng phản ứng rất mạnh và có thể phản ứng với màng tế bào tích điện âm, góp phần bổ sung vào tác dụng diệt khuẩn của các hạt nano bạc (Morones et al., 2005)

Các chức năng kháng khuẩn của bạc chủ yếu là do hoạt động của các ion bạc và các hạt nano bạc kim loại (Rhim et al., 2013) Cơ chế chính xác mà các hạt nano bạc sử dụng để gây ra tác dụng kháng khuẩn chưa được biết rõ ràng và là một chủ đề còn tranh cãi Tuy nhiên, theo Prabhu & Poulose (2012), có những giả thuyết khác nhau về hoạt tính của các hạt nano bạc trên các vi khuẩn gây ra các tác dụng tiêu diệt nhóm vi sinh vật này

Trang 37

Bảo quản thực phẩm: theo Chiappini et al (2015), các loại bao bì được sản xuất có kết hợp công nghệ nano giúp cải thiện các tính chất cơ học, giảm đặc tính ưa nước, khả năng phân hủy sinh học tốt hơn Trong ngành công nghiệp thực phẩm hiện nay, bạc và nano bạc có những ưu điểm cao hơn so với các chất khác như khả năng liên kết với các vật liệu sinh học (tinh bột, chitosan, cellulose, …) để tạo nhưng loại bao bì có khả năng kháng khuẩn và kéo dài thời gian sử dụng cho thực phẩm

Một số nghiên cứu đã được thực hiện trước đây đã chứng minh hoạt tính kháng khuẩn của hạt nano bạc và nano kẽm đối với vi khuẩn Lactobacillus plantarum trong nước cam tại nhiệt độ là 4 oC và đưa ra kết luận rằng hoạt tính kháng khuẩn của hạt nano kẽm có thời gian bảo quan ngắn hơn nhiều so với hoạt tính kháng khuẩn của hạt nano (112 ngày) Một nghiên cứu khác được tiến hành bởi Beigmohammadi et al (2016) đã điều chế được màng polyethylene (LDPE) kết hợp với các hạt nano Ag, oxit đồng (CuO)

và oxit kẽm (ZnO) và nhận thấy sự giảm tổng số coliform của pho mai được bảo quản

ở 4±0,5 °C

2.2.6 Tính an toàn bạc dùng trong thực phẩm

Tác dụng của ion bạc lên tế bào động vật cấp cao luôn được quan tâm đặc biệt Người ta phát hiện ra rằng khi ủ các tế bào não của chuột và của vi sinh vật vào dung dịch có ion bạc hình thái của hồng cầu và bạch cầu hoàn toàn không thay đổi, trong khi các tế bào vi khuẩn bị tiêu diệt hoàn toàn Các tế bào chuột dưới tác động của ion bạc chuyển thành dạng hình cầu nhưng không bị phá hủy và thành tế bào giữ nguyên dạng Các tế bào não chuột này sau đó sinh sản bình thường và cấu trúc tế bào cũng như khả năng sinh sản vẫn được giữ nguyên (Hartemann et al., 2013)

Có thể có một vài con đường mà bệnh nhân có thể được tiếp xúc với hạt nano bạc, chẳng hạn như tiếp xúc qua da, đường miệng, đường hô hấp, và đường máu Các đại thực bào là những tế bào đầu tiên mà hạt nano bạc sẽ gặp phải trong cơ thể con người Kích thước của hạt nano bạc điều khiển độc tính của nó đối với tế bào của đại thực bào chuột (dạng ion Ag+ hoặc dạng hạt) Độc tính của hạt nano bạc (<10 nm) hầu như được thể hiện qua trung gian bởi sự phóng thích ion Ag+, với gan là cơ quan đích chính, theo sau là lá lách, phổi và thận Một nghiên cứu cho thấy rằng tác động của hạt nano bạc ở kích thước 20nm và 100nm trên chuột Wistar-derived WU thử ở liều 6 mg/kg trọng lượng cơ thể, làm tăng trọng lượng lách Hơn nữa, các thông số hóa học lâm sàng cũng cho thấy sự tổn thương ở gan Một nghiên cứu riêng về độc tính hít hạt nano bạc cho thấy hạt nano bạc có ảnh hưởng trên thần kinh chuột ở niêm mạc qua đường hô hấp của chuột Sprague-Dawley (SD), chuột tiếp xúc với hạt nano bạc ở nồng độ 0,5-61mg/m3, nhưng không có độc tính đáng kể Đáng chú ý, một nghiên cứu khác cho thấy có tác động không đáng kể hạt nano bạc vào khoang mũi và phổi Hơn nữa, có một báo cáo về hàm lượng bạc của các công nhân sản xuất vật liệu nano, tiếp xúc với nồng độ bạc 0,35-1,35 g/m3, chỉ số bạc khoảng 0,135 - 0,034 mg/m3 trong máu và 0,043 mg/m3 trong nước tiểu và không có phát hiện quan trọng về tình trạng sức khỏe của họ (Wei et al., 2014)

Trang 38

Tổ chức Y tế thế giới (WHO) đã xác định liều lượng bạc tối đa không gây ảnh hưởng đối với sức khỏe con người là 10 g (nếu hấp thụ từ từ) Nghĩa là, nếu một người trong toàn bộ cuộc đời của mình (70 tuổi) ăn và uống vào 10g bạc, đảm bảo không có vấn đề gì về sức khỏe Trên cơ sở đó Tổ chức EPA của Mỹ (Cục bảo vệ môi sinh Hoa Kỳ) đã xác lập tiêu chuẩn tối đa cho phép của bạc trong nước uống của Mỹ là 0,1 mg/lít, trong khi Cộng đồng châu Âu áp dụng tiêu chuẩn tối đa cho phép là 0,01 mg/lít và tại

LB Nga là 0,05 mg/lít

Nhằm đánh giá độc tính của bạc năm 1991 Cục Bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ EPA đưa

ra khái niệm liều chuẩn RFD (reference dose) là lượng bạc được phép hấp thụ mỗi ngày

mà không tác động xấu cho sức khỏe trong suốt cuộc đời Liều chuẩn được EPA chấp nhận là 5mg/kg/ngày Như vậy, một người có trọng lượng 70 kg được phép tiếp nhận vào người tối đa 350 mg bạc mỗi ngày Nồng độ bạc tối đa cho phép trong nước uống của Mỹ là 100 mg/lít (EPA 1991) Nếu mỗi ngày uống 2 lít nước thì con người nhận vào

200 mg bạc, các loại thực phẩm ăn vào mỗi ngày chiếm trung bình 90mg và phần còn lại dành cho việc khác không quá 60mg

Một số nhà khoa học cho rằng dung dịch nano bạc dưới dạng nước uống, mặc dù

cơ chế tác dụng của nó chưa được làm sáng tỏ hoàn toàn nhưng vẫn đang được sử dụng rộng rãi Theo Vicki Stone chuyên nghiên cứu về hiệu ứng nano bạc đối với cơ thể người, thường xuyên uống nước nano bạc hàng ngày cho sức khỏe rất tốt (Christensen et al., 2010)

Ủy ban khoa học về thuốc và thiết bị y tế của Mỹ SCMPD (Sci Committee on Med Products and Devices) ngày 27/06/2000 đã công bố văn bản chính thức cấm sử dụng bạc làm thuốc uống cho người, chỉ được áp dụng tại chỗ trên da hoặc trên niêm mạc Tuy nhiên trong khi đó Khối EEC lại ra văn bản Annex IV 94/36 E 174 cho phép sử dụng kim loại này làm chất tạo màu cho thực phẩm, đồng thời một số sản phẩm thực phẩm chức năng hiện đang được lưu hành ở Mỹ cho phép người sử dụng uống vào người mỗi ngày ≤ 0,03 mg bạc Có thể khẳng định nano bạc là tác nhân góp phần làm trong sạch môi trường, không phải là chất độc hại với cơ thể con người (Kildeby et al., 2005) 2.3 Điều chế nano bạc

2.3.1 Phương pháp hóa học

Phương pháp hóa học là phương pháp phổ biến nhất vì tính tiện lợi và thiết bị đơn giản Quá trình tổng hợp nano bạc thường sử dụng ba thành phần chính sau: (1) muối kim loại, (2) chất khử và (3) chất ổn định Sự hình thành các dung dịch keo từ quá trình khử các muối bạc bao gồm hai giai đoạn tạo mầm và tăng kích thước Sự tạo mầm ban đầu và sự phát triển tiếp theo của các mầm tinh thể ban đầu có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh các thông số phản ứng như nhiệt độ phản ứng, pH, muối kim loại, chất khử (NaBH , ethylene glycol, glucose) và chất ổn định (PVA, PVP, Natri oleat)

Trang 39

Một phương pháp khử hóa học đã được áp dụng để tổng hợp các hạt nano bạc có kích thước khác nhau (7, 29 và 89 nm) bằng cách sử dụng acid gallic (Martínez-Castañon

et al., 2008) Trong thí nghiệm này, bạc nitrat được sử dụng làm muối kim loại và acit gallic được sử dụng làm chất khử và chất ổn định Đối với nano bạc có kích thước 7 và

29 nm, phản ứng khử được được thực hiện ở pH 11 và 10 Đồng thời, tia UV được chiếu vào dung dịch để ion hóa các nhóm phenol Đối với nano bạc có kích thước 89 nm, không cần thiết phải tăng giá trị pH Đối với các hạt nano 7 và 29 nm, phương pháp này

có thể tổng hợp các nano hình cầu Các hạt nano 89 nm chỉ có hình dạng spherical

pseudo-Một phương pháp khác để tổng hợp các hạt nano là sử dụng bạc nitrat làm muối kim loại, natri dodecyl sulfat 8% làm chất ổn định, và dung dịch hydrazin hydrat (2,0-

12 mM) và dung dịch natri citrat (1,0-2,0 mM) làm chất khử Hỗn hợp bạc nitrat 1,1

mM tạo ra hạt nano bạc có kích thước là 24 nm Ngoài ra, bạc nitrat được sử dụng làm muối kim loại, NaBH4 làm chất khử và trinatri citrat làm chất ổn định (Jana et al., 2001; Pinto et al., 2010) Trong đó, 100 mL dung dịch chứa bạc citrat và trinatri citrat được điều chế bằng cách khuấy trong 30 giây Sau đó, dung dịch được thêm vào dung dịch NaBH4 1 mM và được khuấy trong 60 giây

Các chất khử dùng để tổng hợp nano bạc

Muối bạc Chất khử Chất ổn định Kích thước hạt (nm)

poly acrylic acid 13-478 AgNO 3 Ethylene glycol Poly (vinyl

(Nguồn Chaki et al., 2004; Li et al., 2013; Kim et al., 2006; Pinto et al., 2010; Martínez-Castañon et al., 2008)

2.3.2 Phương pháp vật lý

Phương pháp vật lý được sử dụng phổ biến là phương pháp bay hơi - ngưng tụ Tùy thuộc vào kích thước của các hạt nano mà điều chỉnh thông số gia nhiệt ở áp suất khí quyển của lò dạng ống Một phương pháp mới đã được Tsuji et al (2000) đề xuất

để tổng hợp nano bạc bằng kỹ thuật phá vỡ cấu trúc bằng tia laser với cường độ 12 và

900 mJ/cm2 Các bước sóng của các tia bức xạ được sử dụng trong nghiên cứu của họ là

355, 532 và 1,064 nm

Trong một nghiên cứu khác, các hạt nano bạc được tổng hợp bằng cách sử dụng phương pháp phá vỡ cấu trúc bằng tia laser trong dung dịch Trong quá trình chuẩn bị mẫu, các hạt bạc được rửa bằng nước cất và được đặt trong hộp thạch anh có chứa 5 mL nước sắc ký lỏng cao áp (HPLC) Nghiên cứu được thực hiện bằng cách sử dụng tia laser hoạt động ở tốc độ lặp lại 10 Hz và thời gian xung 5-9 ns Đường kính trung bình

Trang 40

của hạt nano bạc là 12 nm khi chiếu ánh sáng laser 532 nm, trong khi kích thước trung bình của các hạt nano được điều chế bằng ánh sáng laser 1.064 nm là 31 nm (Link et al., 1999; Procházka et al., 1997)

và tảo

Các hạt nano bạc được tạo thành từ phương pháp hấp thụ sinh học của kim loại với

vi khuẩn gram âm và gram dương Một số vi sinh vật như Pseudomonas stutzeri, Klebsiella pneumonia, Escherichia coli, and Enterobacter cloacae, được sử dụng để tổng hợp các hạt nano bạc (Sastry, Ahmad et al., 2003; Merin, Prakash et al., 2010) Phương pháp tổng hợp xanh: đây là phương pháp chế tạo từ dưới lên, chủ yếu liên quan đến quá trình oxy hóa khử Muối bạc sẽ được khử thành các hạt nano bạc bởi các tác nhân khử có nguồn gốc từ vi khuẩn, nấm, men hay dịch chiết thực vật, có thể sử dụng thêm chất ổn định không độc hại Hình dạng, kích cỡ và sự phân bố của hạt nano bạc phụ thuộc vào độ mạnh yếu của chất nền hữu cơ để khử muối bạc (Vigneshwaran

et al., 2007)

2.4 Giới thiệu xoài

Tên khoa học: Mangifera indica L

Giới: Plantae

Lớp: Magnoliopsida Ngành: Magnoliophyta Bộ: Sapindales Họ: Anacardiacea Chi: Mangifera Loài: indica

Ngày đăng: 30/03/2022, 20:02

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w