Nghiên cứu ảnh hưởng của chế phẩm nano bạc bổ sung chitosan đến khả năng kháng nấm và ứng dụng trong bảo quản quýt hương cần (citrus deliciosa) sau thu hoạch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRƯƠNG NGỌC ĐĂNG NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ PHẨM NANO BẠC BỔ SUNG CHITOSAN ĐẾN KHẢ NĂNG KHÁNG NẤM VÀ ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN QUÝT HƯƠNG CẦN CITRUS DELICI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TRƯƠNG NGỌC ĐĂNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ PHẨM NANO BẠC

BỔ SUNG CHITOSAN ĐẾN KHẢ NĂNG KHÁNG NẤM VÀ ỨNG DỤNG

TRONG BẢO QUẢN QUÝT HƯƠNG CẦN (CITRUS DELICIOSA)

SAU THU HOẠCH

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHẾ BIẾN LƯƠNG THỰC, THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

HUẾ - 2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

TRƯƠNG NGỌC ĐĂNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ PHẨM NANO BẠC

BỔ SUNG CHITOSAN ĐẾN KHẢ NĂNG KHÁNG NẤM VÀ ỨNG DỤNG

TRONG BẢO QUẢN QUÝT HƯƠNG CẦN (CITRUS DELICIOSA)

SAU THU HOẠCH

LUẬN VĂN THẠC SĨ CHẾ BIẾN LƯƠNG THỰC, THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG

Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm

Mã số: 8540101

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS VÕ VĂN QUỐC BẢO

HUẾ - 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn này do chính tôi thực hiện Mọi nội dung, số liệu, kết quả được đưa ra trong Luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào Mọi thông tin trích dẫn đã chỉ rõ nguồn gốc trong mục tài liệu tham khảo Nếu có vấn đề gì tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Huế, ngày tháng năm 2018

Tác giả luận văn

Trương Ngọc Đăng

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên phụ trách Phòng thí nghiệm Khoa Cơ khí Công nghệ trường Đại học Nông Lâm Huế đã nhiệt tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu để hoàn thành tốt bài luận văn tốt nghiệp Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, anh chị, bạn bè đã giúp đỡ trong những lúc khó khăn và động viên tôi trong quá trình học tập cũng như trong thời gian thực hiện Luận văn tốt nghiệp

Mặc dù đã có nhiều cố gắng tuy nhiên không thể tránh khỏi những sai sót Tôi rất mong nhận được sự góp ý và đánh giá của quý Thầy Cô, bạn bè để Luận văn này được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cám ơn!

Tác giả luận văn

Trương Ngọc Đăng

TÓM TẮT

Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm nano bạc-Chi để bảo quản quả có múi nói chung

và quả quýt nói riêng là hướng đi mới

Trong công trình này, chúng tôi đã nghiên cứu bổ sung chitosan vào nano bạc có nồng độ 10 ppm để khảo sát khả năng kháng nấm cũng như xử lý quả quýt Hương Cần, nhằm góp phần nâng cao hiệu quả bảo quản quả sau thu hoạch tại Thừa Thiên Huế

Để khảo sát khả năng kháng nấm của chế phẩm nano bạc-Chi, chúng tôi phân lập

và định danh nấm gây bệnh Macrophoma theicola trên quả quýt Hương Cần Kết quả cho thấy, chế phẩm nano bạc-Chi trong điều kiện in vitro nồng độ từ 0,2% đã có tác

dụng ức chế đến sự phát triển của nấm và ức chế hoàn toàn từ nồng độ 0,4% Ở điều kiện

in vivo, nồng độ từ 0,2% đến 0,8%, có khả năng hạn chế sự phát triển gây bệnh của nấm

từ 57,8% đến 100% tương ứng Mặt khác, chúng tôi đã nghiên cứu ứng dụng bảo quản quýt với các chỉ tiêu theo dõi (vitamin C, acid hữu cơ, đường tổng, hao hụt khối lượng,

tỷ lệ hư hỏng và đánh giá cảm quản) và từ đó đề xuất được quy trình bảo quản quýt Hương Cần sau thu hoạch bằng chế phẩm nano bạc-Chi được 60 ngày ở nồng độ 0,6% trong điều kiện lạnh 13°C và độ ẩm 80% đến 95%

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CÁM ƠN ii

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT vii

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH ix

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục đích đề tài 2

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NANO BẠC 3

1.1.1 Giới thiệu công nghệ nano 3

1.1.2 Giới thiệu về nano bạc 3

1.2 TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN 11

1.2.1 Định nghĩa và tính chất của chitosan 11

1.2.2 Phương pháp điều chế chitosan 13

1.2.3 Ứng dụng của chitosan 14

1.3 TỔNG QUAN VỀ QUÝT 14

1.3.1 Giới thiệu tổng quan về quýt 14

1.3.2 Đặc điểm hình thái 16

1.3.3 Giá trị dinh dưỡng của quýt 17

1.3.4 Bệnh nhiễm trên quýt 20

1.3.5 Những biến đổi của quýt và yếu tố ảnh hưởng trong thời gian bảo quản 20

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MÀNG BẢO QUẢN THỰC PHẨM Ở NƯỚC TA

VÀ THẾ GIỚI 26

1.4.1 Tình hình nghiên cứu màng bảo quản thực phẩm ở thế giới 26

1.4.2 Tình hình nghiên cứu màng bảo quản thực phẩm ở nước ta 26

1.4.3 Tính mới của đề tài 27

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28

2.1 PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 28

2.1.1 Phạm vi nghiên cứu 28

2.1.2 Đối tượng nghiên cứu 28

2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 28

2.2.1 Phân lập, định danh nấm từ quả quýt Hương Cần 28

2.2.2 Khảo sát khả năng kháng nấm của chế phẩm nano bạc-Chi với nấm được phân lập trên quả quýt Hương Cần 29

2.2.3 Ứng dụng bảo quản quýt (Citrus deliciosa) Hương Cần bằng chế phẩm nano bạc-Chi 32

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33

2.3.1 Phương pháp phân lập nấm mốc 33

2.3.2 Phương pháp lấy mẫu 33

2.3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 34

2.3.4 Phương pháp vật lý 35

2.3.5 Phương pháp hóa sinh 36

2.3.6 Phương pháp đánh giá cảm quan 36

2.3.7 Phương pháp xử lý số liệu 37

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

3.1 PHÂN LẬP, ĐỊNH DANH NẤM TỪ QUẢ QUÝT HƯƠNG CẦN 38

3.1.1 Phân lập nấm 38

3.1.2 Định danh nấm 39

3.2 KHẢ NĂNG KHÁNG NẤM ĐÃ ĐƯỢC ĐỊNH DANH BỞI CHẾ PHẨM NANO BẠC-CHI 40

3.2.1 Khảo sát khả năng kháng nấm bởi chế phẩm nano bạc-Chi ở điều kiện in vitro 41

3.2.2 Khảo sát khả năng kháng nấm bởi chế phẩm nano bạc-Chi ở điều kiện in vivo 43

3.3 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BẢO QUẢN QUÝT HƯƠNG CẦN BẰNG CHẾ PHẨM NANO BẠC-CHI Ở ĐIỀU KIỆN LẠNH 44

3.3.1 Ảnh hưởng của chế phẩm nano bạc-Chi đến hàm lượng vitamin C của quýt trong quá trình bảo quản 44

3.3.2 Ảnh hưởng của chế phẩm nano bạc-Chi đến hàm lượng acid tổng số của quýt trong quá trình bảo quản 45

3.3.3 Ảnh hưởng của chế phẩm nano bạc-Chi đến hàm lượng đường tổng số của quýt trong quá trình bảo quản 47

3.3.4 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm nano bạc-Chi đến sự hao hụt khối lượng trong quá trình bảo quản 48

3.3.5 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm nano bạc-Chi đến tỷ lệ hư hỏng của quả quýt trong quá trình bảo quản 49

3.3.6 Đánh giá chỉ tiêu cảm quan đối với mẫu CT3 và CT4 sau 60 ngày bảo quản lạnh 50

3.4 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH BẢO QUẢN QUÝT Ở ĐIỀU KIỆN LẠNH 52

3.4.1 Sơ đồ quy trình bảo quýt bằng chế phấm nano bạc-Chi ở điều kiện lạnh 13oC 52

3.4.2 Thuyết minh quy trình 52

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 54

Kết luận 54

Đề nghị 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 PHỤ LỤC

LSD: Least Significant Difference

MAP: Modified Atmosphere Packaging Nano bạc-Chi: Chế phẩm nano bạc bổ sung chitosan PDA: Potato Dextrose Agar

SPSS: Statistical Package for Social Sciences RDA: Recommended Dietary Allowance TCVN: Tiêu Chuẩn Việt Nam

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích 4 Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng trong 100g phần ăn được của quýt 18 Bảng 2.1 Nồng độ của chế phẩm nano bạc-Chi ứng với công thức bố trí thí nghiệm 35

Bảng 3.1 Ảnh hưởng của nano bạc-Chi đến khả năng sinh trưởng tản nấm Macrophoma

theicola QB1 sau 6 ngày theo dõi 42

Bảng 3.2 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm nano bạc-Chi đến tỷ lệ hư hỏng của quả quýt theo thời gian bảo quản 49 Bảng 3.3 Điểm đánh giá cảm quan 51

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Vi khuẩn MKY3 7

Hình 1.2 Tác động của ion bạc lên vi khuẩn 8

Hình 1.3 Sơ đồ ion bạc vô hiệu hóa enzyme chuyển hóa oxy của vi khuẩn 8

Hình 1.4 Các hạt nano bạc bám trên bề mặt tế bào vi khuẩn 9

Hình 1.5 Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc 10

Hình 1.6 Ion bạc liên kết với các base của DNA 10

Hình 1.7 Công thức cấu tạo của chitosan (poly β-(1-4)-D-glucozamin) 11

Hình 1.8 Vỏ cua ghẹ và chitosan 12

Hình 1.9 Quýt hồng 15

Hình 1.10 Quýt đường 15

Hình 1.11 Quýt Phủ Quỳ 15

Hình 1.12 Quýt Hương Cần 16

Hình 2.1 Sơ đồ phân lập nấm từ quả quýt Hương Cần 29

Hình 2.2 Sơ đồ khảo sát tính kháng nấm ở điều kiện in vitro 30

Hình 2.3 Sơ đồ khảo sát tính kháng nấm ở điều kiện in vivo 31

Hình 2.4 Sơ đồ ứng dụng bảo quản quýt Hương Cần (Citrus deliciosa) bằng chế phẩm nano bạc-Chi 32

Hình 2.5 Quả quýt Hương Cần sau thu hoạch 33

Hình 2.6 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 34

Hình 3.1 Nấm bệnh trên quả quýt Hương Cần 38

Hình 3.2 Hình thái khuẩn lạc của nấm bệnh ở quả quýt Hương Cần trên môi trường PDA 39

Hình 3.3 Kết quả giải trình tự gene của chủng nấm được phân lập từ quả quýt Hương Cần 39

Hình 3.4 Kết quả tra cứu bằng công cụ BLAST search (NCBI) 39

Hình 3.5 Các mẫu nấm sau 6 ngày theo dõi 41

Hình 3.6 Tỷ lệ quả quýt bị nhiễm nấm bệnh Macrophoma theicola QB1 sau khi nhúng

nano bạc-Chi ở các nồng độ khác nhau 43 Hình 3.7 Đồ thị biến đổi hàm lượng vitamin C của quýt trong thời gian bảo quản với các công thức khác nhau 45 Hình 3.8 Sự biến đổi hàm lượng acid tổng số của quýt trong thời gian bảo quản 46 Hình 3.9 Đồ thị thể hiện biến đổi hàm lượng đường tổng số của quýt trong thời gian bảo quản với các công thức khác nhau 47 Hình 3.10 Đồ thị biến đổi sự hao hụt khối lượng tự nhiên của quýt trong quá trình bảo quản với các công thức khác nhau 48 Hình 3.11 Quy trình bảo quản quýt Hương Cần bằng chế phấm nano bạc-Chi ở điều kiện lạnh 52

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Việt Nam là một quốc gia nằm trong khu vực Đông Nam Á, là nước nhiệt đới gió mùa, khí hậu nóng ẩm mưa nhiều, rất thuận lợi cho việc trồng các cây công, nông nghiệp Vì vậy, các sản phẩm rau quả khác nhau được trồng quanh năm, phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng trong nước và cho nhu cầu xuất khẩu Theo số liệu thống kê của Tổng cục Hải quan, kim ngạch xuất khẩu nhóm hàng rau quả của Việt Nam trong năm

2017 đạt 3,5 tỷ USD tăng 42,5% so với năm trước [10] Tuy nhiên, do sản xuất thủ công, manh mún, Việt Nam vẫn còn nhiều hạn chế trong việc kiểm soát chất lượng nông sản Sử dụng lượng thuốc bảo vệ thực vật cũng như hóa chất vượt mức cho phép nên đã ảnh hưởng đến uy tín của các loại nông sản xuất khẩu [39]

Nhằm bảo quản được rau quả lâu ngày, một số người đã bất chấp sử dụng các loại chế phẩm hóa học để giữ cho rau quả được tươi, ngon và đẹp mắt hơn mà không quan tâm đến tác hại nghiêm trọng của nó như gây ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe con người Theo chuyên gia kinh tế, Việt Nam hiện gặp nhiều khó khăn trong tiêu thụ hoa quả nói riêng và các sản phẩm nông sản khác nói chung, bởi công nghệ sau thu hoạch còn hạn chế, chưa hình thành được hệ thống sơ chế, xử lý, đóng gói và bảo quản, cũng như chưa có mối quan hệ liên hoàn giữa sản xuất, sơ chế, bảo quản và tiêu thụ rau quả trên thị trường [39]

Để tiêu thụ nông sản bền vững, bảo quản sau thu hoạch cần phải được người sản xuất, doanh nghiệp và người tiêu dùng đều quan tâm Vì vậy, việc tìm hiểu điều kiện bảo quản trái cây nói chung và quýt Hương Cần nói riêng để hạn chế rồi tiến đến loại bỏ những hóa chất bảo quản có hại ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng và môi trường sinh thái bằng các chế phẩm có nguồn gốc sinh học là rất cần thiết

Chitosan là sản phẩm deacetyl của chitin, một polysaccharide có trong thành phần cấu trúc của các loài giáp xác và vách tế bào nấm, đặc biệt từ các phế liệu thủy sản như vỏ tôm, cua, ghẹ; là một trong những chất có tính diệt khuẩn cao, không gây độc và ô nhiễm môi trường sinh thái [16], [18]

Công nghệ nano là một lĩnh vực mới cho phép nâng cao nghiên cứu ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt đạt hiệu quả cao trong lĩnh vực công nghệ sinh học thực phẩm và nông nghiệp Một trong số các hạt nano thân thiện với môi trường và con người được ứng dụng rộng rãi hiện nay là nano bạc Các hạt nano bạc có diện tích bề mặt rất lớn nên gia tăng tiếp xúc của chúng với vi khuẩn hoặc nấm và nâng cao hiệu quả diệt khuẩn và diệt nấm [13], [21]

Việc nghiên cứu chế tạo chế phẩm tổng hợp từ chitosan và nano bạc nhằm ứng dụng bảo quản rau quả nói chung và loại trái cây có múi nói riêng là một hướng đi mới Quýt Hương Cần là một loại trái cây có múi đặc sản được người tiêu dùng nhiều nơi ưa chuộng, có giá trị kinh tế cao, tồn tại và phát triển lâu đời ở Thừa Thiên Huế và đang nằm trong danh mục quy hoạch phát triển cây ăn quả chủ lực của Tỉnh Trong quýt có nhiều thành phần dinh dưỡng bao gồm đường, protein, lipid, vitamin, acid hữu cơ, chất khoáng,… rất tốt cho sức khỏe

Từ tính cấp thiết cũng như những vấn đề đã nêu trên, tôi thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu ảnh hưởng của chế phẩm nano bạc bổ sung chitosan đến khả năng

kháng nấm và ứng dụng trong bảo quản quýt Hương Cần (Citrus deliciosa) sau

thu hoạch”

2 Mục đích đề tài

Nâng cao hiệu quả sử dụng nguồn polyme sinh học trong việc kết hợp chitosan với công nghệ nano từ kim loại bạc nhằm góp phần tăng hiệu quả kinh tế cho các hộ trồng quýt trên địa bàn tỉnh Thừa Thiên Huế

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

1) Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu khả năng kháng nấm được phân lập từ quả quýt Hương Cần và ứng dụng bảo quản quýt Hương Cần bằng chế phẩm nano bạc bổ sung chitosan ở quy mô phòng thí nghiệm

2) Ý nghĩa thực tiễn

Ứng dụng chế phẩm này nhằm kháng và tiêu diệt nấm Macrophoma theicola gây

bệnh trên quả và bảo quản quýt Hương Cần sau thu hoạch góp phần tăng hiệu quả kinh

tế cho các nhà vườn cây ăn quả

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NANO BẠC

1.1.1 Giới thiệu công nghệ nano

Ý tưởng sơ khai về công nghệ nano được giới thiệu bởi nhà vật lý người Mỹ Richard Feynman vào năm 1959, ông cho rằng khoa học đã được đi vào chiều sâu của cấu trúc vật chất đến từng phân tử, nguyên tử và sâu hơn nữa Mãi đến năm 1974, thuật ngữ công nghệ nano mới bắt đầu được sử dụng do Nario Taniguchi, một nhà nghiên cứu tại trường đại học Khoa học Tokyo đề cập khả năng chế tạo cấu trúc vi hình của mạch điện tử [13], [21]

Công nghệ nano là công nghệ xử lý vật chất ở mức nanomet (xấp xỉ từ 1 dến 100nm) Công nghệ nano tìm cách lấy phân tử đơn nguyên tử nhỏ đến to, khác với cách làm thông thường từ trên xuống dưới, từ to đến nhỏ; là một khoa học liên ngành, là sự kết tinh của nhiều thành tựu khoa học trên nhiều lĩnh vực khác nhau (bao gồm toán học, vật lý, hóa học, y - sinh học…) và là một ngành công nghệ có nhiều tiềm năng [21], [43]

Có rất nhiều cách định nghĩa công nghệ nano, tuy nhiên hiện nay được sử dụng nhiều nhất là: “Công nghệ nano bao gồm các quá trình của phân tách, làm bền và biến dạng

của vật liệu bằng một nguyên tử hoặc phân tử” [30]

Hiện nay, có rất nhiều công nghệ nano từ các kim loại khác nhau như: nano bạc, nano đồng, nano chì, nano kẽm nhưng công nghệ nano được chế tạo từ bạc được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau

1.1.2 Giới thiệu về nano bạc

1.1.2.1 Vài nét về kim loại bạc

Bạc là kim loại mềm, dẻo, dễ uốn (cứng hơn vàng một chút), có hóa trị 1, có màu trắng bóng ánh kim nếu bề mặt có độ đánh bóng cao

Ký hiệu: Ag, có nguồn gốc từ chữ Argentum trong tiếng Latinh

- Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1

- Nhiệt độ nóng chảy: 1234,93oC

- Bán kính nguyên tử Ag: 0,288 nm

- Bán kính ion bạc: 0,23 nm

Bạc kim loại và các hợp chất của bạc có tính kháng khuẩn tốt (diệt nấm khuẩn, khử mùi hôi) Đặc biệt ở kích thước nano (5-10nm), các hạt nano bạc thể hiện mạnh

mẽ khả năng diệt nấm, vi khuẩn vượt trội so với kim loại bạc nguyên khối (kích thước lớn, không phải kích thước nano) [24]

Bảng 1.1 Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích [24]

Kích thước của hạt nano Ag (nm) Số nguyên tử chứa trong đó

Là một loại vật liệu nano có tác động diệt khuẩn, kháng khuẩn, khử mùi nhanh chóng, có hiệu quả cao, không độc, không kích thích, không dị ứng

Các hạt nano bạc có hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt Hiện tượng này tạo nên màu sắc từ vàng nhạt đến đen cho các dung dịch có chứa nano bạc, với các màu sắc phụ thuộc vào nồng độ và kích thước hạt nano

+ Có khả năng phân tán ổn định trong các loại dung môi khác nhau (trong các dung môi phân cực như nước và trong các dung môi không phân cực như benzene, toluene)

+ Độ bền hóa học cao, không bị biến đổi dưới các tác nhân oxy hóa khử thông thường của môi trường Thời hạn sử dụng (bảo quản) của nano bạc tương đối dài từ 2 -

1.1.2.3 Phương pháp chế tạo

Có hai phương pháp để tạo vật liệu nano, phương pháp từ dưới lên và phương pháp từ trên xuống Phương pháp từ dưới lên là tạo hạt nano từ các ion hoặc các nguyên tử kết hợp lại với nhau Phương pháp từ trên xuống là phương pháp tạo vật liệu nano từ vật liệu khối ban đầu Đối với hạt nano bạc, phương pháp từ dưới lên thường được áp dụng Nguyên tắc là khử các ion kim loại Ag+ để tạo thành các nguyên tử Ag Các nguyên tử sẽ liên kết với nhau tạo ra hạt nano Các phương pháp từ trên xuống ít được dùng hơn nhưng thời gian gần đây đã có những bước tiến trong việc nghiên cứu theo phương pháp này [22], [24], [21]

 Một số phương pháp chế tạo nano bạc:

- Phương pháp ăn mòn laser

Đây là phương pháp từ trên xuống Vật liệu ban đầu là một tấm bạc được đặt trong một dung dịch có chứa một chất hoạt hóa bề mặt Một chùm laser xung có bước sóng 532 nm, độ rộng xung là 10 ns, tần số 10 Hz, năng lượng mỗi xung là 90 mJ, đường kính vùng kim loại bị tác dụng từ 1 - 3 mm Dưới tác dụng của chùm laser xung, các hạt nano có kích thước khoảng 10 nm được hình thành và được bao phủ bởi chất hoạt hóa bề mặt CnH2n + SO4Na với n = 8, 10, 12, 14 với nồng độ từ 0,001 đến 0,1M

các muối của các kim loại Tác nhân khử ion kim loại Ag+, Au+ thành Ag0, Au0 ở đây là các chất hóa học như acid citric, vitamin C, Sodium Borohydride, Ethanol (cồn), Ethylene Glycol,… (phương pháp sử dụng các nhóm rượu đa chức như thế này còn có một cái tên khác là phương pháp polyol) Để các hạt phân tán tốt trong dung môi mà không bị kết tụ thành đám, người ta sử dụng phương pháp tĩnh điện để làm cho bề mặt các hạt nano có cùng điện tích và đẩy nhau hoặc dùng phương pháp bao bọc chất hoạt hóa bề mặt Phương pháp tĩnh điện đơn giản nhưng bị giới hạn bởi một số chất khử Phương pháp bao phủ phức tạp nhưng vạn năng hơn, hơn nữa phương pháp này có thể làm cho bề mặt hạt nano có các tính chất cần thiết cho các ứng dụng Các hạt nano Ag, Au, Pt, Pd, Rh với kích thước từ 10 đến 100 nm có thể được chế tạo từ phương pháp này

- Phương pháp khử vật lý

Phương pháp khử vật lý dùng các tác nhân vật lý như điện tử, sóng điện từ năng lượng cao như tia gamma, tia tử ngoại, tia laser, khử ion kim loại thành kim loại Dưới tác dụng của các tác nhân vật lý, có nhiều quá trình biến đổi của dung môi và các phụ gia trong dung môi để sinh ra các gốc hóa học có tác dụng khử ion thành kim loại Ví

dụ, người ta dùng chùm laser xung có bước sóng 500 nm, độ dài xung 6ns, tần số 10

Hz, công suất 12 - 14 mJ chiếu vào dung dịch có chứa AgNO3 như là nguồn ion kim loại và Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) như là chất hoạt hóa bề mặt để thu được hạt nano bạc

- Phương pháp khử hóa lý

Đây là phương pháp trung gian giữa hóa học và vật lý Nguyên lí là dùng phương pháp điện phân kết hợp với siêu âm để tạo hạt nano Phương pháp điện phân thông thường chỉ có thể tạo được màng mỏng kim loại Trước khi xảy ra sự hình thành màng, các nguyên tử kim loại sau khi được điện hóa sẽ tạo các hạt nano bám lên điện cực âm Lúc này người ta tác dụng một xung siêu âm đồng bộ với xung điện phân thì

hạt nano kim loại sẽ rời khỏi điện cực và đi vào dung dịch

- Phương pháp khử sinh học

Dùng vi khuẩn là tác nhân khử ion kim loại Người ta cấy vi khuẩn MKY3 vào trong dung dịch có chứa ion bạc để thu được hạt nano bạc Phương pháp này đơn giản, thân thiện với môi trường

Hình 1.1 Vi khuẩn MKY3[34]

1.1.2.4 Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc

Bạc là một nguyên tố có tính kháng khuẩn tự nhiên, có khả năng tiêu diệt phổ rộng các loài vi sinh vật gây bệnh, nhưng đồng thời là một chất kháng khuẩn thân thiện môi trường, bởi vì không gây tác dụng độc hại đối với cơ thể con người và động vật nếu được sử dụng với liều lượng phù hợp cho việc khử trùng

Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các ion

Ag+ Hiện nay, tồn tại một số quan điểm giải thích cơ chế diệt khuẩn của bạc được nhiều người ủng hộ Các quan điểm đó chủ yếu dựa trên sự tương tác tĩnh điện giữa ion bạc mang điện tích dương và bề mặt tế bào vi khuẩn mang điện tích âm và dựa trên

sự vô hiệu hóa nhóm Thiol trong enzyme vận chuyển oxy, hoặc trên sự tương tác của ion bạc với DNA dẫn đến sự đime hóa pyridin và cản trở quá trình sao chép DNA của

và động vật nói chung, do cấu trúc màng tế bào bền vững và dày hơn các vi sinh vật đơn bào

Hình 1.2 Tác động của ion bạc lên vi khuẩn [36]

Cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn được các nhà khoa học Trung Quốc làm việc trong hãng ANSON mô tả như sau: khi ion Ag+ tương tác với lớp màng của tế bào vi khuẩn gây bệnh nó sẽ phản ứng với nhóm Sunphohydril –SH của phân tử enzyme vận chuyển oxy và vô hiệu hóa enzyme này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của tế bào vi khuẩn

Hình 1.3 Sơ đồ ion bạc vô hiệu hóa enzyme chuyển hóa oxy của vi khuẩn [36]

Ngoài ra, các ion bạc còn có khả năng ức chế quá trình phát triển của vi khuẩn bằng cách sản sinh ra oxy nguyên tử siêu hoạt tính trên bề mặt của hạt nano bạc:

2Ag+ + O-2 => 2Ag0 + O0

Theo các nhà khoa học Nga, hiện nay có nhiều lý thuyết về cơ chế tác dụng diệt

vi khuẩn của nano bạc đã được đề xuất, trong đó lý thuyết hấp phụ được nhiều người chấp nhận hơn cả Bản chất của thuyết này là tế bào vi khuẩn bị vô hiệu hóa do kết quả của quá trình tương tác tĩnh điện giữa bề mặt mang điện tích âm của tế bào vi khuẩn và ion Ag+ được hấp phụ lên đó, các ion này sau đó xâm nhập vào bên trong tế bào vi khuẩn và vô hiệu hóa chúng

Hình 1.4 Các hạt nano bạc bám trên bề mặt tế bào vi khuẩn [34]

Cho đến nay, những gì liên quan đến cơ chế tác động của nano bạc lên tế bào vi sinh vật (đơn bào), mới chỉ có một quan điểm được hầu hết các nhà khoa học thừa nhận Đó là khả năng diệt khuẩn của hạt nano bạc, kết quả của quá trình biến đổi (giải phóng liên tục) các nguyên tử bạc kim loại trên bề mặt hạt nano bạc thành các ion

Ag+ tự do và các ion tự do này sau đó tác dụng lên vi khuẩn và diệt khuẩn theo những

cơ chế đã nói ở trên Tuy nhiên, nếu dùng Ag+ thì lại không có hiệu quả cao mà phải là hạt nano bạc, tức phân tử bạc

 Các nhà khoa học đã đề xuất một số giả thiết về cơ chế diệt khuẩn của nano bạc như sau [34]:

- Cơ chế thứ nhất: Ức chế quá trình vận chuyển các ion Na+ và Сa2+ qua màng

tế bào, ngăn cản quá trình trao đổi chất (Hình A)

- Cơ chế thứ hai: Phá vỡ màng tế bào, oxy hóa nguyên sinh chất của tế bào vi khuẩn, phá hủy nguyên sinh chất bởi oxi hòa tan trong nước với vai trò xúc tác của bạc (Hình B)

- Cơ chế thứ ba: Tác động gián tiếp lên phân tử DNA bằng cách tăng số lượng các gốc tự do làm giảm hoạt tính của các hợp chất chứa oxy hoạt động, làm rối loạn các quá trình oxy hóa cũng như phosphoryl hóa trong tế bào vi khuẩn (Hình C)

- Cơ chế thứ tư: Vô hiệu hóa enzym có chứa các nhóm –SH và –COOH, phá vỡ cân bằng áp suất thẩm thấu, hoặc tạo phức với acid nucleic dẫn đến làm thay đổi cấu trúc DNA của tế bào vi sinh vật (tác động trực tiếp đến cấu trúc DNA ( Hình D))

Hình 1.5 Cơ chế diệt khuẩn của nano bạc [45]

Nano bạc thể hiện mạnh mẽ khả năng diệt nấm: tại nồng độ 0,1mg/lít (0,1ppm), với mật độ 105 tế bào/lít, nấm Candida albicans có thể bị vô hiệu hóa hoàn toàn sau 30

phút tiếp xúc với các hạt nano bạc Ngoài ra, còn rất nhiều thử nghiệm khoa học đã chứng minh phổ diệt khuẩn rất rộng của nano bạc

 Tóm lại, xét trên góc độ sinh học các nhà nghiên cứu đều có một quan điểm thống nhất rằng nano bạc diệt khuẩn theo một trong những cơ chế sau:

- Nano bạc phá hủy chức năng hô hấp

- Nano bạc phá hủy chức năng của thành tế bào

- Nano bạc liên kết với DNA của tế bào vi sinh vật và ức chế chức năng sao chép của chúng, kìm hãm chúng, không cho chúng phát triển mạnh

Hình 1.6 Ion bạc liên kết với các base của DNA [34]

1.1.3 Ứng dụng của công nghệ nano bạc trong thực phẩm

Nano bạc rất an toàn, không gây kích ứng và có hiệu quả tác dụng cao, đồng thời có khả năng chữa trị mau lành các vết thương hở, vết bỏng hoặc các vết loét khó lành do bệnh tiểu đường hoặc do nằm bất động lâu ngày tạo ra Chính vì lý do này mà nano bạc ngày càng sử dụng phổ biến trong cuộc sống [34]

+ Ứng dụng trong quá trình chế biến nhựa (PE, PS, APS, PP) ở dạng lỏng Dung dịch nano bạc được pha vào lúc chế biến hoặc dạng khô dưới dạng bột chitosan

đã tẩm dung dịch, giúp tạo ra tính diệt và kháng khuẩn của vật liệu nhựa [35]

Bạc là nguyên tố có cấu trúc nguyên tử thích hợp, nguyên tử bạc rất dễ nhường điện tử cho bên ngoài để trở thành ion bạc Sau đó, ion bạc lại dễ nhận điện tử để trở thành nguyên tử bạc trung hòa Điện tử mà nguyên tử bạc nhường cho bên ngoài dễ bị kích thích để tạo thành các phản ứng oxy hóa Kết quả là làm tổn thương, phá hoại màng bọc của các loại vi khuẩn, tiêu diệt chúng hoặc làm cho chúng khó sinh sôi, nảy nở Loại túi nilon có mặt trong chứa lớp hạt nano bạc khử được vi khuẩn, nhờ đó thực phẩm giữ được lâu hơn 3 – 4 lần so với loại túi ni lông thường Các thùng chứa thực phẩm trong kho cũng được tráng lớp nano bạc để bảo quản lâu hơn

+ Để phát hiện vi khuẩn E Coli trong thực phẩm, người ta chế tạo ra loại túi có

mặt trong có chứa các hạt SiO2 hình cầu có kích thước nanometer, trên bề mặt của mỗi hạt có dính kháng thể và các phân tử hình quang Khi thực phẩm đựng trong túi nhiễm vi

khuẩn E.Coli, lập tức các kháng thể bám chặt vào, các phân tử chất huỳnh quang trên hạt

nano SiO2 tiếp xúc với vi khuẩn E.Coli sáng lên Nhờ thế, khi túi đựng thực phẩm đổi màu, người ta có thể biết ngay trong thực phẩm có vi khuẩn E.Coli

+ Dung dịch nano bạc được ứng dụng trong bảo quản nông sản [22]

Các loại rau củ quả sau thu hoạch được ngâm, phun phủ dung dịch nano bạc sẽ được sạch vi khuẩn và nấm bám trên sản phẩm nhờ vậy mà rau củ quả được gia tăng được chất lượng và hạn sử dụng Nồng độ khuyến cáo sử dụng: Dung dịch nano bạc với nồng độ 20-50ppm

1.2 TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN

1.2.1 Định nghĩa và tính chất của chitosan

a) Định nghĩa

Chitosan là một polysacarit mạch thẳng được cấu tạo từ các D-glucosamin (đơn

vị đã deaxetyl hóa) và N-acetyl-D-glucosamine ( đơn vị chứa nhóm acetyl) liên kết tại vị trí β-(1-4) Nó được sản xuất từ quá trình xử lý vỏ các loài giáp xác (vỏ tôm, cua) với

dung dịch kiềm NaOH [13], [28]

Hình 1.7 Công thức cấu tạo của chitosan (poly β-(1-4)-D-glucozamin)[37]

+ Chitosan là những polymer sinh học có khối lượng phân tử lớn

+ Chitosan là chất rắn vô định hình, xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ thành các

kích cỡ khác nhau

Hình 1.8 Vỏ cua ghẹ và chitosan [13]

+ Chitosan có thể tan trong dimethylactamine (DMA) có chứa 8% lithium

choloride hoặc acid hữu cơ như acetic acid, citric acid, chlohydrite acid, không tan trong

nước, xút, cồn hoặc các dung môi hữu cơ khác

+ Bột chitosan có dạng hơi sệt trong tự nhiên và màu sắc của nó biến đổi từ màu

vàng nhạt đến trắng

+ Giống như cellulose, chitosan là chất xơ, nhưng không giống chất xơ thực vật,

chitosan có khả năng tạo màng, có tính chất của cấu trúc quang học…

+ Chitosan là chất có độ nhớt cao, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như mức độ deacetyl hóa, khối lượng nguyên tử, nồng độ dung dịch, độ mạnh của lực ion, pH và

nhiệt độ…

+ Chitosan có khả năng tích điện dương do đó nó có khả năng kết hợp với những

chất tích điện âm như chất béo, lipid và acid mật…

- Tính chất hóa học [13], [28]

+ Trong phân tử chitosan có chứa các nhóm chức -OH, -NHCOCH3 trong các mắt xích N-axetyl-D-glucozamin và nhóm -OH, nhóm -NH2 trong các mắt xích D-glucozamin có nghĩa chúng vừa là ancol vừa là amin, vừa là amit Phản ứng hóa học

có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất

thế O-, N-

+ Mặt khác chitosan là những polime mà các monome được nối với nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glicozit, các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hóa học như: acid,

bazơ, tác nhân oxy hóa và các enzyme thủy phân

1.2.2 Phương pháp điều chế chitosan

- Phương pháp điều chế chitosan bao gồm 3 giai đoạn [13], [16]:

+ Giai đoạn 1: những phần tử vô cơ thường bị loại do tác dụng của acid vô cơ

loãng hoặc enzyme hòa tan muối vô cơ

+ Giai đoạn 2: protein và các hợp chất hữu cơ khác bị loại do tác dụng của kiềm

hoặc enzyme protease

+ Giai đoạn 3: dùng NaOH 40-60% và các muối của nó hoặc enzyme protease để

deacetyl hóa thu được chitosan

- Có rất nhiều phương pháp để tạo chitosan, dưới đây là một số phương pháp phổ

biến [11]:

+ Phương pháp khâu mạch nhũ tương: phương pháp đầu tiên được dùng để tạo

chitosan Phương pháp này được dùng để tạo hạt chitosan có tính chất ổn định

+ Phương pháp tạo giọt/kết tủa: do chitosan có tính chất không tan trong nước, kiềm hay acid đậm đặc nên phương pháp này được dùng để ứng dụng tính chất trên + Phương pháp hợp nhất giọt nhũ tương: nguyên tắc thực hiện của phương pháp này dựa vào sự kết hợp của cả hai phương pháp trên Phương pháp này cho thấy rằng khi mức độ deacetyl hóa của chitosan giảm sẽ làm tăng kích thước hạt và làm giảm khả năng tạo hạt chitosan

+ Phương pháp sấy phun: nó được ứng dụng nhiều trong dược phẩm, thực phẩm

để tạo bột, tạo hạt từ hỗn hợp huyền phù thuốc với tá dược, thực phẩm

+ Phương pháp tạo gel ionic: phương pháp này có ưu điểm là giai đoạn chuẩn bị đơn giản, chi phí thấp, dễ thực hiện, hạt chitosan có kích thước hạt nhỏ, phân bố kích thước đồng đều và điện thế hạt cao Chính vì vậy nó được sử dụng rất nhiều trong các nghiên cứu

1.2.3 Ứng dụng của chitosan

Chitosan an toàn, không độc hại, nó có tác dụng bảo vệ do có tác dụng kháng

khuẩn (cả vi khuẩn gram (-), gram (+)), kháng nấm cho quả tươi [9]

Trong y tế, chitosan có tác dụng làm màng chữa bỏng, tá dược độn trong làm cốm,

tá dược ổn định viên nén, thuốc trị viêm loét dạ dày tá tràng Hỗn hợp chitosan-collagen

làm giảm cholesterol trong máu, giảm sự hấp thụ lipid [37]

Trong công nghiệp in, chitosan làm chất keo cảm quang, trong công nghiệp nhuộm làm tăng độ màu vải nhuộm Trong nông nghiệp, oligochitosan làm thuốc tăng trưởng thực vật và kích thích gây tạo kháng sinh thực vật, thuốc diệt nấm bệnh cho thực

vật, gia tăng hệ số nhân và sinh khối tươi cho cây nuôi cấy mô [37]

Trong khoa học kỹ thuật, chitosan làm dung dịch tăng độ khuếch đại của kính hiển vi, xử lý nước thải công nghiệp và sinh hoạt: thu hồi ion kim loại, protein, phenol,

thuốc trừ sâu, thuốc nhuộm [37]…

Trong công nghiệp thực phẩm, chitosan làm phụ gia thực phẩm duy trì hương vị

tự nhiên, ổn định màu, nhũ tương, làm dày cấu trúc, màng bảo quản rau quả tươi, làm

trong nước quả ép, giữ màu sắc và hương vị tự nhiên của sản phẩm [37]

1.3.1.2 Giới thiệu một số loại quýt ở Việt Nam

Ở nước ta, quýt có nhiều giống, chủ yếu là:

- Quýt hồng: có trái tròn, dẹp 2 đầu, khi chín vỏ có màu cam vàng, thịt màu cam

hay vàng cam

dễ tách ra từng múi, cơm màu hồng nhạt, khi ăn vị ngọt và thanh

Hình 1.11 Quýt Phủ Quỳ [42]

- Quýt Hương Cần: một loại quả ngọt trồng nhiều ở xã Hương Toàn, thị xã

Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế, Việt Nam Quýt Hương Cần tên khoa học là Citrus

delicisa tenore, thuộc chi citrus, họ rutaceae, nằm trong danh mục nguồn “gien cây

trồng quý cần bảo tồn của Việt Nam” Ban hành theo QĐ số 80/2005/QĐ-BNN, ngày 5/12/2005 của Bộ NN-PTNT Việt Nam [38]

Ở Việt Nam có rất nhiều nơi trồng quýt nhưng quýt Hương Cần nổi tiếng nhờ được trồng trên đất phù sa của sông Bồ, thuộc Giáp Kiền, làng Hương Cần Người ta dùng phương pháp chiết cành để nhân giống giúp cho cây mới phát triển nhanh và không

bị thoái hóa giống sau nhiều năm [38]

Hình 1.12 Quýt Hương Cần [38]

Quýt Hương Cần có đặc điểm khác với các loại quýt khác là khi chín quả có màu vàng cam ở mặt quả và màu xanh lá cây ở phần cuống Vỏ xốp mỏng như giấy rất dễ bóc, khi bóc quýt có mùi thơm đặc trưng Các múi quýt dễ tách ra từng múi Cơm màu hồng nhạt, khi ăn vị ngọt và thanh Thời kì ra hoa từ tháng 3-4 âm lịch và quả chín bắt đầu thu hoạch là cuối tháng 7 nhưng để quả chín có phẩm chất tốt nhất là khoảng giữa tháng 8

âm lịch [38]

Cây quýt Hương Cần là đặc sản của Thừa Thiên Huế và đây là giống quýt ngon

có tính thích nghi cao có hiệu quả kinh tế Vì vậy, việc đầu tư phát triển có kế hoạch loại cây và quả này rất cần thiết

1.3.2 Đặc điểm hình thái [36]

Quýt là loại cây ăn trái lâu năm, được trồng chủ yếu ở các vùng khí hậu nhiệt đới

và cận nhiệt đới Quả có hình cầu, vỏ nhẵn bóng Khi chín thường có màu vàng xanh hoặc vàng da cam, có mùi thơm đặc trưng, vị biến đổi từ chua đến ngọt, tùy giống quýt

Nhìn chung, quả quýt được cấu tạo gồm 3 phần sau:

- Vỏ ngoài

Gồm lớp biểu bì với lớp cutin dày và các lỗ khí Bên dưới lớp biểu bì là lớp tế bào nhu mô vách mỏng, giàu lục lạp nên có thể quang hợp được khi trái còn xanh Trong giai đoạn chín, diệp lục tố sẽ bị phân hủy, nhóm sắc tố màu xanthophyl và carotene trở nên chiếm ưu thế, màu sắc trái thay đổi từ xanh sang vàng hoặc da cam Các túi tinh dầu nằm trong các mô, được giữ lại dưới sức trương của các tế bào xung quanh

- Vỏ giữa

Là phần phía trong kế với vỏ ngoài, đây là một lớp gồm nhiều tầng tế bào hợp thành, có màu trắng, đôi khi có màu vàng nhạt Các tế bào cấu tạo với những khoang gian bào rộng, chứa nhiều đường, tinh bột, vitamin C và pectin Khi trái còn non, lượng

pectin cao giữ vai trò quan trọng trong việc hút nước cung cấp cho quả

Chiều dày của phần vỏ giữa thay đổi theo loài trồng Phần mô này cũng còn tồn

tại ở giữa các màng múi nối liền vào vỏ quả, khi quả càng lớn thì trở nên xốp

- Vỏ trong

Gồm các múi trái được bao quanh bởi vách mỏng trong suốt Bên trong vách múi

có các sợi đa bào, phát triển và đầy dần dịch nước chiếm đầy các múi chỉ chừa lại một số khoảng trống để phát triển Như vậy vỏ trong cung cấp phần ăn được của trái với dịch

nước chứa đường, acid và khoáng chất với tỷ lệ tùy vào điều kiện canh tác và loài trồng

1.3.3 Giá trị dinh dưỡng của quýt

Quả quýt không những là một loại trái cây thông thường mà quýt còn có nhiều công dụng bất ngờ cho sức khỏe và đời sống của mọi người vì nó chứa nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho sức khoẻ con người như: acid hữu cơ, chất đạm, chất khoáng, tinh dầu, đường, pectin và một số vitamin như B1, B2, PP và đặc biệt là vitamin C có hàm lượng rất cao [7], [38], [41]

Theo số liệu Dinh dưỡng Quốc gia của Bộ Nông nghiệp Mỹ, giá trị dinh dưỡng của quả quýt chứa trong mỗi 100g quýt tươi như bảng sau:

Bảng 1.2 Thành phần dinh dưỡng trong 100g phần ăn được của quýt [7]

Các chất chính Giá trị dinh dưỡng Tỷ lệ phần trăm theo

Các chất chính Giá trị dinh dưỡng Tỷ lệ phần trăm theo

RDA (*) (%) Chất khoáng

cứ 100g quýt cung cấp 10% lượng đường cần thiết cho một ngày của một người Qua Bảng 1.2 cho thấy:

Hàm lượng nước: chiếm tỷ lệ lớn nhất 85,2%

Đường: chiếm 10%, trong đó bao gồm hàm lượng đường glucose, sucrose và fructose, và các polysaccarit như tinh bột, cenlulose, hemicenlulose Chủ yếu là đường đơn và đây là giá trị dinh dưỡng cao, nhờ khả năng hòa tan cao của đường đơn nên cơ quan tiêu hóa của người hấp thu tốt, tăng sự lưu thông của máu, tăng tính hoạt hóa trong quá trình oxy hóa năng lượng của các mô tế bào

Protein chiếm 1,5%, lipid 1%, còn lại là các khoáng chất, vitamin và các thành phần khác

Carotenoid là sắc tố tự nhiên tạo ra màu vàng, da cam, cho quả quýt Trong quýt, carotenoid tồn tại ở các dạng β-caroten, α-caroten, β-cryptoxanthin, và lutein-zeaxanthin Khi quá trình chín bắt đầu, các chất diệp lục chlorophyll (màu xanh lá cây) bị suy giảm và chất carotenoid (có màu vàng) bắt đầu được tổng hợp

1.3.4 Bệnh nhiễm trên quýt

- Bệnh thán thư: trên trái bệnh là những đóm nhỏ, tròn, vàng nhạt, sau lớn dẫn có

màu nâu đậm, vết bệnh hơi lõm vào và có thể nứt ra, trên vết bệnh có những vòng đồng

tâm là những bào tử có nấm màu đen Bệnh thán thư do nấm Colletotrichum acutatum hay Colletotrichum gloeosprioides hoặc cả hai gây ra [36]

- Bệnh đốm đen: trái có những chấm tròn có kích thước khoảng 1mm, xuất hiện trên vỏ của trái còn non, sau đó phát triển rộng dần ra, màu vàng nhạt, ở giữa có màu

xám, nếu nặng vết hòa lẫn nhau tạo thành mảng lớn Bệnh đốm đen do nấm Diaporthe

- Bệnh sẹo: vỏ trái nổi nhiều gai sần sùi, màu nâu xám, rời rạc hoặc nối lại thành

mảng lớn, bệnh do nấm Elsinoe fawcettii gây ra [36]

Hiện nay, tại Hương Cần, xã Hương Toàn, Thị xã Hương Trà có xuất hiện loại nấm bệnh gây hại làm cho quả quýt bị mốc có sợi màu trắng, chảy nước, khô cuống và rụng Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tiến hành phân lập và định danh để tìm ra loại nấm bệnh này

1.3.5 Những biến đổi của quýt và yếu tố ảnh hưởng trong thời gian bảo quản 1.3.5.1 Những biến đổi của quýt sau thu hoạch [4]

a) Biến đổi vật lý

- Sự thoát hơi nước: hiện tượng nước từ trong cơ thể quả thoát ra ngoài thông qua lớp khí khổng và lớp vỏ ngoài Đây là hiện tượng thường xuyên xảy ra trong quá trình bảo quản đặc biệt là trong quýt có chứa rất nhiều nước (chiếm 85%) Sự thoát hơi nước làm cho quả bị mất nước từ đó dẫn đến khô héo, giảm khối lượng của quả, giảm khả năng kháng khuẩn và làm giảm giá trị cảm quan Tốc độ mất nước của quả phụ thuộc vào một số yếu tố như là độ chín, độ chắc của vỏ, mức độ háo nước của hệ keo

trong tế bào, mức độ dập cơ học, độ ẩm, nhiệt độ môi trường xung quanh, thời gian và phương pháp bảo quản

- Giảm khối lượng tự nhiên do sự bay hơi nước và tổn hao các chất hữu cơ khi hô hấp Sự tổn hao chất dinh dưỡng do quả phải sử dụng chất dinh dưỡng (chủ yếu là đường) để duy trì sự sống sau khi ngắt khỏi cây mẹ do đó quả bị giảm hàm lượng chất khô sau thời gian bảo quản Trong bất cứ điều kiện bảo quản nào cũng không thể tránh khỏi hiện tượng hao hụt khối lượng tự nhiên mà chỉ có thể giảm hiện tượng này đến mức tối thiểu Vậy nếu muốn hạn chế giảm khối lượng tự nhiên của quả trong quá trình bảo quản cần hạn chế được hiện tượng bay hơi nước, làm cho quá trình hô hấp diễn ra chậm

- Sự sinh nhiệt: nhiệt được sinh ra trong quá trình bảo quản tươi là do hô hấp 2/3 lượng nhiệt đó được tải ra ngoài môi trường, 1/3 lượng nhiệt còn lại được dùng vào các quá trình trao đổi chất bên trong tế bào, quá trình bay hơi nước

Trong bảo quản cần duy trì các thông số nhiệt độ, độ ẩm tối ưu trong kho Khi nhiệt độ tăng kích thích cường độ hô hấp mạnh lên, từ đó đẩy mạnh chu trình: nhiệt độ tăng làm quá trình hô hấp tăng, sự phát triển của vi sinh vật tăng, lượng nhiệt sinh ra

lại tăng hơn nữa Đó là điều kiện dẫn đến hư hỏng quả nhanh chóng

b) Quá trình sinh lý, hóa sinh

- Sự hô hấp:

Hô hấp là quá trình oxi hóa chậm các chất hữu cơ phức tạp Dưới tác dụng của enzyme, các chất này phân giải thành các chất đơn giản hơn và giải phóng năng lượng Hầu hết các chất này đều có thể tham gia vào quá trình hô hấp trừ protein nhưng chủ yếu

là các chất đường - nhất là đường đơn Hô hấp làm giảm khối lượng tự nhiên và tiêu hao các chất dinh dưỡng của quả Quýt thuộc loại quả hô hấp thường hay hô hấp không đột biến, tùy theo điều kiện môi trường, quýt có thể hô hấp theo 2 phương thức:

Hô hấp hiếu khí: trong điều kiện có đủ oxy, hô hấp hiếu khí sẽ xảy ra, sản phẩm tạo thành là CO2.

C6H12O6 + O2 CH3COCOOH CO2 + H2O + Q

Hô hấp yếm khí: khi lượng oxy của môi trường không khí không đủ để tiến hành

hô hấp hiếu khí thì sẽ xảy ra hiện tượng hô hấp yếm khí, là hô hấp không có sự tham gia của oxy và tạo ra sản phẩm cuối cùng là rượu ethanol, CO

C6H12O6 + O2 CH3COCOOH acid lactic, acid acetic, rượu, butylic Khi thành phần không khí có khí O2 càng nhiều thì cường độ hô hấp càng cao và ngược lại khí O2 thấp, CO2 và N2 cao thì cường độ hô hấp bị ức chế

- Sự thay đổi thành phần hóa học

+ Glucid: thành phần thay đổi lớn và mạnh nhất trong khi bảo quản Trong thời gian bảo quản quả đã chín, đường được sử dụng trong quá trình hô hấp chuyển hoá thành năng lượng, hàm luợng đường bị giảm theo thời gian Các loại quả chưa chín hoặc tỷ lệ chín thấp thì tiếp tục chín trong quá trình bảo quản, tinh bột chuyển hóa thành đường, một phần đuợc sử dụng để sinh nhiệt và hô hấp, phần còn lại tích tụ trong quả làm tổng lượng đường trong quả tăng theo thời gian bảo quản Tuy nhiên, hàm lượng đường tăng do quá trình chuyển hóa tinh bột thành đường nhiều hơn so với việc giảm đi do quá trình hô hấp Khi lượng tinh bột chuyển hóa thành đường hết thì hàm lượng đường bắt đầu giảm

+ Acid hữu cơ: trong quả chín có chứa 0,5 – 1,0 % acid hữu cơ Acid hữu cơ thường gặp là acid citric Trong quá trình bảo quản, lượng acid hữu cơ giảm rõ rệt cả

về chất và lượng Điều này làm cho vị chua của quả giảm đi và vị ngọt tăng lên khi quả chín

+ Protopectin: trong quá trình quả chín, quả sẽ trở nên mềm do chất protopectin chuyển hóa thành pectin hoà tan làm quả trở nên mềm Vì vậy, khi thu hoạch cần phải xác định thời điểm quả chưa chín thích hợp Nếu quả còn quá xanh thì chất luợng quả không tốt, nếu quả chín quá thì khó bảo quản Khi quả chín quá, pectin bị phân hủy đến acid petic và rượu metanol làm cho quả bị nhũn, cấu trúc bị phá vỡ

+ Các chất màu, sắc tố: màu sắc của quả do chất chlorophyl và carotenoit quyết định Tuỳ theo mức độ chín mà màu xanh của quả mất dần do chlorophyl giảm và màu vàng, vàng cam tăng dần do hàm lượng carotenoit tăng Do đó tạo nên màu vàng cho quả quýt

+ Vitamin C: từ giai đoạn xanh già chuyển sang chín có nhiều loại vitamin tạo thành như vitamin B9, B15, P, K, tiền vitamin A,… đặc biệt hàm lượng vitamin C có tăng lên trong đầu quá trình bảo quản do hàm lượng đường tăng làm tăng quá trình chuyển hóa đường thành vitamin C Tuy nhiên, vitamin C lại dễ bị oxy hóa do không khí xâm nhập và quá trình khử của các mô bị phá hủy Do đó, trong quá trình bảo quản vitamin C thường giảm mạnh

+ Hương thơm: các chất thơm được tạo ra và tăng lên và tổng hợp trong quá trình chín sau thu hoạch như etse, rượu, aldehyd,… với hàm lượng rất nhỏ nhưng tạo cho quả có mùi thơm riêng

1.3.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian bảo quản quýt [4]

a Độ chín thu hái

Đối với quả thu hoạch quá sớm sẽ làm cho quả có mùi, vị kém, có thể quả sẽ không chín, trong khi thu hoạch muộn thì quá chín, thời gian lưu trữ không được lâu Khi thu hái, vận chuyển xa chúng ta lựa chọn quả quýt đã đạt độ chín kỹ thuật, quả vẫn

còn xanh nhưng thuần thục về mặt sinh lý thì có thể chín tiếp tự nhiên và có thể đạt đến chất lượng tối ưu

b Độ ẩm tương đối của không khí

Độ ẩm tương đối của không khí quyết định tốc độ bay hơi nước của quýt và có ảnh hưởng đến thời hạn bảo quản của quả quýt

+ Nếu độ ẩm tương đối môi trường không khí thấp thì cường độ hô hấp tăng, tốc

độ bay hơi nước càng cao, khối lượng riêng của quả giảm, bề mặt bị héo làm giảm giá trị cảm quan, trong tế bào thì nguyên sinh chất co lại làm ảnh hưởng đến quá trình trao đổi chất, giảm khả năng đề kháng bệnh lý của quýt trong quá trình bảo quản Tuy nhiên độ

ẩm tương đối môi trường thấp thì tạo ra môi trường không thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, làm hạn chế sự xuất hiện các loại bệnh

+ Nếu độ ẩm tương đối môi trường càng cao thì cường độ hô hấp, tốc độ bay hơi nước giảm nhưng đây là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, và nước có thể ngưng tụ trên bề mặt quả gây rối loạn hô hấp

độ khác nhau, nhiệt độ cao quá hay thấp quá đều ảnh hưởng đến phẩm chất và thời gian

tồn trữ

- Nhiệt độ tăng dẫn đến cường độ hô hấp tăng đến mức tối đa rồi giảm xuống

- Nhiệt độ càng thấp cường độ hô hấp càng giảm (5 – 250C)

Vì vậy, để có thể bảo quản được lâu ta nên hạ thấp nhiệt độ Vì giảm nhiệt độ

sẽ dẫn đến các hoạt động sinh lý, sinh hóa trong quả giảm và thời gian bảo quản được tăng lên

Tuy nhiên khi hạ thấp nhiệt độ xuống dưới điểm đóng băng thì dịch bào của quả

dễ bị đóng băng, và làm phá vỡ cấu trúc của quả Vì thế, chỉ nên bảo quản ở nhiệt độ thấp nhưng trên điểm đóng băng

d Thành phần không khí trong môi trường bảo quản

Thành phần khí của khí quyển tồn trữ có ảnh hưởng trực tiếp đến sự trao đổi chất

của quýt

Hàm lượng O2 càng cao, CO2, N2 càng thấp thì quá trình hô hấp càng cao và ngược lại Vậy muốn tăng khả năng bảo quản thì ta giảm O2 tăng CO2, N2 để hạn chế quá trình hô hấp

e Sự thông gió và thoáng khí

Thông gió là một phương pháp rất quan trọng nhằm ổn định các thông số cơ bản trong kỹ thuật bảo quản rau quả tươi Nhằm tạo ra môi trường khí quyển xung quanh nguyên liệu cũng thoáng như không gian tự do, tức là có nhiệt độ, độ ẩm, thành phần khí quyển trong khối nguyên liệu không khác với tự nhiên

Các thông số như: nhiệt độ, độ ẩm, thành phần không khí trong kho bảo quản luôn biến động Nguyên nhân biến động là do quá trình hô hấp, quá trình này là tất yếu

và các tác hại của chúng là tất yếu Vì vậy, quá trình thông gió và thoáng khí ảnh hưởng đến quá trình bảo quản quýt

f Các yếu tố vi sinh vật

Quýt sau thu hoạch dễ bị nhiễm các nấm, vi khuẩn gây bệnh dẫn đến hư hỏng: Bệnh thán thư, bệnh đốm đen, bệnh tàn lụi, bệnh thối quả màu xanh, bệnh sẹo [33]

1.3.5.3 Một số phương pháp xử lý và bảo quản quýt sau thu hoạch [4]

Để bảo quản và xử lý rau quả đặc biệt đối với họ quả có múi người ta sử dụng rất nhiều phương pháp chủ yếu:

- Bảo quản lạnh: hạ nhiệt độ môi trường bảo quản để hạn chế cường độ hô hấp và các quá trình sinh lý, sinh hóa xảy ra trong rau quả cũng như hoạt động của vi sinh vật của rau quả ngăn ngừa sự phát triển của vi sinh vật gây hại Nguyên lý này giúp bảo quản rau quả tươi dài ngày

- Bảo quản bằng cát: cát có tác dụng hấp thụ nhiệt độ, ẩm, CO2 thoát ra từ nguyên liệu khi bảo quản và ngăn chặn một phần sự xâm nhập của khí O2

Cho cát (đã sàng lọc, phơi khô) vào dụng cụ chứa như lu, hũ hoặc các thùng nhựa với độ dày lớp cát ở đáy khoảng 10cm, chọn trái cây cần bảo quản (không quá chín, không bị sâu, thối, khô ) rửa sạch để ráo đặt lên lớp cát Sau đó phủ lên một lớp cát dày 5-7cm và cứ thế làm tiếp một lớp cát, một lớp trái cây cho đến khi đầy thùng, trong đó lớp cát trên cùng cũng dày khoảng 10cm như lớp ở đáy

- Bảo quản bằng phương pháp hóa học:

+ Xử lý bằng ozon

+ Xử lý bằng chlorine

Sử dụng ở liều lượng cho phép nhằm kéo dài thời gian bảo quản Có tác dụng ức chế sinh trưởng trong nguyên liệu rau quả cũng như tiêu diệt vi sinh vật Để kéo dài thời gian bảo quản chủ yếu là dựa vào khả năng tiêu diệt vi sinh vật của hóa chất Tuy nhiên khi sử dụng hóa chất để bảo quản có thể gây ra những biến đổi về màu sắc, mùi vị của rau quả, đáng lo ngại hơn là có thể gây ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng

- Bảo quản bằng điều chỉnh khí quyển:

+ Bảo quản trong khí quyển được kiểm soát: thành phần của khí xung quanh thực phẩm hô hấp được giám sát và kiểm soát liên tục Phòng bảo quản kín, lạnh hoặc không lạnh, có hệ thống thông gió tốt và cung cấp các khí O2, CO2, N2 với thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm và các khí này được đo, kiểm soát một cách chặt chẽ

+ Bảo quản trong khí quyển cải biến hay vi khí quyển

- Phương pháp xử lý nước nóng: ở nhiệt độ nhất định nào đó có thể ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây hại cho mô thực vật Việc xử lý nước nóng sẽ tác động đến hoạt tính các enzyme oxy hóa tốc độ của các phản ứng sinh hóa xảy ra trong tế bào sống của quả Làm ức chế quá trình sinh tổng hợp etylen trong quả từ đó kéo dài thời gian bảo quản

- Phương pháp tạo màng:

+ Bảo quản bằng bao gói khí quyển biến đổi (thường gọi tắt là MAP): Phương pháp này dựa vào khả năng bán thấm của bao bì, tạo môi trường bảo quản tốt nhất, bên trong bao bì tồn tại sự cân bằng lượng khí oxy đi vào, khí cacbonic đi ra và khuếch tán một lượng hơi nước qua màng chất dẻo Ở một nhiệt độ nhất định hai loại khí sẽ đạt tới một trạng thái hoàn hảo Khi tốc độ thấm khí qua màng chất dẻo cân bằng với tốc độ hô hấp thì khí CO2 tăng lên và O2 giảm là môi trường tiểu khí hậu rất tốt có tác dụng kéo dài thời hạn bảo quản, rau quả sẽ hạn chế hô hấp Có hai dạng bao gói là bao gói chân không

và bao gói trao đổi khí

+ Bảo quản hoa quả bằng lớp màng phủ ăn được: một lớp vật liệu mỏng được phủ trên bề mặt sản phẩm để thay thế lớp sáp bảo vệ tự nhiên và cung cấp một lớp chắn ẩm, oxy cho thực phẩm Các lớp phủ này được tạo trực tiếp trên bề mặt hoa quả bằng cách nhúng, phun hay quét để tạo ra một khí quyển biến đổi (MAP) Lớp màng bán thấm tạo thành trên bề mặt hoa quả sẽ giảm bớt quá trình hô hấp và kiểm soát sự mất độ ẩm cũng

như cung cấp các chức năng khác

1.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU MÀNG BẢO QUẢN THỰC PHẨM Ở NƯỚC

TA VÀ THẾ GIỚI

Ngày nay, an toàn thực phẩm luôn là một vấn đề nóng và nhận được nhiều sự quan tâm của các cơ quan quản lý nhà nước lẫn người dân, việc các thực phẩm sử dụng hóa chất bảo quản, trái cây, rau quả sử dụng hóa chất bảo quản giữ tươi lâu hơn, nhưng những hóa chất bảo quản này rất có hại cho sức khỏe người tiêu dùng, vì lợi nhuận bất chấp tác hại của chúng người buôn bán vẫn sử dụng Việc sử dụng những sản phẩm sạch, các chế phẩm sinh học để bảo quản sản phẩm đang được sự quan tâm hàng đầu của các nhà nghiên cứu khoa học

1.4.1 Tình hình nghiên cứu màng bảo quản thực phẩm ở thế giới

Ở thế giới đã ứng dụng nhiều loại màng trong bảo quản thực phẩm như màng chitosan – gelatin, màng từ tinh bột ngô và nano bạc … Năm 2005, Chien Po-Jung và cộng sự đã ứng dụng màng chitosan vào bảo quản quả vải và nhãn cho thấy quả vải và quả nhãn ít bị biến nâu hơn quả không dùng chitosan [16]

Năm 2005, Karasavses và cộng sự, đã nghiên cứu màng chitosan làm bao gói để bảo quản cá và các sản phẩm từ cá Người ta dùng chitosan chiết rút từ tôm, ghẹ làm màng bao gói thì thấy màng chitosan chiết rút từ tôm có độ dày, độ bền kéo, độ đàn hồi cao nhất Màng chitosan giúp cho sản phẩm giữ nước rất tốt và giữ được các đặc tính tự nhiên của sản phẩm Trong những năm gần đây, nhóm tác giả Hadar Arnon (2014) đã nghiên cứu chế tạo thành công màng chitosan có bổ sung phụ gia thực phẩm CMC (carboxymethyl cellulose) để kéo dài thời gian bảo quản cũng như ổn định được chất lượng của các loại quả có múi Năm 2015, Dai và cộng sự nghiên cứu tạo màng tinh bột ngô có bổ sung các hạt nano tinh bột khoai môn và ứng dụng trong kỹ thuật bảo quản thực phẩm [17]

1.4.2 Tình hình nghiên cứu màng bảo quản thực phẩm ở nước ta

Từ những năm trước, Trần Thị Luyến cựu giảng viên trường Đại học Thủy Sản Nha Trang đã nghiên cứu thành công màng sinh học chitosan từ phế phẩm vỏ cua, ghẹ, tôm trong việc bảo quản nông sản Năm 2009, Nguyễn Thị Hạnh ứng dụng bảo quản quả cam và hồng từ dung dịch chitosan [5] Nghiên cứu ứng dụng màng chitosan - nano bạc trong bảo quản nhằm nâng cao chất lượng thanh long sau thu hoạch đã được nhóm nghiên cứu Phạm Thị Hà Vân và cộng sự công bố vào năm 2017 [12] Bên cạnh những tác dụng ưu việt được tạo ra từ chitosan, tinh bột sắn là một trong những nguồn vật liệu

rẻ tiền, có khả năng phân hủy sinh học được ứng dụng để sản xuất tạo màng film bao gói thực phẩm và bảo quản trái cây Hoàng Bình (2005) nghiên cứu chế tạo thành công vật liệu siêu hấp thụ nước từ tinh bột sắn [3] Năm 2008, tại Đại học Bách khoa Đà nẵng, Võ

Văn Quốc Bảo và cs nghiên cứu màng tinh bột sắn có bổ sung polyethylene glycol để tăng khả năng chịu lực của màng và đã ứng dụng bao gói một số sản phẩm bánh kẹo truyền thống [2] Gần đây, nhóm tác giả Võ Văn Quốc Bảo và cộng sự (2018) đã nghiên cứu chế tạo màng kháng khuẩn từ nano bạc kết hợp tinh bột sắn tạo thành chế phẩm dung dịch bảo quản trái cây [31]

1.4.3 Tính mới của đề tài

Trong nghiên cứu này chúng tôi góp phần đa dạng hóa phương pháp bảo quản quýt bằng chế phẩm sinh học từ nguyên liệu tự nhiên (Chitosan) kết hợp với nano kim loại bạc nhằm kháng một số nấm gây bệnh trên quả quýt, đồng thời kéo dài thời gian lưu

trữ quả