Tải bản đầy đủ

Nghiên cứu tạo chế phẩm chitosan – nano bạc ứng dụng trong bảo quản quả sau thu hoạch (tt)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

LƯƠNG HÙNG TIẾN

NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM CHITOSAN – NANO BẠC
ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN QUẢ SAU THU HOẠCH

Ngành: Công nghệ Thực phẩm
Mã số: 9540101

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Hà Nội1 - 2019


Công trình được hoàn thành tại:
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Hồ Phú Hà
GS. TS. Ngô Xuân Bình


Phản biện 1: PGS.TS. Hoàng Thị Lệ Hằng
Phản biện 2: PGS.TS. Phí Quyết Tiến
Phản biện 3: PGS.TS. Trần Thị Định
Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:
1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội
2. Thư viện Quốc gia Việt Nam
2


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của luận án
Sản xuất trái cây đóng vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp ở Việt
Nam. Các số liệu thống kê cho thấy, cây ăn quả phát triển đều hàng năm về cả
diện tích, sản lượng và giá trị xuất khẩu. Các loại cây ăn quả chính ở Việt bao
gồm chuối, cam, quýt, nhãn, vải, xoài, thanh long, bưởi, sầu riêng và chôm chôm.
Tuy nhiên, ở Việt Nam, tổn thất sau thu hoạch rau quả tươi là cao (trung bình
hàng năm 25 – 30%). Chính vì vậy, cần ứng dụng công nghệ bảo quản duy trì về
chất lượng và số lượng rau củ quả sau thu hoạch.
Các phương pháp bảo quản rau quả hiện nay trên thế giới dựa vào hai nguyên
lý chính: hạn chế biến đổi do vi sinh vật và hạn chế biến đổi sinh lý bất lợi. Đến
nay, trên thế giới có nhiều phương pháp bảo quản rau quả tươi phổ biến gồm hạn
chế các biến đổi sinh lý của rau củ quả gồm: khí quyển kiểm soát (CA), khí quyển
điều chỉnh (MA), phủ màng; hạn chế hoạt động của vi sinh vật gồm: xử lý hóa
chất, nhiệt độ. Nghiên cứu của nhóm tác giả là một biến thể của MA, lớp màng
tạo ra trên bề mặt quả là một loại bao bì có tác dụng điều chỉnh sự trao đổi khí
qua màng dẫn tới làm chậm quá trình hô hấp tạo ra những biến đổi sinh lý cho
bảo quản rau quả.
Trong các hợp chất tự nhiên thì Chitosan đặc biệt được quan tâm do là
polyme tự nhiên, có khả năng tạo màng, hạn chế trao đổi khí O2 tốt, có khả năng
kháng khuẩn tự nhiên, đồng thời màng tạo ra bởi chitosan có đặc tính bền nước,
dễ áp dụng trên đối tượng rau củ quả. Tại Việt Nam, chitin (chitosan là sản phẩm
deacetyl hóa chitin) là chất thải của công nghiệp chế biến thủy sản. Vì vậy, nếu
khai thác và sử dụng hiệu quả chitosan không chỉ có lợi cho tận dụng tài nguyên
mà còn xử lý ô nhiễm môi trường. Hiện nay, chitosan đang được sử dụng với tính
chất tạo màng là chính. Các nghiên cứu trên thế giới có xu hướng ứng dụng là tạo
ra các chế phẩm từ chitosan có bổ sung các chất hóa học diệt vi sinh vật để tăng
hiệu quả ứng dụng.
Trong số các chất hóa học, chất diệt nấm tự nhiên, gần đây được sử dụng
nhiều là các hợp chất nano như: nano Ag, TiO2,... Nano Bạc có đặc tính kháng vi
sinh vật cao, sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp, môi trường, y tế,
thực phẩm. Đã có nhiều nghiên cứu chứng minh nano bạc tiêu diệt nhiều loại vi
sinh vật gây thối hỏng rau củ quả. Tại Việt Nam đã có những nghiên cứu riêng rẽ
về tác dụng của chitosan và nano bạc, nhưng chưa có nhiều công bố về tác dụng
phối hợp của hai hoạt chất, đặc biệt là trong lĩnh vực bảo quản rau quả.
Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu tạo chế
phẩm chitosan – Nano Bạc ứng dụng trong bảo quản quả sau thu hoạch”.
2. Mục tiêu nghiên cứu
 Nghiên cứu tạo ra chế phẩm chitosan – nano bạc, có khả năng ứng dụng trong
công nghệ thực phẩm, đồng thời đánh giá được khả năng kháng vi sinh vật gây
1


bệnh, gây hư hỏng điển hình.
 Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm phối hợp chitosan – nano bạc trong bảo quản
quả sau thu hoạch, hướng tới sử dụng rộng rãi chế phẩm trong các lĩnh vực thực
phẩm, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, nâng cao sức khỏe cộng đồng.
3. Nội dung nghiên cứu
ND 1: Nghiên cứu chế tạo và tinh sạch chế phẩm chitosan, chế tạo chế phẩm nano
bạc và đánh giá khả năng kháng vi sinh vật của từng chế phẩm thu được.
ND 2: Nghiên cứu phương pháp phối hợp chitosan – nano bạc nhằm nâng cao
hiệu quả kháng vi sinh vật và xác định khả năng kháng vi sinh vật của chế phẩm.
ND 3: Ứng dụng chế phẩm phối hợp chitosan-nano bạc trong bảo quản thực phẩm
(Vải thiều Lục Ngạn, cam sành Hà Giang và bưởi Diễn).
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
4.1. Ý nghĩa khoa học
- Tạo ra chế phẩm chitosan – nano bạc có khả năng kháng vi sinh vật và tạo màng
bảo quản
- Chế phẩm chitosan - nano bạc có hiệu quả kéo dài thời gian bảo quản quả vải,
cam, bưởi Diễn
4.2. Giá trị thực tiễn
- Tạo ra chế phẩm màng chitosan – nano bạc hiệu quả kéo dài thời gian bảo quản
một số loại quả như quả vải, cam, bưởi Diễn, có tiềm năng ứng dụng đối với các
nông sản, thực phẩm khác.
5. Những điểm mới của luận án
- Đây là công trình đầu tiên tại Việt Nam tạo ra chế phẩm chitosan– nano bạc có
khả năng kháng vi sinh vật và ứng dụng trong bảo quản quả sau thu hoạch.
- Đây là công trình đầu tiên tại Việt Nam ứng dụng chế phẩm chitosan-nano bạc
trong bảo quản quả vải thiều, cam sành Hà Giang, bưởi Diễn đạt được thời gian
bảo quản lần lượt từ 25 – 90 ngày, bảo đảm an toàn cho sức khỏe người sử dụng.
6. Bố cục của luận án
Luận án được trình bày trong 118 trang với 26 bảng và 60 hình. Mở đầu (3 tr.);
Chương 1. Tổng quan (27 tr.); Chương 2. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
(15 tr.); Chương 3. Kết quả và thảo luận (69 tr.); Kết luận và kiến nghị (2 tr.); 183
tài liệu tham khảo và phần phụ lục.
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1.1 Đặc điểm của chitin/chitosan bao gồm 05 tiểu mục. 1.1.1 Chitosan 1.1.2 Sản
xuất chitosan bao gồm phương pháp hoá học, sinh học và kết hợp phương pháp
hoá học-sinh học cũng như tình hình nghiên cứu tại Việt Nam 1.1.3 Các tính chất
của chitosan bao gồm tính chất vật lý, hoá học và sinh học 1.1.4. Đặc tính kháng
vi sinh vật của chitosan giới thiệu về khả năng kháng vi sinh vật, các yếu tố ảnh
hưởng và cơ chế kháng vi sinh vật của chitosan 1.1.5. Ứng dụng của chitosan
trong bảo quản rau quả tươi.
2


1.2. Tổng quan về nano bạc bao gồm 05 tiểu mục 1.2.1 Giới thiệu về công nghệ
nano 1.2.2 Tính chất lý học của hạt nano bạc 1.2.3 Tổng hợp hạt nano bạc 1.2.4
Đặc tính kháng vi sinh vật của nano bạc bao gồm khả năng kháng, các yếu tố ảnh
hưởng và cơ chế kháng vi sinh vật của nano bạc 1.2.5 Ứng dụng của nano bạc
trong bảo quản rau quả tươi
1.3. Ứng dụng của nano bạc kết hợp với các loại màng và màng chitosan
trong bảo quản thực phẩm bao gồm 04 tiểu mục 1.3.1 Ứng dụng của nano bạc
kết hợp với màng polyme không phân hủy sinh học 1.3.2 Ứng dụng của nano bạc
kết hợp với màng polymer phân hủy sinh học 1.3.3 Ứng dụng của nano bạc kết
hợp với màng chitosan trong bảo quản thực phẩm 1.3.4 Sự giải phóng nano bạc từ
màng bao vào thực phẩm
1.4. Giới thiệu một số loại quả sử dụng trong nghiên cứu và phương pháp
bảo quản quả tại Việt Nam bao gồm 02 tiểu mục 1.4.1 Tình hình sản xuất và
xuất khẩu quả tại Việt Nam, giới thiệu về các loại quả dùng trong nghiên cứu
(vải, cam, bưởi) và những biến đổi của quả sau thu hoạch 1.4.2 Một số phương
pháp bảo quản quả sau thu hoạch bao gồm công nghệ (CN) bảo quản bằng
phương pháp xử lý nhiệt, CN bảo quản trong môi trường thay đổi thành phần khí
quyển và CN bảo quản bằng hoá chất.
CHƯƠNG II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu nghiên cứu
Phế liệu tôm sú được lấy từ Công ty cổ phần xuất nhập khẩu thủy sản Thành phố
Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh và bảo quản ở -20oC cho đến khi sử dụng.
Chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu bao gồm:
Vi khuẩn: Escherichia coli ATCC 25922, Salmonella enterica subsp. enterica
Typhimurium ATCC 14028, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Bacillus
cereus ATCC 13061; Lactobacillus plantarum NCDN4 được cung cấp bởi Bộ
môn Công nghệ sinh học Vi sinh-Viện Công nghiệp Thực phẩm
Nấm men: Saccharomyces cerevisiae từ chế phẩm CK S102 (Springer Oenologie)
và hai chủng Saccharomyces sp. BM, Pichia từ PTN Bộ môn Vi sinh-Hóa sinhSinh học phân tử, Viện CNSH – CNTP, ĐHBKHN.
Nấm mốc: Asperillus niger D15 (PTN Bộ môn Vi sinh-Hóa sinh-Kỹ thuật di
truyền, Viện CNSH-CNTP, ĐH Bách Khoa Hà Nội) và Penicillium digitatum,
Penicillium expansum, Alternaria sp. (Viện vi sinh vật và công nghệ sinh học,
ĐH Quốc Gia Hà Nội).
Các loại quả sử dụng trong nghiên cứu bao gồm: Vải Lục Ngạn (Bắc Giang),
Cam Sành Hà Giang, và Bưởi Diễn.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Nội dung và phương pháp thực nghiệm
2.2.1.1. Phương pháp tạo chế phẩm chitosan
2.2.1.2. Phương pháp tinh sạch chitosan
2.2.1.3. Phương pháp tạo nano bạc và xác định tính chất hạt bằng SEM, TEM
3


2.2.1.4.Phương pháp xác định khả năng kháng vi sinh vật của chế phẩm chitosan
2.2.1.5. Phương pháp xác định hoạt tính kháng vi sinh vật của nano bạc
2.2.1.6. Phương pháp xác định hoạt tính kháng vi sinh vật của chế phẩm chitosannano bạc
2.2.1.7. Phương pháp ứng dụng chế phẩm phối hợp chitosan – nano bạc trong bảo
quản vải thiều, cam và bưởi
Tiến hành bố trí thí nghiệm như sau:
a. Thí nghiệm 1: Nghiên cứu các chế độ tiền xử lý tới nguyên liệu
Mục đích của thí nghiệm là tìm ra chế độ (CĐ) tiền xử lý tốt nhất đánh dấu là
CĐ* và được sử dụng trong các thí nghiệm tiếp theo.
Đối với quả vải, sử dụng 4 CĐ bao gồm: CĐ1-V: xử lý axit citric 5% trong 2
phút; CĐ2-V: Xử lý axit HCl 1% trong 2 phút; CĐ3-V: chần 40oC trong 30 phút,
sau đó ngâm nước đá; ĐC-V: Đối chứng (không xử lý).
Đối với quả cam, sử dụng 3 CĐ, bao gồm: CĐ1-C: Chần trong nước 48oC trong
thời gian 4 phút; CĐ2-C: Dùng khăn vải lau sơ bộ bề mặt quả cam, sau đó nhúng
CaCl2 1% trong 3 phút; ĐC-C: Đối chứng.
Đối với quả bưởi, sử dụng 3 CĐ, bao gồm: CĐ1-B: Xử lý bằng nước sạch, quét
vôi cuống bưởi; CĐ2-B: làm sạch, sau đó nhúng CaCl2 1% trong 3 phút, quét vôi
cuống; ĐC-B: Đối chứng.
b. Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm chitosan – nano bạc đến thời
gian bảo quản
Mục đích của thí nghiệm là tìm ra công thức (CT) phối hợp nồng độ chitosannano bạc tốt nhất và để sử dụng cho thí nghiệm tiếp theo.
CT thí nghiệm: CĐ* + nồng độ chế phẩm chitosan – nano bạc
Đối với quả vải, sử dụng 7 CT bao gồm: CT1-V: chitosan 0,75%-nano bạc 1,5625
ppm; CT2-V: chitosan 0,75%-nano bạc 3,125 ppm; CT3-V: chitosan 1,0%-nano
bạc 0,391 ppm; CT4-V: chitosan 1,0%-nano bạc 0,78125 ppm; CT5-V: chitosan
1,0%-nano bạc 1,5625 ppm; CT6-V: chitosan 1,0%-nano bạc 3,125 ppm; ĐC-V:
Đối chứng.
Đối với quả cam, sử dụng 6 CT, bao gồm: CT1-C: chitosan 0,75%-nano bạc
3,125ppm; CT2-C: chitosan 1,0%-nano bạc 3,125ppm; CT3-C: chitosan 1,25%nano bạc 3,125ppm; CT4-C: chitosan 1,5%-nano bạc 3,125ppm; CT5-C: chitosan
2,0%-nano bạc 3,125ppm; ĐC-C: Đối chứng.
Đối với quả bưởi, sử dụng 6 CT, bao gồm: CT1-B: chitosan 0,75%-nano bạc
3,125ppm; CT2-B: chitosan 1,0%-nano bạc 3,125ppm; CT3-B: chitosan 1,25%nano bạc 3,125ppm; CT4-B: chitosan 1,5%-nano bạc 3,125ppm; CT5-B: chitosan
2,0%-nano bạc 3,125ppm; ĐC-B: Đối chứng.
Pha các công thức với nồng độ như trên sau đó tiến hành nhúng quả đã xử lý vào
dung dịch đã pha và để khô trong điều kiện bình thường.
c. Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới thời gian bảo quản
Mục đích của thí nghiệm là tìm ra nhiệt độ thích hợp kéo dài thời gian bảo
quản, giảm thiểu tối đa tổn thất về chất lượng cũng như số lượng. Kết hợp hai thí
4


nghiệm trên sau đó tiến hành bảo quản quả tại 3 khoảng nhiệt độ: 25 – 30oC, 10 –
12oC và 3 – 5oC.
Mỗi CĐ, CT và khoảng nhiệt độ bảo quản 50 quả đối với vải và 20 quả đối
với cam và bưởi và lặp lại thí nghiệm 3 lần.
2.2.2. Phương pháp phân tích
2.2.2.1. Xác định độ deacetyl của chitosan bằng phương pháp UV
2.2.2.2. Xác định độ nhớt của chitosan
2.2.2.3. Xác định độ hòa tan của chế phẩm chitosan thô
2.2.2.4. Tỷ lệ hao hụt
2.2.2.5. Phân tích hàm lượng axit tổng số bằng phương pháp trung hòa
2.2.2.6. Xác định màu của quả
2.2.2.7. Xác định hàm lượng đường và chất khô tổng số
2.2.2.8. Xác định lượng tồn dư nano bạc trong quả vải bằng phổ hấp thụ nguyên
tử AAS
2.2.2.9. Phương pháp xác định tro, protein
2.2.2.10 . Phương pháp xử lý thống kê
CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Một số cải tiến trong quá trình sản xuất chitosan tinh khiết để làm
nguyên liệu cho chế tạo chế phẩm chitosan-nano bạc

Hình 3.1. Quy trình sản xuất chitosan sinh học
5


3.1.1. Phương pháp tạo chế phẩm chitosan có độ deacetyl hoá cao
Chitin được tạo từ phết liệu tôm bằng phương pháp sinh học đã được nghiên
cứu kết hợp với đề tài KC07.TN01/11-15-16 và dự án sản xuất thử nghiệm cấp bộ
mã số B2014-01-08DA mà tác giả là thành viên chính. Kết quả nghiên cứu cho
thấy nhiệt độ deacetyl cao sẽ rút ngắn thời gian deacetyl và cho độ DDA cao hơn.
Tuy nhiên nhiệt độ cao làm cho chitin có màu ngả vàng. Quá trình deaxetyl tại
121oC trong 20 phút 2 lần để ứng dụng vào quy trình sản xuất chitosan. Quy trình
sản xuất chitosan được giới thiệu ở hình 3.1.
3.1.2. Đặc tính chế phẩm chitosan tinh sạch
Chitosan thô có độ DDA 89% được sản xuất bằng phương pháp sinh học được
làm sạch theo 2 phương pháp: sấy đông khô (CA1) và sấy đối lưu (CA2). CA1,
CA2 tinh sạch đều có DDA lớn hơn 93%, có màu trắng sáng
3.1.3. Khả năng kháng vi sinh vật của chitosan
3.1.3.1. Ảnh hưởng của pH đệm pha chitosan đến khả năng phát triển của vi
sinh vật
Hoạt động kháng khuẩn của chitosan bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi pH. Nghiên
cứu tiến hành xác định ảnh hưởng của pH đệm đến khả năng phát triển của vi sinh
vật, từ đó lựa chọn được giá trị pH đệm thích hợp để pha loãng chitosan cho
nghiên cứu. Từ kết quả thực nghiệm chúng tôi lựa chọn chitosan dạng rắn được
pha trong đệm acetat pH 5,5 đối với vi khuẩn E. coli, S. Typhimurium và B.
cereus; pH 6,5 đối với vi khuẩn S. aureus; pH 5 đối với nấm men S. cerevisiae,
Saccharomyces sp. BM và Pichia sp.; và nấm mốc A. niger, P. digitatum, P.
expansum, Alternaria sp. thì không ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật.
3.1.3.2. Khả năng kháng vi khuẩn của chitosan
Hoạt tính kháng vi khuẩn của chitosan được xác định theo phương pháp đối
kháng trong dịch nuôi cấy lỏng.
Bảng 3.1: Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC, %) của chitosan đối với vi khuẩn

Vi khuẩn
E. coli
S. Typhimurium
S. aureus
B. cereus

CA1
0,25  0
0,25  0
0,0156  0
0,25  0

CA2
0,0625  0
0,0625  0
0,0156  0
0,375  0

Bảng 3.1 cho thấy hai chế phẩm chitosan thể hiện khả năng kháng đối với cả
4 vi khuẩn kiểm định, vi khuẩn Gram (+) nhạy cảm với chitosan hơn so với vi
khuẩn Gram (-). Chitosan CA2 có khả năng kháng khuẩn tốt hơn CA1 do sự khác
nhau về DDA và khối lượng phân tử trung bình.
3.1.3.3. Khả năng kháng nấm men của chitosan
Kết quả về khả năng kháng nấm men của hai chế phẩm chitosan được thể
hiện trên bảng 3.2. Hai loại chitosan đều ức chế hiệu quả ba nấm men nghiên cứu,
chitosan CA2 có khả năng kháng nấm men tốt hơn CA1.
6


Bảng 3.2: Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC, %) của chitosan đối với nấm men

Nấm men
CA1
CA2
S. cerevisiae
0,25  0
0,125  0
Saccharomyces sp. BM
0,25  0
0,125  0
Pichia
0,0625  0
0,03125  0
3.1.3.4. Khả năng kháng nấm mốc của chitosan
Kết quả về khả năng kháng nấm mốc A. niger, P. digitatum, P. expansum và
Alternaria sp của chitosan được thể hiện trong bảng 3.3. Chitosan không ức chế
hoàn toàn được sự phát triển của bào tử nấm mốc.
Bảng 3.3: Nồng độ diệt nấm tối thiểu (MFC, %) của chitosan đối với nấm mốc

Chủng vi sinh vật
CA1
CA2
A. niger
1,5  0
1,0  0
P. digitatum
2,0  0
2,0  0
P. expansum
2,0  0
2,0  0
Alternaria sp.
2,0  0
2,0  0
Khả năng kháng vi sinh vật của chitosan phụ thuộc nhiều yếu tố, bao gồm các
điều kiện bên ngoài (vi sinh vật đích, tính chất của môi trường, pH, nhiệt độ, …),
và các yếu tố bên trong (trọng lượng phân tử, và mức độ polyme hóa và mức độ
DDA). Sự có mặt của các ion kim loại như K+, Na+, Mg2+, … cũng ảnh hưởng
đến đặc tính kháng khuẩn của chitosan.
Nghiên cứu lựa chọn chế phẩm chitosan CA2 (sấy đối lưu 50oC) để thực hiện
các nghiên cứu tiếp theo.
3.2. Một số cải tiến trong quá trình tổng hợp keo nano bạc làm nguyên liệu
cho chế tạo chế phẩm chitosan-nano bạc
3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến đặc tính của dung dịch keo nano bạc
Nhiệt độ khử bạc được điều chỉnh trong dải 80; 85; 90oC và kết quả cho thấy
nhiệt độ ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất của hạt keo nano bạc. Nhiệt độ 85oC được
lựa chọn do ở nhiệt độ này, hạt nano bạc tạo ra có kích thước nằm trong khoảng
20 – 60 nm theo yêu cầu của nghiên cứu (Hình 3.2).
3.2.2. Ảnh hưởng của tốc độ nhỏ dịch đến tính chất của hạt nano bạc

Hình 3.2. Dung dịch keo nano
bạc ở nhiệt độ khử 85oC

Hình 3.3: Nano bạc
nhỏ TSC 10 phút
7

Hình 3.4: Nano bạc nhỏ
TSC 45 phút


Thời gian nhỏ dịch TSC ảnh hưởng đến quá trình hình thành kích thước hạt và
phân bố hạt. Khi thời gian nhỏ dịch 10 phút, các hạt nano bạc tạo thành những
đám lớn (hình 3.3). Khi thời gian nhỏ dịch 45 phút, các hạt nano bạc tách rời
nhau, hạt nano bạc được phân tán một cách đồng đều trong dung dịch, TSC bao
quanh hạt nano bạc rời rạc giúp giảm xu hướng kết lại thành khối (hình 3.4).
3.2.3. Một số đặc tính của hạt nano bạc

Hình 3.5: Nồng độ khác nhau
của dung dịch nano bạc

Hình 3.6: Phổ UV-vis của
dung dịch hạt nano bạc

Hình 3.7: Ảnh chụp
TEM của nano bạc

Quá trình chế tạo sử dụng TSC làm tác nhân khử, bọc hạt nano bạc. Dung dịch
hạt có màu vàng sậm đồng nhất, không xuất hiện kết tủa trong thời gian lưu trữ
sau 1 tháng (hình 3.5). Dung dịch bạc sau khi chế tạo có nồng độ 100 ppm.
Cường độ hấp thụ của dung dịch hạt nano bạc có đỉnh hấp thụ là 425 nm, kích
thước hạt tương đối đồng đều trong khoảng 20-60 nm, hạt phân tán đều trong
dung dịch (hình 3.6, hình 3.7). Do vậy, nghiên cứu lựa chọn chế tạo dung dịch
nano bạc theo phương pháp chậm (tốc độ nhỏ dịch 10s/giọt/0,02 mL tương ứng
thời gian 45 phút).
3.2.2. Khả năng kháng vi sinh vật của nano bạc
Nano bạc có khả năng kháng lại vi khuẩn và nấm men kiểm nghiệm với giá
trị MIC dao động từ 6,25 – 12,5 ppm (Bảng 3.4). Giá trị MFC đối với nấm mốc là
50 ppm (Bảng 3.5). Tương tự như chitosan, nano bạc thể hiện khả năng kháng
khuẩn tốt hơn đối với Gram (+) so với Gram (-), nguyên nhân là do sự khác biệt
về thành tế bào vi khuẩn (Zhang và cs. 2017).
Bảng 3.4: MIC của nano bạc đối với vi khuẩn và nấm men

Vi sinh vật
MIC (ppm)
E. coli
12,5  0
S. Typhimurium
12,5  0
S. aureus
6,25  0
B. cereus
12,5  0
S. cerevisiae
12,5  0
Saccharomyces sp. BM
12,5  0
Pichia
6,25  0
Các ion bạc được giải phóng ra từ bề mặt các hạt nano bạc tương tác với
peptidoglycan, thành phần cấu tạo nên thành tế bào của vi khuẩn, dẫn đến phá
hủy chức năng của thành tế bào. Do đó, nano bạc ức chế quá trình vận chuyển các
ion như Na+ và Сa2+ qua màng tế bào, ngăn cản quá trình trao đổi chất. Nano bạc
8


đồng thời có khả năng ức chế và vận chuyển oxy của chúng vào bên trong tế bào
vi khuẩn (Zhang và cs. 2017). Nano bạc cũng có thể tích tụ trên màng tế bào vi
khuẩn gây ra sự gia tăng đáng kể tính thấm màng, dẫn đến sự rò rỉ các chất nội
bào. Đồng thời các hạt bạc có kích thước nhỏ chui vào trong tế bào, kết hợp với
các enzym hay ADN gây bất hoạt enzym hoặc làm thay đổi cấu trúc ADN của tế
bào vi sinh vật dẫn đến gấy chết tế bào.
Bảng 3.5: Khả năng kháng nấm mốc (MFC, ppm) của nano bạc

Chủng nấm mốc
MFC (ppm)
A. niger D15
50
P. digitatum
50
P. expansum
50
Alternaria sp.
50
3.3. Tạo chế phẩm chitosan-nano bạc và xác định đặc tính của chế phẩm
3.3.1. Đặc tính của chế phẩm chitosan-nano bạc
Công thức phối trộn chitosan - nano bạc được thể hiện ở bảng 3.6.
Bảng 3.6: Công thức phối trộn phức hợp chitosan – nano bạc

Công thức
CT1
CT2
CT3
CT4
ĐC
phối trộn
Chitosan
½ MIC
½ MIC
MIC
MIC
0
Nano bạc
½ MIC
MIC
½ MIC
MIC
0
Nồng độ cuối
¼ MIC
¼ MIC
½ MIC
½ MIC
cùng phức
chitosan + chitosan + chitosan + chitosan +
0
chitosan¼ MIC
½ MIC
¼ MIC
½ MIC
nano bạc
nano bạc
nano bạc
nano bạc
nano bạc
Chế phẩm chitosan – nano bạc tạo ra có màu vàng trong, không vẩn đục,
dịch đồng đều về cấu trúc (hình 3.8). Các hình ảnh TEM thu được cho thấy hạt
nano bạc bám trên bề mặt của chitosan, phân bố đều trong chế phẩm, không
có dấu hiệu tập hợp lại (hình 3.9).

Hình 3.8. Dung dịch chế phẩm
chitosan-nano bạc theo CT3

Hình 3.9: Hình ảnh TEM của phức chất chitosan –
nano bạc

Qua 6 tháng bảo quản, độ nhớt của dịch nano bạc không đổi (125cps); đỉnh
hấp thụ 1 và đỉnh hấp thụ 2 tương ứng dao động từ 285-286nm và 425-430nm.
Khả năng kháng E. coli không thay đổi theo thời gian. Như vậy, chế phẩm tạo ra
có khả năng bảo quản trong 6 tháng, không nhận thấy sự biến đổi về cấu trúc và
9


đặc tính sinh hóa.
3.3.2. Khả năng kháng vi sinh vật của phức hợp chitosan-nano bạc
3.3.2.1. Khả năng kháng khuẩn của phức hợp chitosan-nano bạc
Kết quả về khả năng kháng khuẩn của phức hợp chitosan-nano bạc đến vi
khuẩn kiểm nghiệm được thể hiện trong bảng 3.7.
Bảng 3.7: Khả năng kháng vi khuẩn của phức hợp chitosan-nano bạc

Công thức
E. coli
S. Typhimurium
S. aureus
B. cereus

CT1
+
+
+
+

CT2
+
+
+
+

CT3
-

CT4
-

ĐC
+
+
+
+

Chú thích: (+): Xuất hiện khuẩn lạc; (-): Không xuất hiện khuẩn lạc; ĐC: Đối chứng (đệm acetate)

Khả năng kháng khuẩn của phức hợp chitosan-nano bạc phụ thuộc nhiều vào
sự thay đổi nồng độ nano bạc hơn là sự thay đổi của nồng độ chitosan. Trong tất
cả các thí nghiệm, tương tác kháng khuẩn của phức hợp chitosan-nano bạc đối với
các chủng kiểm nghiệm là tương tác cộng hợp, tức là nồng độ của cả hai chất đều
giảm đi so với khi sử dụng riêng rẽ. Cụ thể, nồng độ kháng khuẩn của chitosan và
nano bạc tương ứng giảm đi 2 lần và 4 lần so với khi sử dụng riêng rẽ.
Ảnh hưởng của phức hợp chitosan-nano bạc đến các chủng vi khuẩn kiểm
nghiệm định B. cereus, E. coli và S. aureus chụp bằng TEM được giới thiệu trong
hình 3.10. Đối với B. cereus, chùm hạt nano bạc tồn tại trong huyền dịch vi khuẩn
làm biến đổi bề mặt tế bào của vi khuẩn. Những hạt nano bạc nhỏ có kích thước
20 – 60 nm (chiếm 80% dịch nano bạc) có khả năng đi xuyên qua màng tế bào và
xâm nhập vào trong tế bào (mũi tên đỏ hình 3.10). Trên bề mặt chụp ngang của vi
khuẩn, có thể quan sát thấy các hạt nano bạc (chấm đen) phân bố trong vi khuẩn
và trong huyền phù vi khuẩn. Thêm vào đó, sự có mặt của phức hợp chitosannano bạc cũng làm cho màng tế bào vi khuẩn bị phá vỡ, các chất nội bào có thể rò
rỉ ra bên ngoài. Các hiện tượng tương tự cũng được quan sát thấy trên E. coli và S.
aureus khi xử lý với phức chitosan-nano bạc (hình 3.10).

10


Hình 3.10: Hình ảnh TEM về ảnh hưởng của phức hợp chitosan-nano bạc đến các chủng
vi khuẩn kiểm định
A:Phức chitosan-nano bạc bám trên bề mặt B. cereus; B: Hạt nano bạc có kích thước lớn tồn tại trong huyền
dịch làm thay đổi hình dạng và hạt nano bạc xâm nhập vào trong vi khuẩn B. cereus; C: phức chitosan-nano
bạc phá vỡ tế bào B. cereus; E, F, G, H: phức chitosan-nano bạc tồn tại trong huyền dịch vi khuẩn, hạt nano
bạc xâm nhập vào bên trong tế bào và làm biến đổi hình dạng E. coli; I, K: phức chitosan-nano bạc tồn tại trong
huyền dịch vi khuẩn, hạt nano bạc xâm nhập vào bên trong tế bào và làm biến đổi hình dạng S. aureus

Phức chitosan-nano bạc có chức năng tích điện dương do nhóm hydroxyl tự
do của chitosan tương tác với các phân tử nước để gắn lên vi khuẩn tốt hơn so với
khi sử dụng riêng rẽ. Hỗn hợp chitosan-nano bạc tương tác tĩnh điện với LPS của
bề mặt tế bào vi khuẩn E. coli, sự tương tác này có thể làm thay đổi tính thấm của
màng tế bào dẫn đến sự rò rỉ và làm rỗng tế bào, cuối cùng là chết tế bào (hình
3.10). Ngoài ra, hỗn hợp chitosan-nano bạc có thể tác động mãnh mẽ đến màng tế
bào vi khuẩn B. cereus và S. aureus làm thay đổi sự toàn vẹn của màng, làm rò rỉ
protein và các cơ quan khác của tế bào làm tế bào bị biến dạng, sau đó giải phóng
protein tế bào chất và axit nucleic vào môi trường (hình 3.10).
3.3.2.2. Khả năng kháng nấm men của phức hợp chitosan – nano bạc
Kết quả bảng 3.8 cho thấy khi kết hợp chitosan và nano bạc, ở nồng độ gây
chết (1 MIC), chitosan không tiêu diệt được nấm men, trong khi đó nano bạc có
thể ức chế được sự phát triển của nấm men. Tương tác kháng khuẩn của chitosan
và nano bạc đối với nấm men là tương tác cộng hợp (Barakat, 2015). Khi sử dụng
ở dạng hỗn hợp, nồng độ cuả chitosan giảm 2 lần và nồng độ của nano bạc giảm 4
lần so với khi sử dụng riêng rẽ.
Bảng 3.8: Khả năng kháng nấm men của phức hợp chitosan/nano bạc

Công thức
S. cerevisiae

CT1
+

CT2
+
11

CT3
-

CT4
-

ĐC
+


Saccharomyces sp. BM
Pichia

+
+

+
+

-

-

+
+

Chú thích: (+): Xuất hiện khuẩn lạc; (-): Không xuất hiện khuẩn lạc; ĐC: Đối chứng (đệm acetate)

Hình ảnh TEM cho thấy ảnh hưởng của phức hợp chitosan-nano bạc đến
Saccharomyces sp. BM. Ban đầu, phức chitosan-nano bạc sẽ tiếp xúc với bề mặt
tế bào nấm men (mũi tên vàng), làm thay đổi cấu trúc màng tế bào hoặc thay đổi
hình dạng tế bào (hình 3.11). Các hạt nano bạc tràn vào khắp tế bào (mũi tên đỏ)
thông qua các kênh vận chuyển ion xuyên màng hoặc do sự tổn hại màng tế bào
làm cho các hợp chất dễ dàng xâm nhập vào trong tế bào hơn (hình 3.11). Tại
đây, các hạt nano bạc làm thay đổi và ức chế các đường truyền tín hiệu của tế bào
Saccharomyces sp. BM làm biến đổi ADN, ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp
ARN thông tin và tổng hợp protein, ngăn cản sự hình thành bào tử, ngăn cản trao
đổi chất và hấp thu các thành phần dinh dưỡng của tế bào nấm men (Prahu,
2012).

A

B

C

D

E

F

Hình 3.11: Hình ảnh TEM về ảnh hưởng của phức hợp chitosan-nano bạc đến
Saccharomyces sp. BM
A, B: Phức chitosan-nano bạc bám trên bề mặt tế bào (mũi tên vàng) và nano bạc xâm nhập vào bên trong tế
bào nấm men (mũi tên đỏ); C, D: Phức chitosan-nano bạc làm thay đổi hình dạng tế bào nấm men; E, F: Phức
chitosan-nano bạc bám trên bề mặt tế bào (mũi tên vàng) và nano bạc xâm nhập vào bên trong tế bào (mũi tên
đỏ) của nấm men bị thay đổi hình dạng tế bào

3.3.2.3. Khả năng kháng nấm mốc của phức hợp chitosan – nano bạc
Bảng 3.9: Khả năng kháng nấm mốc (%) của phức hợp chitosan - nano bạc
Công thức phối trộn
CT1
CT2
CT3
CT4
ĐC
A. niger
36,0
48,0
80,0
94,0
0
P. digitatum
34,1
43,2
75,0
90,9
0
P. expansum
39,6
47,9
75,0
93,8
0
Alternaria sp.
33,3
46,6
73,3
88,8
0

Kết quả bảng 3.9 chỉ ra rằng ở cả 4 CT chế phẩm chitosan - nano bạc đều
12


không tiêu diệt được 100% nấm mốc. Sau 48h nuôi cấy khuẩn lạc vẫn mọc trên cả
4 đĩa thạch. CT4 có hiệu quả kháng cao nhất.
Như vậy, phức hợp chitosan-nano bạc có khả năng ức chế sự phát triển của cả
vi khuẩn, nấm men và nấm mốc. Nano bạc có vai trò kháng khuẩn quan trọng hơn
trong phức chất chitosan-nano bạc. Sự có mặt của phức chitosan-nano bạc trong
huyền dịch vi khuẩn làm tích tụ chất kháng khuẩn trên bề mặt tế bào, dẫn đến sự
thay đổi cấu trúc tế bào và phá vỡ tế bào. Các hạt nano bạc có kích thước nano
xâm nhập vào trong tế bào và làm ảnh hưởng đến các hoạt động diễn ra trong tế
bào, từ đó dẫn đến chết tế bào.
3.4. Ứng dụng chế phẩm chitosan-nano bạc trong bảo quản vải thiều
3.4.1. Ảnh hưởng của chế độ tiền xử lý tới quá trình bảo quản vải thiều
Kết quả về ảnh hưởng của các CĐ tiền xử lý tới quả vải được giới thiệu trong
hình 3.12, hình 3.13, hình 3.14 và hình 3.15: hàm lượng chất khô tổng số của quả
vải tăng, axit tổng số giảm và tỷ lệ hư hỏng tăng lên cùng với chiều tăng của thời
gian bảo quản.

Hình 3.12: Ảnh hưởng của chế độ tiền xử lý
tới quá trình bảo quản vải thiều

Hình 3.13: Ảnh hưởng của chế độ tiền xử lý
đến hàm lượng chất khô tổng số của vải

Hình 3.14: Ảnh hưởng của chế độ tiền xử lý
đến hàm lượng axit hữu cơ tổng số của vải

Hình 3.15: Ảnh hưởng của chế độ tiền xử lý
đến tỷ lệ hư hỏng của vải

: Những giá trị mang chữ cái khác nhau thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa thống kê

a,b

Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc tiền xử lý với nước nóng và nước lạnh có
tác dụng trong việc tăng cường thời gian bảo quản quả vải, phù hợp với nghiên
cứu của Ramma và cs. (2014).
Nghiên cứu lựa chọn xử lý CĐ3-V (chần 40oC trong 30 phút, sau đó ngâm
nước đá) có hiệu quả kinh tế nhất và an toàn nhất trong việc bảo quản quả vải.
13


3.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ thành phần chế phẩm đến quá trình bảo quản
vải thiều

Hình 3.16: Ảnh hưởng của nồng độ chế
phẩm (chitosan và nano bạc) tới hàm
lượng chất khô tổng số của vải trong
quá trình bảo quản

Hình 3.17: Ảnh hưởng của nồng độ
chế phẩm (chitosan và nano bạc) tới
hàm lượng axit hữu cơ tổng số của vải
trong quá trình bảo quản

: Những giá trị mang chữ cái khác nhau thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa thống kê

a,b

Quả vải sau khi tiến hành tiền xử lý ở CĐ3-V được xử lý chế phẩm ở 7 CT
khác nhau. Kết quả hình 3.16 và hình 3.17 cho thấy hàm lượng chất khô tổng số
tăng dần và axit hữu cơ tổng số của vải giảm ở tất cả các công thức theo thời gian
bảo quản. Đối với chỉ tiêu màu sắc, màu đỏ chiếm vải trò quan trọng trong việc
đánh giá tính thương phẩm của quả trên thị trường tiêu thụ. Quả vải sau thu hoạch
thường bị biển đổi nhanh chóng, đặc biệt là sự hoá nâu vỏ quả bên ngoài. Mức độ
biến đổi chỉ số L, a, b ở các CT là khác nhau do sự khác nhau về nồng độ chitosan
- nano bạc trong các công thức phối trộn.
Bảng 3.10: Sự thay đổi chỉ số L, a, b của vải ở các nồng độ chế phẩm chitosan - nano bạc
trong quá trình bảo quản

Chỉ số

Các nồng độ chế phẩm chitosan - nano bạc
CT1-V

CT2-V

c

b

CT3-V CT4-V
b

a

CT5-V
a

ĐC-V

CT6
31,94

a

38,01d

L

35,20

33,70

33,67

32,09

32,25

a

24,10cd

24,08c

22,25b

20,61a

20,41a

20,38a

26,39d

b

21,98cd

21,89bc

20,63ab 19,40a

19,38a

19,60a

24,08d

: Những giá trị mang chữ cái khác nhau trên cùng một hàng thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa thống kê

a,b

Sau 10 ngày bảo quản ở nhiệt độ thường, tỉ lệ hư hỏng ở mẫu đối chứng ĐCV là 100% (hình 3.18). Kết quả hình 3.18 chỉ ra rằng chế phẩm CT6-V, CT5-V;
CT4-V có tác dụng bảo quản tốt, giữ được màu sắc quả tốt nhất, sau đó là, CT3-V
và CT2-V. Chế phẩm chitosan-nano bạc CT1-V có tác dụng bảo quản kém nhất
với tỉ lệ hư hỏng đạt 100% sau 20 ngày bảo quản. Sự khác nhau không có nghĩa
được tìm thấy giữa mẫu ĐC-V và CT1-V.

14


Hình 3.18: Ảnh hưởng của nồng
độ chế phẩm chitosan-nano bạc
đến tỷ lệ hư hỏng của quả vải theo
thời gian

Bảng 3.11: Diễn biến tổng số bào tử nấm men-nấm mốc trên quả vải khi sử dụng
chế phẩm ở các nồng độ khác nhau theo thời gian
ĐC-V
CT1-V
CT2-V
CT3-V
CT4-V
CT5-V
CT6-V

Trước xử lý*
196,3a
191,7ab
187,3b
191,7ab
194,0ab
195,0a
193,0ab

Sau xử lý
53,0bc
47,7de
61,0a
56,0b
50,3cd
45,7e

Ngày 5
295,0a
44,3d
31,7e
61,7b
52,7c
41,3d
31,7e

Ngày 10
46,0c
33,7d
70,0a
59,7b
44,3c
32,7d

Ngày 15
50,7c
34,7e
84,3a
64,0b
46,3d
35,3e

Ngày 20
53,0c
37,7d
96,0a
72,7b
53,3c
35,7d

*

: đơn vị CFU/g x 102 ; a,b: Những giá trị mang chữ cái khác nhau trên cùng một cột thể hiện sự khác nhau có ý

nghĩa thống kê

Kết quả ở bảng 3.11 cho thấy các CT thí nghiệm đều có khả năng ức chế nấm men,
nấm mốc. Số lượng bào tử nấm men và nấm mốc giảm sau xử lý và tăng dàn sau 10
ngày bảo quản ở tất cả các mẫu thí nghiệm. Công thức CT6-V và CT2-V kháng nấm
men – nấm mốc tốt, trong khi đó CT3-V có tác dụng kém nhất. Kết quả này phù hợp
với nồng độ hạt nano bạc trong từng công thức, các công thức có nồng độ nano bạc cao
hơn cho khả năng ức chế tốt hơn đối với tổng số bào tử nấm men nấm mốc.
Từ các kết quả nghiên cứu, CT4-V cho kết quả chất lượng quả trong quá trình bảo
quản tốt, đồng thời ức chế khá tốt bào tử nấm men-nấm mốc. Nghiên cứu chọn CT4-V
(1,0% chitosan - 0,78125 ppm nano bạc) cho thí nghiệm tiếp theo.
3.4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới thời gian bảo quản vải
Sau khi tiền xử lý và xử lý với chế phẩm chitosan- nano bạc, quả được tiến hành bảo
quản tại 3 khoảng nhiệt độ: nhiệt độ từ 25 – 30oC, nhiệt độ từ 10 – 12oC, nhiệt độ từ 3 –
5oC. Kết quả thu được được thể hiện trên hình 3.19, hình 3.20, hình 3.21, và hình 3.22.

Hình 3.19: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm Hình 3.20: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới
lượng chất khô tổng số của vải trong quá
hàm lượng axit hữu cơ tổng số của
trình bảo quản
trong quá trình bảo quản
15


Hình 3.21: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới hàm
lượng đường tổng số của vải trong quá trình
bảo quản

Hình 3.22: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới
tỷ lệ hư hỏng của vải trong quá trình
bảo quản

: Những giá trị mang chữ cái khác nhau thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa thống kê

a,b

Ở tất cả các mẫu thí nghiệm, hàm lượng chất khô tổng số có xu hướng tăng, hàm
lượng axit giảm, hàm lượng đường giảm trong quá trình bảo quản. Nhiệt độ cao làm
tăng quá trình hô hấp và thúc đẩy các quá trình sinh lý, sinh hóa xảy ra nhanh vì vậy
làm tiêu tốn lượng axit có trong thành phần vải. Nhiệt độ thấp hạn chế các quá trình
sinh lý, sinh hóa. Nhiệt độ thấp cho tỷ lệ hư hỏng thấp nhất trong 3 khoảng nhiệt độ.
Việc bảo quản vải ở nhiệt độ thấp đem lại hiệu quả cao hơn so với các nhiệt độ khác đã
được chứng minh trong các nghiên cứu trước và đã được áp dụng ở quy mô thương mại
do hiệu quả rõ rệt mà nó đem lại. Nghiên cứu lựa chọn chế độ bảo quản lạnh từ 3-5oC là
nhiệt độ bảo quản vải sau khi xử lý chế phẩm.
3.4.4. Xác định tồn dư của nano bạc trên vỏ quả vải
Kết quả phân tích dư lượng bạc trên vỏ quả vải khi kết thúc quá trình bảo
quản được thể hiện ở Hình 3.23 và Bảng 3.12. Theo đó, gần như không có sự tồn
dư bạc trên vỏ trong quả, trong ruột của quả vải sau khi xử lí tạo màng với phức
chitosan-nano bạc, với giá trị từ khoảng 0 – 2,128 mg/kg ở tất cả các nghiệm thức
có xử lí với nano bạc.
Bảng 3.12: Dư lượng bạc (mg/kg) trên quả bảo quản bằng chế phẩm chitosan-nano bạc

Mẫu phân tích
Đối chứng
Vỏ trong quả TN
Ruột quả TN
Ruột quả + vỏ quả TN

Dư lượng bạc (mg/kg)
0
2,128  0,0013
0,000
0,00  0,0009

Chú thích: TN: Mẫu vải bảo quản ở 3 – 5oC kết hợp với nồng độ chế phẩm chitosan 1,0% – nano bạc
0,78125ppm và chế độ chần sơ bộ (40oC trong 30 phút, ngâm nước đá).

Mặt ngoài vỏ vải
Mặt trong vỏ vải
Mặt trong vỏ vải
Hình 3.23: Hình ảnh SEM mặt trong và mặt ngoài vỏ vải sau khi xử lý với phức tạp
chitosan-nano bạc
16


Đối với mặt ngoài vỏ vải, có thể quan sát thấy lớp màng nhầy bao bên ngoài
vỏ là chitosan (mũi tên vàng). Ở mặt trong vỏ quả, có thể quan sát thấy sự giải
phóng của các hạt nano bạc (mũi tên đỏ) và phần nhô ra do sự tác động của hạt
nano bạc đến vỏ quả tạo thành, tuy nhiên, không quan sát thấy được các hạt nano
bạc có mặt ở mặt trong vỏ quả vải. Như vậy, hạt nano bạc không thể đi xuyên qua
lớp vỏ ngoài và xâm nhập vào bên trong thịt quả.
3.5. Ứng dụng chế phẩm chitosan-nano bạc trong bảo quản cam sành
3.5.1. Ảnh hưởng của chế độ tiền xử lý tới quá trình bảo quản cam
Ảnh hưởng của các CĐ tiền xử lý CĐ1-C, CĐ2-C, ĐC-C đến quá trình bảo quản
cam được giới thiệu ở hình 3.24, hình 3.25, hình 3.26. và hình 3.27.

Hình 3.24: Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử
lý tới hàm lượng chất khô tổng số của cam

Hình 3.25: Ảnh hưởng của các chế độ tiền
xử lý tới hàm lượng axit hữu cơ tổng số
của cam

Hình 3.26: Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử
lý tới lượng đường tổng số của cam

Hình 3.27: Ảnh hưởng của các chế độ tiền
xử lý tới tỷ lệ hư hỏng của cam

: Những giá trị mang chữ cái khác nhau thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa thống kê

a,b

Hàm lượng chất khô tổng số của cam tăng dần, axit hữu cơ giảm dần, đường
tổng số giảm dần theo thời gian bảo quản và có sự thay đổi khác nhau phụ thuộc
vào chế độ tiền xử lý. Tỷ lệ hư hỏng của cam thể hiện tại hình 3.27, chế độ CĐ1C, chần cam trong nước nóng (48oC), và CĐ2-C, xử lý CaCl2 1% trong 3 phút cho
tỷ lệ hư hỏng cam thấp nhất. Tuy nhiên, CaCl2 giúp làm chậm quá trình chín ở
quả có múi do ion canxi kết hợp với protopectin có mặt trong quả, không sinh ra
pectin hoà tan.
Vì vậy, nghiên cứu chọn chế độ tiền xử lý là CĐ2-C (làm sạch bề mặt cam, sau
đó nhúng trong CaCl2 1% trong 3 phút) cho các nghiên cứu tiếp theo.
17


3.5.2. Ảnh hưởng chế phẩm chitosan-nano bạc tới quá trình bảo quản cam
Các thí nghiệm tiền khảo sát chỉ ra rằng ở nồng độ 3,125 ppm, nano bạc
không gây ảnh hưởng phụ nào đến cảm quan của quả có múi (cam và bưởi). Do
vậy, nghiên cứu tiến hành thay đổi nồng độ chitosan và cố định nồng độ bạc để
đánh giá ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm đến chất lượng quả. Các kết quả thu
được về ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm chitosan-nano bạc đến quá trình bảo
quản cam được giới thiệu ở hình 3.28, hình 3.29, hình 3.30 và hình 3.31. Kết quả
cho thấy sau 30 ngày bảo quản, CT4-C và CT5-C cho kết quả tốt nhất. Kết quả
này phù hợp với nghiên cứu của một số tác giả về quả có múi như giống cam
Valencia, quả Bưởi Đoan Hùng và trên quả bưởi Diễn.

Hình 3.28: Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm
(chitosan và nano bạc) tới hàm lượng chất
khô tổng số của cam

Hình 3.29: Ảnh hưởng của nồng độ chế
phẩm (chitosan và nano bạc) tới hàm
lượng đường tổng số của cam

Hình 3.30: Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm
(chitosan và nano bạc) tới hàm lượng axit
hữu cơ tổng số của cam

Hình 3.31: Ảnh hưởng của nồng độ chế
phẩm (chitosan và nano bạc) tới tỷ lệ hư
hỏng của cam

Bảng 3.13 giới thiệu về sự thay đổi tổng số bào tử nấm men, nấm mốc trên
bề mặt quả cam khi sử dụng chế phẩm chitosan-nano bạc ở 5 nồng độ khác nhau
theo thời gian. Có thể thấy, số lượng bào tử nấm men-nấm mốc trên mẫu đối
chứng ĐC-C có số lượng bào tử cao hơn hẳn các mẫu xử lý chỉ sau 10 ngày bảo
quản. Chế phẩm CT1-C có tác dụng bảo vệ kém nhất.
18


Bảng 3.13: Diễn biến tổng số bào tử nấm men – nấm mốc trên bề mặt quả cam khi sử
dụng chế phẩm chitosan-nano bạc ở các nồng độ khác nhau theo thời gian
ĐC-C
CT1-C
CT2-C
CT3-C
CT4-C
CT5-C

Trước xử lý
107,3a
105,3a
106,3a
107,0a
108,0a
107,6a

Sau xử lý
43,0a
47,3a
43,7a
44,0a
42,0a

Ngày 10
114,7a
42,3b
43,3b
42,7b
41,3b
40,6b

Ngày 20
152,7,a
47,3bcd
50,7b
50,3bc
47,0cd
46,0d

Ngày 30
65,3a
66,0a
59,7b
60,3b
59,3b

Ngày 40
97,0a
76,0b
73,0b
64,3c
63,3c

*

: đơn vị CFU/g x 102 ; a,b: Những giá trị mang chữ cái khác nhau trên cùng một cột thể hiện sự khác nhau có ý

nghĩa thống kê

Nghiên cứu lựa chọn công thức CT4-C (1,5% chitosan + 3,125ppm nano bạc) để
dùng làm chế phẩm bảo quản cam.
3.5.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình bảo quản cam

Hình 3.32: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới
hàm lượng chất khô tổng số của cam trong
quá trình bảo quản

Hình 3.33: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới
hàm lượng axit hữa cơ tổng số của trong
quá trình bảo quản

Hình 3.34: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới
hàm lượng đường tổng số của cam trong
quá trình bảo quản

Hình 3.35: Ảnh hưởng của nhiệt độ tới tỷ
lệ hao hụt của cam trong quá trình bảo
quản

Sau 30 ngày hàm lượng chất khô tăng cao nhất tại nhiệt độ 20-25oC, tại nhiệt
độ mát 10-12oC và nhiệt độ lạnh 3-5oC tăng ít nhất. Sự suy giảm hàm lượng axit
và đường là khác nhau ở các dải nhiệt độ. Ở dải nhiệt độ phòng, hàm lượng axit
giảm nhiều nhất và ở nhiệt độ lạnh giảm ít nhất. Nhiệt độ cao làm tăng quá trình
hô hấp và thúc đẩy các quá trình sinh lý, sinh hóa xảy ra nhanh vì vậy làm tiêu tốn
nhiều lượng đường có trong thành phần cam. Nhiệt độ thấp hạn chế các quá trình
19


sinh lý, sinh hóa nên lượng đường bị mất đi sẽ ít hơn. Tỷ lệ hư hỏng tại nhiệt độ
phòng tăng cao nhất, sau đó là nhiệt độ mát và tăng thấp nhất tại nhiệt độ lạnh. Vì
vậy nhiệt độ lạnh là khoảng nhiệt độ tốt nhất trong thí nghiệm này.
Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ lạnh (3-5oC) để phối hợp với chế phẩm áp dụng
để bảo quản cam nhằm giữ được chất lượng tối đa cho cam.
3.6. Ứng dụng chế phẩm chitosan-nano bạc trong bảo quản quả bưởi Diễn
3.6.1. Ảnh hưởng của chế độ tiền xử lý tới quá trình bảo quản bưởi
Kết quả về sự ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý khác nhau đến quá trình
bảo quản bưởi được giới thiệu trong hình 3.36, hình 3.37, hình 3.38.

Hình 3.36: Ảnh hưởng của chế độ
tiền xử lý đến hàm lượng chất khô
tổng số của bưởi

Hình 3.37: Ảnh hưởng của chế độ tiền
xử lý đến hàm lượng axit hữu cơ tổng
số của bưởi

Hình 3.38: Ảnh hưởng của chế độ tiền xử lý đến tỷ lệ hư hỏng của bưởi
: Những giá trị mang chữ cái khác nhau thể hiện sự khác nhau có ý nghĩa thống k

a,b

Hàm lượng chất khô tổng số của quả bưởi tăng dần, axit hữu cơ tổng số của
bưởi giảm dần theo thời gian bảo quản (hình 3.36, hình 3.37). Tỷ lệ hư hỏng của
bưởi trong quá trình bảo quản tăng (hình 3.38). Nguyên nhân của sự hư hỏng là do
các quá trình biến đổi sinh lý- sinh hóa của quả sau thu hoạch, sự ảnh hưởng của vi
sinh vật... Theo kết quả nghiên cứu, bưởi xử lý bằng CĐ2-B (làm sạch, nhúng
CaCl2 1% trong 3 phút, quét vôi cuống) cho kết quả tốt nhất.
Càng về cuối quá trình bảo quản, song song với tổn thất do thoát hơi nước tự
nhiên từ bề mặt làm héo nông sản thì tổn thất do nấm bệnh gây ra cũng đáng kể.
Canxi giúp cân bằng cation và anion trong thành tế bào, làm giảm tính thấm nước
và vững chắc thành tế bào thực vật. Canxi giúp ngăn chặn xự xâm nhập của nấm
20


bệnh do có khả năng ức chế enzyme có hại gây ra bởi nấm, đồng thời trì hoãn sự
lão hóa của trái cây. Chính vì vậy, tỉ lệ hư hỏng của quả bưởi được tiền xử lý với
CaCl2 thấp hơn so với các công thức còn lại.
Như vậy, chế độ tiền xử lý CĐ2-B (làm sạch, nhúng CaCl2 1% trong 3 phút,
quét vôi cuống) có hiệu quả tốt nhất cho quá trình bảo quản bưởi.
3.6.2. Ảnh hưởng chế phẩm chitosan-nano bạc tới quá trình bảo quản bưởi

Hình 3.39: Sự thay đổi của các nồng độ chế
phẩm chitosan và nano bạc tới hàm lượng chất
khô tổng số trong quá trình bảo quản bưởi

Hình 3.40: Sự thay đổi hàm lượng axit
hữu cơ tổng số của các nồng độ chế
phẩm chitosan và nano bạc trong quá
trình bảo quản bưởi

Hàm lượng chất khô tổng số của nguyên liệu tăng dần theo thời gian bảo quản
(Hình 3.39). Hàm lượng axit hữu cơ tổng số của bưởi giảm ở tất cả các công thức
(Hình 3.40). Việc tiền xử lý với CaCl2 và quét vôi cuống, sau đó, xử lý với hỗn
hợp chitosan-nano bạc có tác dụng kìm hãm các biến đổi sinh lý sinh hóa, ức chế
vi sinh vật do đó hạn chế sự biến đổi của chất khô và hàm lượng axit của bưởi.
Ở tất cả các công thức bảo quản, chỉ số L, a, b của vỏ bưởi đều tăng dần theo
thời gian bảo quản (bảng 3.14, bảng 3.15, bảng 3.16). Đó là do quả bưởi đem vào
bảo quản sau thời gian bảo quản màu sắc vỏ quả chuyển sang màu vàng rõ rệt hơn,
thời gian bảo quản càng dài sự biến đổi này càng rõ ràng. Bưởi ở CT4-B và CT5-B
có sự tăng giá trị thấp nhất.
Bảng 3.14: Sự thay đổi chỉ số L của các nồng độ chế phẩm chitosan và nano bạc trong
quá trình bảo quản bưởi

Ngày
0
30
50

Các nồng độ chế phẩm chitosan và nano bạc
CT1-B CT2-B
CT3-B CT4-B
CT5-B ĐC-B
49,72a 49,72a
49,72a
49,72a
49,72a 49,72a
c
bc
b
a
57,08
56,95
56,82
52,77
51,98a 58,93d
c
c
b
a
60,02
57,99
58,74
54,77
54,73a 61,05d

Bảng 3.15: Sự thay đổi chỉ số a của các nồng độ chế phẩm chitosan và nano bạc trong quá
trình bảo quản bưởi

Ngày
0
30

Các nồng độ chế phẩm chitosan và nano bạc
CT1-B CT2-B CT3-B CT4-B CT5-B ĐC-B
1,03a
1,03a
1,03a
1,03a
1,03a
1,03a
d
c
b
a
a
5,42
4,67
3,07
2,34
2,05
5,76d
21


50

7,64c

6,13b

5,65b

3,01a

2,74a

9,59d

Bảng 3.16: Sự thay đổi chỉ số b của các nồng độ chế phẩm chitosan và nano bạc trong quá
trình bảo quản bưởi

Ngày
0
30
50

Các nồng độ chế phẩm chitosan và nano bạc
CT1-B CT2-B CT3-B CT4-B CT5-B ĐC-B
31,73a 31,73a 31,73a 31,73a
31,73a 31,73a
c
bc
b
a
39,76 36,73
35,41
34,43
32,09a 42,38d
44,25c 42,78b 40,81b 37,65a
35,12a 45,62d

Bảng 3.17: Diễn biến tổng số bào tử nấm men – nấm mốc trên quả bưởi khi sử dụng chế
phẩm chitosan-nano bạc ở các nồng độ khác nhau theo thời gian
ĐC-B
CT1-B
CT2-B
CT3-B
CT4-B
CT5-B

Trước xử lý Sau xử lý Ngày 10 Ngày 20 Ngày 30
104,3a
112,0a 143,3a 173,7a
a
ab
105,3
65,3
67,0b
84,7b
95,7b
a
ab
bc
c
105,7
64,0
65,7
74,7
90,3bc
105,3a
65,7a
65,3bc
72,3c
86,0cd
a
ab
c
d
105,3
62,7
63,7
67,3
82,3d
a
b
c
c
105,3
62,3
64,7
71,7
82,0d

Ngày 40
199,7a
102,7b
97,7c
94,7d
93,3d
92,3d

Ngày 50
121,3a
113,0b
104,7c
106,3c
106,3c

*

: đơn vị CFU/g x 102 ; a,b: Những giá trị mang chữ cái khác nhau trên cùng một cột thể hiện sự khác nhau có ý

nghĩa thống kê

Bảng 3.17 giới thiệu sự thay đổi về tổng số bào tử nấm men-nấm mốc trên quả
bười khi sử dụng chế phẩm chitosan-nano bạc ở các nồng độ khác nhau theo thời
gian. Sau 50 ngày bảo quản, 3 mẫu chế phẩm CT3-B, CT4-B và CT5-B có hiệu
quả tương đương nhau, mẫu CT1-B có hiệu quả kém nhất trong việc giúp quả bưởi
chống lại sự hư hỏng nấm men và nấm mốc.
Như vậy, CT4-B (1,5% chitosan + 3,125ppm nano bạc) cho kết quả tốt nhất và
được lựa chọn cho thí nghiệm tiếp theo.
3.6.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ tới thời gian bảo quản bưởi
Trên thực tế, việc bảo quản quả bưởi ở điều kiện nhiệt độ mát và nhiệt độ lạnh
là bất khả thi do sự hao tổn về kinh tế lớn. Chính vì vậỵ, nghiên cứu chỉ tiến hành
theo dõi tỷ lệ hư hỏng của các bưởi Diễn ở điều kiện nhiệt độ thường để đánh giá
tác dụng của phức chitosan-nano bạc trong bảo quản bưởi.

Hình 3.41: Tỷ lệ hư hỏng của bưởi Diễn ở nhiệt độ thường

Bưởi được bảo quản bằng chế phẩm chitosan – nano bạc thì thời gian bảo quản
22


được kéo dài thêm được từ 30-40 ngày so với mẫu kiểm soát (hình 3.41). Nguyên
nhân là do chế phẩm chitosan-nano bạc có khả năng hạn chế quá trình hô hấp, các
biến đổi trong quá trình bảo quản sau thu hoạch nên thời gian bảo quản được kéo
dài hơn so với bảo quản thông thường.
Chitosan được biết đến như một chất bảo quản tự nhiên được áp dụng trên
nhiều loại rau quả. Bằng cách tạo ra một màng bán thấm trên bề mặt rau quả,
chitosan có tác dụng làm thay đổi khí quyển bên trong (thay đổi tính thấm nước,
oxy, carbon dioxide) do đó làm giảm sự thoát hơi nước, giảm tỷ lệ hô hấp, trì
hoãn quá trình chín, kéo dài thời gian bảo quản và kiểm soát thối hỏng ở nhiều
loại quả. Tuy nhiên, chitosan có vài nhược điểm khi ứng dụng trong bảo quản trái
cây đặc biệt là khả năng kháng vi sinh vật không cao, khả năng bám dính và độ
bền thấp. Vì vậy, việc sử dụng thêm các chất phối hợp để tăng hoạt tính kháng
khuẩn, tăng độ bám dính và độ bền vào chitosan là cần thiết. Trong những năm
gần đây, các nghiên cứu trên thế giới tập trung vào phối hợp các thành phần nano
để tăng hiệu quả bảo quản của chitosan, các hạt nano được nghiên cứu bao gồm
Cu, Zn, Au, Ti và Ag, trong đó, hạt nano bạc có tác dụng tốt nhất chống lại các vi
sinh vật gây bệnh. Diện tích bề mặt lớn tăng khả năng tiếp xúc với vi sinh vật, ít
biến động và ổn định ở nhiệt độ cao là một trong những đặc tính của hạt nano bạc,
giúp tăng khả năng ứng dụng của nó trong lĩnh vực bảo quản.
Sau quá trình thực nghiệm, nhóm nghiên cứu đã đưa ra được 03 quy trình xử
lý bảo quản quả sau thu hoạch bằng chế phẩm chitosan – nano bạc như sau:
- Quả vải bảo quản với quy trình: (1) Tiền xử lý bằng chần nước nóng ở 40oC
trong 30 phút, sau đó ngâm nước đá; (2) Xử lý với chế phấp chitosan – nano bạc,
nồng độ chế phẩm chitosan 1,0% – nano bạc 0,78125ppm; (3) Bảo quản ở nhiệt
độ lạnh 3 – 5oC; cho kết quả bảo quản tốt nhất, thời gian bảo quản tới 30 ngày và
không có sự tồn dư của nano bạc trong thịt quả và mặt trong vỏ quả vải.
- Quả cam bảo quản với quy trình: (1) Tiền xử lý bằng nhúng CaCl2 1% trong
3 phút; (2) Xử lý với chế phẩm chitosan – nano bạc, nồng độ chế phẩm phối hợp
là chitosan 1,5% – nano bạc 3,125ppm; (3) Bảo quản lạnh ở nhiệt độ 3 – 5oC;
cho thời gian bảo quản lên tới 60 ngày vẫn đảm bảo các giá trị dinh dưỡng và
cảm quan của quả.
- Quả bưởi bảo quản với quy trình: (1) Tiền xử lý bằng nhúng CaCl2 1% trong
3 phút, quét vôi cuống; (2) Xử lý với chế phẩm chitosan – nano bạc, nồng độ chế
phẩm phối hợp chitosan 1,5% – nano bạc 3,125ppm; (3) Bảo quản ở nhiệt độ
phòng, tránh ánh sáng trực tiếp; cho kết quả bảo quản tốt nhất, thời gian bảo
quản kéo dài lên tới 90 ngày.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
1. Đã tạo được chitosan để sử dụng trong tạo chế phẩm Chitosan – Nano Bạc,
được tinh sạch, có đặc tính độ diacetyl 93%; độ nhớt 50 cps; kháng vi sinh vật
kiểm nghiệm ở khoảng giá trị MIC = 0,015 – 2%.
23


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×