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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chun ngành: Cơng nghệ Thực phẩm Mã ngành: 62 54 01 01 NGUYỄN HUỲNH ĐÌNH THUẤN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG CHITOSAN-NANO BẠC VÀ BƯỚC ĐẦU THỬ NGHIỆM TRONG BẢO QUẢN XOÀI CÁT HỊA LỘC Cần Thơ, 2021 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ Người hướng dẫn: PGS.TS Lý Nguyễn Bình Luận án bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp trường Họp tại: Bảo Vệ Lần Thơ Vào lúc: giờ, ngày 17 tháng 11 năm 2018 Phản biện 1: TS Đáinng Phản biện 2:.TS Đống Thị Anh Đào Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Trung tâm Học liệu, Trường Đại học Cần Thơ Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ (1) Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn, Lý Nguyễn Bình, 2018 Nghiên cứu tạo màng chitosan độ deacetyl 80% ứng dụng bảo quản xồi cát Hịa Lộc Tạp chí Nơng nghiệp phát triển nông thôn, tháng 8/2018, ISSN 1859-4581 (2) Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn, Lý Nguyễn Bình, Nguyễn Ngọc Tuấn, Nguyễn Thị Hồng Anh, 2020 Nghiên cứu tổng hợp keo nano bạc từ AgNO3 ảnh hưởng hàm lượng nano bạc đến khả tạo màng chitosan-nano bạc Tạp chí Cơng Thương, số 24 tháng 9/2020, ISSN 0866-7756 (3) Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn, Lý Nguyễn Bình, Nguyễn Ngọc Tuấn, 2021 Nghiên cứu ảnh hưởng nồng độ độ deacetyl đến khả tạo màng chitosan từ vỏ tơm Tạp chí Nông nghiệp phát triển nông thôn, số 10 kỳ tháng 5/2021, ISSN 1859-4581 (4) Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn, Lý Nguyễn Bình, Nguyễn Ngọc Tuấn, Dương Quốc Đạt, Phạm Thị Quyên, 2021 Nghiên cứu biến đổi chất lượng xồi cát Hịa Lộc q trình bảo quản màng chitosan độ deacetyl 70% bổ sung nano bạc Tạp Công Thương, số 10 tháng 5/2021, ISSN 0866-7756 (5) Chủ nhiệm đề tài NCKH cấp trường Nghiệm thu lý hợp đồng nghiên cứu khoa học công nghệ số 1428/QĐ-ĐHCN Hiệu trưởng trường Đại học Công nghiệp TP.HCM ngày 15/06/2018 việc công nhận nghiệm thu kết thực đề tài khoa học “Nghiên cứu tạo màng từ chitosan kết hợp nano bạc thử nghiệm bảo quản xồi cát hịa lộc” Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn, Đàm Sao Mai, Nguyễn Thị Mai Hương, Phạm Thị Quyên, Lâm Gia An Chương MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết luận án Việt Nam có nhiều tiềm để phát triển sản xuất, xuất trái có điều kiện thuận lợi khí hậu, đất đai, trình độ sản xuất nơng dân ngày nâng cao thị trường tiêu thụ sản phẩm nước giới rộng mở Hiện nay, sản lượng thu hoạch trái hàng năm lớn khả xuất lại nhỏ, hạn chế công nghệ bảo quản chế biến rau nước ta Để loại trái thực trở thành mặt hàng có giá trị kinh tế cao cần phải có cơng nghệ bảo quản thích hợp (Gupta et al., 2015) Xồi cát Hịa Lộc xem loại ăn trái quan trọng chiếm phần lớn thị phần trái nước xuất khẩu, loại có giá trị dinh dưỡng cao Tuy nhiên, để xồi thực mặt hàng có giá trị kinh tế cần phải có cơng nghệ bảo quản thích hợp tươi, ngồi thành phần dinh dưỡng vitamin, đường, chất khống…, có hàm lượng nước cao đặc điểm hô hấp mạnh nên dễ bị hư hỏng điều kiện bảo quản không thuận lợi Bệnh thán thư nấm Colletotrichum gloeosporioides bệnh héo gây nấm Fusarium equiseti làm ảnh hưởng đến chất lượng xoài sau thu hoạch bảo quản Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu nước tập trung vào phương pháp khác để bảo quản xoài Các nghiên cứu nhiều hướng đến việc sử dụng loại hóa chất để bảo quản Tuy nhiên, việc sử dụng hóa chất để bảo quản trái cây, nói chung, xồi, nói riêng, cách tiếp cận khơng thỏa mãn yêu cầu nghiêm ngặt thị trường xuất xu hướng tiêu dùng an toàn người tiêu thụ nội địa Hơn nữa, theo kết khảo sát tỉnh trọng điểm trồng xoài vùng ĐBSCL Vĩnh Long, Đồng Tháp Tiền Giang Tổ chức Phát triển Công nghiệp Liên Hiệp quốc (UNIDO), tổn thất sau thu hoạch xoài lên đến 26,9% Con số không nhỏ theo tính tốn Tổ chức này, tổng giá trị xoài Việt Nam lên đến 490 triệu USD/năm UNIDO cho biết có lý khiến cho tổn thất sau thu hoạch xồi ĐBSCL nói riêng, Việt Nam nói chung, mức cao kỹ thuật, thời gian thu hoạch vận chuyển sau thu hoạch chưa đúng, không diệt khuẩn gây hại trái, không giữ trái sau thu hoạch điều kiện nhiệt độ phù hợp khơng có giải pháp phịng chống mủ xồi Để góp phần giảm trở ngại trên, việc nghiên cứu bảo quản xồi cát Hịa Lộc màng tạo từ hợp chất hữu không độc chitosan kết hợp nano bạc nhiệt độ thấp với mục đích kéo dài thời gian bảo quản, đảm bảo chất lượng dinh dưỡng vệ sinh an toàn thực phẩm cho tươi điều cần thiết Chitosan loại hợp chất sinh học cao phân tử chiết xuất từ vỏ tơm có đặc tính ưu việt loại hoá chất khác dùng bảo quản trái Màng chitosan chống thoát nước, kháng vi sinh vật, thân thiện với môi trường người Bạc biết đến có tính kháng khuẩn mạnh, hạn chế tiêu diệt phát triển nấm mốc, bạc ngun tử kích thước nano có hoạt tính sát khuẩn mạnh gấp từ 20-50 lần so với bạc ion (Phú, 2010) Điều thu hút nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu ứng dụng nano bạc vào thực tiễn Hiện ứng dụng chitosan kết hợp với thành phẩn khác bảo quản trái nghiên cứu nhiều, chủ yếu hình thức tạo dung dịch bảo quản nhúng trực tiếp vào Chế phẩm này, dùng có ưu điểm giá thành rẽ, dễ thao tác có nhược điểm dung dịch không bám đều, độ dày bao phủ dung dịch không đủ, ảnh hưởng đến chất lượng bảo quản Với nghiên cứu ứng dụng chitosan nano bạc bảo quản xoài cát Hịa Lộc thay nhúng xồi vào dung dịch, tạo thành màng bao Trên thực tế chưa có cơng trình nghiên cứu sử dụng màng chitosan kết hợp nano bạc bảo quản xồi, lý đề tài “Nghiên cứu chế tạo màng chitosan-nano bạc bước đầu thử nghiệm bảo quản xồi cát Hịa Lộc” thực góp phần giúp công tác bảo quản sau thu hoạch tốt hơn, giảm tổn thất chất lượng số lượng loại rau quả, đặc biệt xồi cát Hịa Lộc 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến khả tạo màng chitosan-nano bạc, khả kháng nấm màng ba độ deacetyl khác (70, 80 90 %) Từ màng chitosan-nano bạc thu được, tiến hành nghiên cứu ứng dụng bảo quản xồi cát Hịa Lộc kết hợp với nhiệt độ thấp So sánh hiệu bảo quản xoài màng chitosan-nano bạc ba độ deacetyl với số phương pháp bảo quản khác 1.3 Nội dung nghiên cứu - Điều chế loại màng chitosan từ nguyên liệu chitosan có độ deacetyl 70, 80 90% - Tìm giá trị tối ưu nhiệt độ, thời gian nồng độ bạc nitrat để điều chế dung dịch nano bạc Điều chế loại màng chitosannano bạc từ nguyên liệu chitosan có độ deacetyl 70, 80 90% - Thu kết bước đầu bảo quản xoài cát Hòa Lộc màng chitosan-nano bạc so sánh với số kiểu xử lý bảo quản khác 1.4 Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 1.4.1 Ý nghĩa khoa học Kết đề tài cung cấp thông số kỹ thuật phù hợp tạo màng chitosan, màng chitosan-nano bạc với ba độ deacetyl 70, 80 90%, khả kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides Fusarium equiseti màng chitosan, màng chitosan-nano bạc Nghiên cứu cho thấy hiệu việc bảo quản xoài cát Hòa Lộc màng chitosan-nano bạc qua tác động giảm hao hụt khối lượng, giảm cường độ hô hấp, giữ chất lượng cảm quan, giảm biến đổi chất lượng dinh dưỡng (đường tổng số, acid toàn phần, hàm lượng vitamin C) kéo dài thời gian bảo quản đến 35 ngày Đồng thời, kết nghiên cứu cho thấy khả bảo quản xồi màng chitosan có độ deacetyl thấp so với chitosan có độ deacetyl cao 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn Việc tạo màng chitosan, chitosan-nano bạc ứng dụng vào bảo quản nơng sản, nói chung, xồi cát Hịa Lộc, nói riêng, nhằm nắm bắt xu hướng ngành chế biến bảo quản trái Hơn nữa, nghiên cứu giúp thúc đẩy xu hướng tận dụng phế liệu vỏ tôm nhà máy chế biến thủy sản tạo chất sinh học hữu có hoạt tính kháng nấm tốt, không gây độc cho sản phẩm, không tạo dư lượng kháng sinh, dư lượng hóa học nhằm thay hóa chất bảo quản thơng thường, nâng cao tính an tồn cho người tiêu dùng Kết đề tài góp phần nâng cao hiệu kinh tế cho người trồng trọt, kinh doanh, vận chuyển, xuất xồi cát Hịa Lộc Từ tạo động lực thúc đẩy việc quy hoạch mở rộng diện tích trồng xoài, nâng cao số lượng chất lượng xuất khẩu, phát triển bền vững thương hiệu xoài cát Hòa Lộc Việt Nam thị trường nước Hơn việc bảo quản xoài, màng chitosan-nano bạc ứng dụng bảo quản cho nhiều loại trái khác hay loại thực phẩm khác xử lý sau thu hoạch hay chế biến nâng cao chất lượng sản phẩm 1.5 Điểm luận án Đây nghiên cứu có tính tổng thể bao gồm việc tối ưu hóa q trình tạo màng bao sinh học từ vật liệu chitosan kết hợp với nano bạc ba độ deacetyl khác (70, 80 90%), với tính chất lý sinh học phù hợp ứng dụng để bảo quản tươi xồi cát Hịa Lộc Tính thứ nhất, đề tài tạo màng chitosan-nano bạc có tính chất lý, tính thấm nước qua màng phù hợp, khả kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides Fusarium equiseti có hiệu cao bảo quản xồi cát Hịa Lộc, với thơng số tạo màng pH hịa tan chitosan thích hợp 3,6 cho độ deacetyl 70%, 3,8 cho độ deacetyl 80% 90%, nồng độ 1% phù hợp cho loại deacetyl, tỉ lệ dung dịch nano bạc 75 µL dung dịch AgNO3 0,005 M phối trộn với 100 mL dung dịch chitosan với độ deacetyl 70% 80% 90%) Tính thứ hai, nghiên chitosan công bố chủ yếu tạo chế phẩm dung dịch chitosan ứng dụng bảo quản thực phẩm Kết nghiên cứu tạo màng chitosan-nano bạc có tính chất màng bao thực phẩm Hơn nữa, màng tạo thành cịn có khả kháng nấm tốt, sử dụng trong bảo quản xồi hay loại trái có kích thước khối lượng trung bình dễ tiện lợi Tính thứ ba, Kết dùng màng chitosan- nano bạc bảo quản xồi cát Hịa Lộc 35 ngày mà giữ được chất lượng tốt so với phương pháp bảo quản khác khảo sát, kéo dài thêm thời gian bảo quản từ 5-10 ngày so với cơng trình nghiên cứu bảo quản xồi khác Điều có ý nghĩa lớn việc bảo quản loại trái có giá trị kinh tế cao Tính thứ tư, kết nghiên cứu sử nguồn chitosan độ deacetyl 8595% nghiên cứu cơng bố, có khả bảo quản kháng nấm tốt, loại trái Trong nghiên cứu này, sử dụng chitosan độ deacetyl thấp, 70-80% tạo màng ứng dụng bảo quản xoài, thực nghiệm cho thấy hiệu bảo quản không khác biệt biến đổi chất lượng xồi cát Hịa Lộc so với chitosan có độ deacetyl 90% Đều góp phần cho việc ứng dụng đa dạng chitosan bảo quản thực phẩm 1.6 Kết cấu luận án Luận án bao gồm chương với 133 trang: Chương 1- Giới thiệu (trang 1÷4); Chương 2- Tổng quan tài liệu (trang 5÷38); Chương 3- Phương pháp nghiên cứu (trang 39÷51 với thí nghiệm); Chương 4- Kết thảo luận (trang 52÷131); Chương 5- Kết luận đề xuất (trang 132÷133) Trong nội dung có 28 bảng 99 hình Bài viết sử dụng 283 tài liệu tham khảo, bao gồm 250 tài liệu tiếng Anh 33 tài liệu tiếng Việt Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan chitosan Chitin chitosan polysaccharide, mặt hóa học chúng có cấu tạo giống cellulose, khác diện nitơ Chitin mucopolysaccharide có nhiều tự nhiên biết đến tên gọi 2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucose liên kết với liên kết β-(1- 4)-glycoside bị thủy phân enzyme chitinase (Muzzarelli, 1973) Chitosan dẫn xuất tạo từ trình deacetyl để loại bỏ nhóm acetyl chitin mơi trường kiềm đậm đặc thay nhóm amin vị trì C2 vịng glucan Chitosan cấu tạo từ đơn vị D-glucosamin liên kết với liên kết β-(1-4)-glycoside, cịn gọi polymer tuyến tính đơn vị 2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose poly-(1-4)-D-glucosamin (Rinaudo, 2006) Sự diện nhóm NH2 chitosan giúp chất có nhiều ứng dụng so với chitin Chitosan polymer sinh học đặc biệt có đặc tính phân hủy sinh học, tương thích sinh học hoạt tính kháng khuẩn đáp ứng dùng làm vật liệu chức (Honarkar & Barikani, 2009) 2.2 Tổng quan nano, nano bạc Thuật ngữ "nano" đặt từ tiếng Hy Lạp có nghĩa lùn Một nanomet (nm) phần tỷ mét, khoảng phần trăm ngàn chiều rộng sợi tóc người (Ranjan et al., 2014) Khái niệm công nghệ nano lần giới thiệu Richard Feynman (1959) họp Hiệp hội Vật lý (Khademhosseini et al., 2006) Kể từ đó, cơng nghệ nano phát triển thành lĩnh vực đa ngành khoa học ứng dụng công nghệ Công nghệ nano khả làm việc quy mô 1-100 nm để thiết kế, chế tạo ứng dụng cấu trúc vật liệu, thiết bị hệ thống với đặc tính có nguồn gốc từ cấu trúc nano chúng (Roco, 2003) Trong số vật liệu nano kim loại, nano bạc nhận quan tâm đáng kể tính chất hóa lý hấp dẫn (An et al., 2008; Sharma et al., 2009) Đặc biệt, nano bạc cho thấy loại vật liệu kháng khuẩn có triển vọng (Sondi et al., 2004) Nano bạc báo cáo có khả hấp thụ phân hủy ethylene, góp phần hiệu việc kéo dài hạn sử dụng loại rau (Li et al., 2009) 2.3 Điều chế nano bạc Phương pháp hóa học phương pháp phổ biến tính tiện lợi thiết bị đơn giản Quá trình tổng hợp nano bạc thường sử dụng ba thành phần sau: (1) muối kim loại, (2) chất khử (3) chất ổn định Sự hình thành dung dịch keo từ trình khử muối bạc bao gồm hai giai đoạn tạo mầm tăng kích thước Sự tạo mầm ban đầu phát triển mầm tinh thể ban đầu kiểm sốt cách điều chỉnh thông số phản ứng nhiệt độ phản ứng, pH, muối kim loại, chất khử (NaBH4, ethylene glycol, glucose) chất ổn định (PVA, PVP, Natri oleat) Một phương pháp khác để tổng hợp hạt nano sử dụng bạc nitrat làm muối kim loại, natri dodecyl sulfat 8% làm chất ổn định, dung dịch hydrazin hydrat (2,0-12 mM) dung dịch natri citrat (1,0-2,0 mM) làm chất khử Hỗn hợp bạc nitrat 1,1 mM tạo hạt nano bạc có kích thước 24 nm Ngoài ra, bạc nitrat sử dụng làm muối kim loại, NaBH4 làm chất khử trinatri citrat làm chất ổn định (Jana et al., 2001; Pinto et al., 2010) 2.4 Giới thiệu xoài Về nguồn gốc, xồi cát Hịa Lộc trồng xã Hịa Lộc, quận Giáo Đức, tỉnh Định Tường, ấp Hòa Lộc, xã Hòa Hưng, huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang, nên mang tên xồi cát Hịa Lộc Tiền Giang có diện tích trồng xồi cát Hịa Lộc 1.579 tập trung chủ yếu khu vực ven sông Tiền thuộc huyện Cái Bè vùng nam Cai Lậy, sản lượng hàng năm ước tính 35.926 tấn, suất 23 tấn/ha Huyện Cái Bè nơi tập trung xoài nhiều tỉnh Tiền Giang với diện tích 821 ha, chiếm đến 52% tổng diện tích trồng xồi tỉnh Vùng trồng xồi cát Hịa Lộc tập trung 13 xã: Hòa Hưng, An Hữu, An Thái Trung, Tân Hưng, Tân Thanh, Mỹ Lương, An Thái Đơng, Mỹ Đức Tây, Mỹ Đức Đơng, Thiện Trí, Hịa Khánh, Hậu Thành Mỹ Lợi A thuộc huyện Cái Bè, tỉnh Tiền Giang Hiện nay, xồi cát Hịa Lộc cấp Giấy chứng nhận sản xuất an toàn theo tiêu chuẩn GlobalGAP xuất sang nhiều nước giới như: Nhật Bản, Hàn Quốc, Canada, New Zealand, Nga, (Tuấn, 2011) 2.5 Tổng quan bệnh nấm Colletotrichum nấm Fusarium Nấm Colletotrichum có hệ khuẩn ty thật, gồm có phát triển sợi nấm mảnh, phân nhánh, không màu vách ngăn sợi nấm Hệ sợi nấm có gian bào nội bào tế bào có nhiều nhân Colletotrichum nội sinh, sinh sản vơ tính bào tử đính, bào tử đính phát triển cuống bào tử dạng thể cụm cuống bào tử Cụm cuống bào tử có dạng đĩa phẳng, mặt sau có cấu trúc phấn mịn, cụm cuống bào tử gồm lớp chất nền, bề mặt sản sinh cuống bào tử suốt Cuống bào tử khơng có vách ngăn kéo dài đơn bào, dạng liềm, cong, bào tử suốt Cùng với bào tử cuống bào tử lông cứng cụm cuống bào tử, lông dài cứng, thuôn nhọn, không phân nhánh đa bào cấu trúc tơ cứng Frost (1964) mơ tả vài lồi Colletotrichum có khơng có lơng cứng kiểm soát thay đổi độ ẩm Sự hình thành số lớn bào tử gây nứt gãy biểu bì vật chủ, gặp điều kiện thuận lợi, bào tử mọc từ đến nhiều ống mầm để hình thành hệ sợi nấm Sợi nấm già đơi hình thành vách dày, màu nâu sậm, hình cầu không gọi hậu bào tử (Chlamydospores), tận chen sợi nấm tồn thời gian dài tách chúng mọc mầm để hình thành sợi nấm Nấm Colletotrichum sống cạn, hoại sinh ký sinh nguyên nhân gây bệnh thán thư nhiều loại trồng Nấm Fusarium có nhiều dòng khác nên khả ký chủ rộng nhiều loại trồng như: ăn trái, rau màu số hoa cảnh, sống điều kiện khác tồn đất thời gian dài, xác bã thực vật nhiều dạng khác nhau, bào tử nấm tồn điều kiện khắc nghiệt thời gian dài sau gặp điều kiện thuận lợi phát triển lây lan (Đồng, 1986) Nấm gây hại nặng số trồng đặc biệt ăn trái như: chuối, xoài, nhãn, nho, ổi, cam quýt, đu đủ, bơ… Ngồi ra, có số dịng nấm Fusarium gây bệnh cho ngƣời động vật như: gây ung thư họng người ung thư bán cầu đại não ngựa chuột (Thiel et al, 1991) 2.6 Các nghiên cứu nước Nghiên cứu ảnh hưởng màng bao chitosan có khối lượng phân tử thấp kết hợp với nano bạc bảo quản trứng gà tươi thực Hạnh ctv (2020) Trứng gà sau thu hoạch lựa chọn theo màu sắc, kích thước phủ màng chitosan (mW = 10-20 kDa) với độ deacetyl 86-90% bổ sung nano bạc1,5 µL, hạt bạc có kích thước 20-50 nm Trứng gà sau phủ màng bảo quản 30 ngày nhiệt độ 28-30 oC cho thấy màng chitosan có nồng độ 1,5% bổ sung nano bạc cho hàm lượng protein trứng cao pH albumin thấy đổi Vân ctv (2017) nghiên cứu ứng dụng màng chitosan-nano bạc bảo quản nhằm nâng cao suất chất lượng long sau thu hoạch Quả long nhúng vào dung dịch chứa 1% chitosan 7,5 mM nano bạc theo tỉ lệ 3:1 cho thấy thời gian tồn trữ tăng đáng kể, bảo quản nhiệt độ 26 oC 19 ngày nhiệt độ oC 30 ngày Chitosan sử dụng việc bảo quản cho loại trái nhãn, cà chua, chuối, cam, quít, Màng zein chitosan ứng dụng bảo quản trứng số loại trái có giá trị kinh tế Đồng sông Cửu Long (Mười, 2009) Kết thí nghiệm thăm dị cho thấy màng chitosan 1% mang lại hiệu bảo quản cam mức độ xồi (sau thu hoạch xử lý dung dịch Na2CO3 1% kết hợp dung dịch natri benzoat 1%, sau tiến hành bao màng chitosan 1%, cho vào bao bì xốp bảo quản nhiệt độ 6-8 oC giữ chất lượng giá trị cảm quan đến ngày thứ 71) Chien cộng (2007) nghiên cứu sử dụng chitosan độ deacetyl 95-98% để bảo quản xoài cắt lát nước chậm, có chất lượng cảm quan tốt thời hạn bảo quản kéo dài (Chien et al., 2007) Salvador cộng (1999) sử dụng lớp phủ chitosan cho bơ cải thiện thời hạn lưu trữ 10 Hình 3.1: Sơ đồ nghiên cứu tổng quát 14 3.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến khả tạo màng kháng nấm chitosan Mục đích: xác định pH thích hợp để hòa tan dung dịch chitosan ba độ deacetyl 70, 80 90% để tạo màng tốt có độ tính chất lý tốt thơng qua độ giãn dài, khả chịu lực kéo, mô đun đàn hồi Khảo sát khả tạo màng loại chitosan có độ deacetyl 70, 80 90% nồng độ chitosan khác Lựa chọn nồng độ chitosan phù hợp để tạo màng loại chitosan Các nội dung khảo sát cụ thể: Khảo sát ảnh hưởng pH đến khả tạo màng chitosan Nhân tố: - Độ deacetyl chitosan 70, 80 90%, chitosan nồng độ 1% - pH dung dịch, gồm mức: 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 Chỉ tiêu đánh giá: Độ dày màng chitosan đo thước Panme điện tử có độ xác 0,01 µm, đánh giá cấu trúc phương pháp đo lý TPA thông qua thông số: độ giãn dài, khả chịu lực kéo, mô đun đàn hồi, đánh giá cảm quan màu sắc, hình dạng, độ màng, đánh giá tính thấm nước màng Kết thu nhận: Giá trị pH thích hợp để hịa tan chitosan Khảo sát ảnh hưởng nồng độ độ deacetyl đến khả tạo màng chitosan Nhân tố: Độ deacetyl chitosan 70, 80 90% - Nồng độ chitosan, gồm mức: 0,5, 0,75, 1, 1,25, 1,5 Chỉ tiêu theo dõi: Độ dày màng chitosan đo thước panme điện tử có độ xác 0,01 µm, đánh giá cấu trúc phương pháp đo lý thông qua thông số: độ giãn dài, khả chịu lực kéo, mô đun đàn hồi, đánh giá cảm quan màu sắc, hình dạng, độ màng Đánh giá tính thấm nước màng Kết thu nhận: - Độ dày màng, nồng độ chitosan thích hợp để tạo màng Khảo sát hoạt tính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides Fusarium equiseti màng chitosan Nhân tố: Độ deacetyl chitosan 70, 80 90% Nồng độ chitosan, gồm mức: 0,5 0,75 1,0 1,25 1,5 Nấm Colletotrichum gloeosporioides Nấm Fusarium equiseti 15 Chỉ tiêu theo dõi: đường kính vịng kháng nấm kháng nấm màng Kết thu nhận: khả kháng nấm màng chitosan 3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố đến khả tạo màng chitosan-nano bạc Mục đích: tìm giá trị nồng độ AgNO3, nhiệt độ thời gian tạo hạt nano bạc để hạt có kích thước đạt u cầu có tính ổn định Xác định nồng độ AgNO3 thích hợp dung dịch chitosan-nano bạc tạo màng chitosannano bạc ứng dụng để bao trái (coating) bảo quản xoài Xem xét phân tán hạt nano bạc tồn nano bạc màng chitosan theo thời gian Các nội dung khảo sát cụ thể: Khảo sát ảnh hưởng nồng độ AgNO3, nhiệt độ thời gian khuấy trộn đến khả tạo keo nano bạc Nhân tố: Nồng độ AgNO3, gồm mức: 0,001 0,005 0,010 M Nhiệt độ, gồm mức: 90, 95, 100 oC Thời gian, gồm mức: 4, 8, 12 phút Chỉ tiêu theo dõi: đánh giá phân tán nano bạc dung dịch thông qua việc xác định bước sóng hấp thụ cực đại dung dịch UV-VIS; đánh giá phân bố kích thước nano bạc dung dịch nano bạc phương pháp chụp TEM Kết thu được: nồng độ AgNO3 thích hợp tạo dung dịch nano bạc Khảo sát ảnh hưởng lượng keo nano bạc sử dụng độ deacetyl chitosan đến khả tạo màng chitosan-nano bạc phân tán nano bạc màng chitosan-nano bạc theo thời gian Nhân tố: Độ deacetyl chitosan, gồm mức 70, 80 90% với nồng độ chitosan thu nội dung nghiên cứu Lượng keo nano bạc sử dụng 100 mL dung dịch chitosan, gồm mức 50 µL/100 mL (2,5 µM), 75 µL/100 mL (3,75 µM) 100 µL/100 mL (5,0 µM) Thời gian theo dõi phân tán nano bạc (ngày), gồm mức: 0, 10, 20, 30 40 Chỉ tiêu theo dõi: đánh giá tồn nano bạc phân tán nano bạc màng chitosan theo thời gian phương pháp chụp SEM Kết thu nhận: tạo màng chitosan-nano bạc tốt Thử nghiệm hoạt tính kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides Fusarium equiseti màng chitosan-nano bạc Nhân tố Loại nấm: Colletotrichum gloeosporioides, Fusarium equiseti - Màng chitosan-nano bạc với ba độ deacetyl: 70, 80 90% 16 Chỉ tiêu theo dõi: đường kính kháng nấm Kết thu nhận: khả kháng nấm màng chitosan-nano bạc 3.3.3 Nghiên cứu bảo quản xoài - so sánh hiệu kiểu xử lý bao màng khác Mục đích: đánh giá khả bảo quản xồi cát Hịa Lộc màng chitosan-nano bạc so sánh với kiểu xử lý bao màng khác Các nội dung khảo sát cụ thể: Nghiên cứu hiệu kiểu xử lý bao màng khác bảo quản xoài Nhân tố: Chế độ xử lý mẫu xoài, gồm chế độ: M0: xồi khơng bao màng rửa nước nhiệt độ phịng M1: xồi khơng bao màng rửa nước 50 oC M2: xoài bao màng chitosan rửa nước nhiệt độ phịng M3: xồi bao màng chitosan rửa nước 50 oC M4: xoài bao màng chitosan-nano bạc rửa nước nhiệt độ phịng M5: xồi bao màng chitosan-nano bạc rửa nước 50 oC Độ deacetyl chitosan, gồm mức: 70, 80 90% Chỉ tiêu theo dõi: ngày tiến hành xác định hao hụt khối lượng, độ cứng, hàm lượng chất khơ hịa tan, hàm lượng acid tổng, hàm lượng vitamin C, hàm lượng đường tổng, màu sắc vỏ quả, màu sắc thịt quả, cường độ hô hấp, cường độ sản sinh ethylen, tỉ lệ hư hỏng xoài Kết thu nhận: so sánh hiệu kiểu xử lý bao màng chitosan-nano bạc với kiểu bao màng khác Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 4.1 Ảnh hưởng số yếu tố đến khả tạo màng kháng nấm chitosan 4.1.1 Ảnh hưởng pH đến khả tạo màng chitosan Bảng 4.1 Ảnh hưởng pH đến tính chất màng chitosan độ deacetyl khác Độ deacetyl 70% 80% pH 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 3,4 Độ chịu lực Mô đun đàn hồi Độ giãn dài (%) (MPa) (109N/m2) 0,503a ± 0,011 3,980a± 0,142 4,849a± 0,085 0,509a± 0,012 4,227a± 0,170 3,997b± 0,499 0,466b± 0,013 2,819b± 0,582 4,166b± 0,288 Chitosan không tan hồn tồn, màng khơng mịn Chitosan khơng tan hồn tồn, màng không mịn Màng chitosan xuất muối bề mặt 0,410b± 0,007 0,410c± 0,007 4,200a± 1,570 17 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 90% 0,520a± 0,020 1,460b± 0,250 2,170b± 0,440 b a 0,450 ± 0,040 5,490 ± 2,890 1,080c± 0,110 Chitosan khơng tan hồn tồn, màng khơng mịn Chitosan khơng tan hồn tồn, màng không mịn Màng chitosan xuất muối bề mặt 0,340b± 0,048 8,957c± 0,017 2,150a± 0,030 0,392b± 0,042 12,100b± 0,027 1,053b± 0,030 0,465a± 0,035 13,246a± 0,030 0,631c± 0,030 Chitosan không tan hồn tồn, màng khơng mịn Chitosan khơng tan hồn tồn, màng khơng mịn Màng chitosan xuất muối bề mặt Ghi chú: số theo sau dấu ± biểu thị độ lệch chuẩn giá trị trung bình; số mang chữ số mũ khác cột sai khác có ý nghĩa thống kê (P0,05) vào ngày 25 Theo phân tích ANOVA, khác biệt cường độ hơ hấp mẫu khơng có ý nghĩa thống kê, có nghĩa độ deacetyl khác chitosan không ảnh hưởng đến thay đổi cường độ hô hấp xồi q trình bảo quản 4.4.8 Ảnh hưởng màng chitosan đến cường độ sản sinh khí ethylene xồi theo thời gian bảo quản Kết thí nghiệm, cho thấy cường độ sản sinh ethylen mẫu xoài không bao màng cao 45,6 mL C2H2.Kg-1.h-1 vào ngày 15, mẫu xoài bao màng chitosan-nano bạc 80, 90% với giá trị thấp 43,2, 43,2, 43,4 mL C2H2.Kg-1.h-1 vào ngày thứ 25 Những thay đổi cường độ sản sinh ethylen quan sát có liên quan đến cường độ hơ hấp xồi bảo quản 12 °C Tốc độ sản sinh ethylen đạt giá trị cao tương đương với ngày có cường độ hơ hấp cực đại có phần sớm tất mẫu Tốc độ sản sinh ethylen mẫu xoài bọc màng mẫu xoài bao màng chitosan-nano bạc 80, 90% thấp đáng kể so với mẫu đối chứng xồi khơng bao màng Ở ngày có cường độ hơ hấp cực đại tốc độ sản sinh ethylen giảm đáng kể mẫu bọc màng chitosan nano bạc, điều cho thấy CO2 ức chế cường độ sản sinh ethylen Màng chitosan sử dụng lớp phủ làm cho môi trường màng tích trữ CO2 giảm O2, vừa giảm cường độ hô hấp, cường độ sản sinh ethylen giảm nước tự nhiên làm chậm trình chín xồi Điều hồn tồn phù hợp với nghiên cứu Jongsri et al (2016) ảnh hưởng màng chitosan đến chất lượng bảo quản xoài đặc tính hố lý xồi 4.4.9 Sự thay đổi màu sắc xoài theo thời gian bảo quản Sự thay đổi màu sắc q trình chín phân hủy chlorophyll tổng hợp loại anthocyanin khác tích lũy chúng không bào carotene, xanthophyll lycopene (Prasanna et al., 2007) Carotene chứa nhiều mô vỏ trái, chín carotene tồn với chlorophyll, trái chín chlorophyll bị phân hủy (Tâm, 2006), lượng carotene tăng theo thời gian tồn trữ tất mẫu chủ yếu xảy thịt trái Hơn nữa, q trình hơ hấp xồi tiếp tục diễn xảy phản ứng hóa học thay đổi màu, đường tổng, acid tổng,…Sự thay đổi màu Chlorophyll (màu xanh lá) giảm đồng thời carotenoid (màu vàng, đỏ bao gồm caroten, licopen, xantophyll) flavonoid (màu vàng đến tím) tăng Đó chín, chlorophyll bị oxy hóa tạo hợp chất khơng màu, carotenoid flavonoid lại tổng hợp nên tạo màu sắc đặc trưng rau (Mẫn ctv., 2009) Việc sử dụng màng chitosan-nano bạc bảo quản ngăn già hoá biến đổi sinh hố xồi, từ 26 làm cho màu sắc vỏ xoài thay đổi chậm cách bảo quản thơng thường Màu sắc vỏ xồi tiêu chí lựa chọn quan trọng người mua đưa dấu hiệu trạng thái trái chín Kết đồng quan điểm với Phương ctv (2006) ảnh hưởng nhiệt độ bao bì đến chất lượng thời gian bảo quản xồi cát Hịa Lộc 4.4.10 Tỷ lệ hư hỏng xồi cát Hịa Lộc theo thời gian bảo quản Bảng 4.5: Tỷ lệ hư hỏng xoài theo thời gian bảo quản (%) Thời gian bảo quản (ngày) Mẫu M0 M70 M80 M90 0 0 10 7,8 0 15 19,2 0 20 61,6 0 25 100 0 30 0 35 0 Theo số liệu trình bày Bảng 4.5, từ ngày 10 trở đi, mẫu xồi khơng bao màng chitosan có xuất đốm đen bề mặt, thể dấu hiệu hư hỏng, số lượng diện tích đốm đen có xu hướng tăng theo thời gian bảo quản Với mẫu xoài bao màng chitosan-nano bạc không thấy xuất đốm đen qua 35 ngày bảo quản, mẫu giữ tốt chất lượng Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 5.1 Kết luận Nghiên cứu cho thấy tính khả thi việc dùng màng bao chitosannano bạc có hoạt tính sinh học cao, có khả ứng dụng bảo quản thực phẩm đặc biệt bảo quản loại có xồi cát Hịa Lộc Kết nghiên cứu đóng góp mặt lý thuyết thực tiễn cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm, bảo quản sau thu hoạch Việt Nam Từ nghiên cứu đúc kết kết bật sau: Xác định thông số kỹ thuật cần thiết để tạo màng chitosan pH dung dịch acid acetic 3,6 hòa tan chitosan độ deacetyl 70%, pH dung dịch acid acetic 3,8 hòa tan chitosan độ deacetyl 80 90%, nồng độ chitosan cho ba độ deacetyl 1% Màng chitosan tạo có thuộc tính lý gồm độ giãn dài, lực kéo đứt mô đun đàn hồi tốt, khả kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides Fusarium equiseti cao, độ dày màng đạt 20±1 µm, phù hợp cho ứng dụng bao màng loại Việc sử dụng phương pháp bề mặt đáp ứng kết hợp với bố trí thí nghiệm theo thiết kế Box-Behnken tối ưu hóa q trình điều chế dung 27 dịch nano bạc giúp tạo mơ hình tốn có độ tin cậy chấp nhận Từ mơ hình tốn, điều kiện tối ưu để tạo dung dịch nano bạc bao gồm nồng độ AgNO3 0,005 M, nhiệt độ khuấy 96 oC thời gian khuấy 12 phút Xác định thông số kỹ thuật cần thiết tạo màng chitosan-nan bạc từ chitosan keo nano bạc theo công thức dùng 75 µL dung dịch AgNO3 0,005 M phối trộn với 100 mL dung dịch chitosan với độ deacetyl 70, 80 90%, nồng độ chitosan cho ba độ deacetyl 1% Màng chitosan-nano bạc tạo thành có thuộc tính lý tốt, độ phân tán nano bạc màng chitosan-nano bạc cao theo thời gian cất giữ, khả kháng nấm Colletotrichum gloeosporioides Fusarium equiseti cao, phù hợp cho ứng dụng bao màng bảo quản trái Kết đánh giá chất lượng bảo quản xồi cát Hịa Lộc qua tiêu độ cứng thịt quả, hàm lượng đường tổng, vitamin C, acid tổng, hàm lượng chất khơ hồ tan, cường độ hơ hấp, khả sinh khí ethylene tỷ lệ hư hỏng cho thấy, thời gian bảo quản mẫu xoài bao gói màng chitosan-nano bạc với ba độ deacetyl 70, 80 90% 35 ngày Kết thu cho thấy, chất lượng hóa lý cảm quan mẫu xồi bao gói màng chitosan-nano bạc với độ deacetyl 70, 80 90% sau 35 ngày bảo quản khơng có khác biệt nên khẳng định màng chitosan-nano bạc tạo từ chitosan độ deacetyl thấp có khả bảo quản tốt loại trái không thua so với loại màng hay chế phẩm chitosan tạo từ chitosan có độ deacetyl cao Kết nghiên cứu này, cho thấy việc sử dụng màng bao chitosan-nano bạc bảo quản xồi cát Hịa Lộc hướng tiếp cận nhiều triển vọng bảo quản sau thu hoạch nhằm kéo dài thời gian bảo quản vận chuyển góp phần nâng cao chất lượng phục vụ tiêu dùng nước xuất 5.2 Đề xuất Qua thời gian nghiên cứu khả bảo quản xoài cát Hịa Lộc màng chitosan-nano bạc, tơi có đề xuất sau: Sử dụng chitosan có độ deacetyl thấp 70% để nghiên cứu tạo màng bảo quản nông sản so sánh kết Nghiên cứu bổ sung kết hợp chất vào màng chitosan-nano bạc để kéo dài thêm thời gian bảo quản xoài lên mức 40-50 ngày 28 ... màng chitosan kết hợp nano bạc bảo quản xồi, lý đề tài ? ?Nghiên cứu chế tạo màng chitosan- nano bạc bước đầu thử nghiệm bảo quản xồi cát Hịa Lộc? ?? thực góp phần giúp cơng tác bảo quản sau thu hoạch... gian nghiên cứu khả bảo quản xoài cát Hịa Lộc màng chitosan- nano bạc, tơi có đề xuất sau: Sử dụng chitosan có độ deacetyl thấp 70% để nghiên cứu tạo màng bảo quản nông sản so sánh kết Nghiên cứu. .. ngày bảo quản, mẫu xoài bao màng chitosan- nano bạc độ deacetyl 70, 80 90% chưa hư hỏng ngày bảo quản thứ 35 Điều cho thấy việc bảo quản xoài màng chitosan nano bạc giúp tăng thời gian bảo quản,