Ứng dụng chế phẩm phối hợp Chitosan – Nano bạc trong bảo quản bưởi.

Sự thay đổi hàm lượng acid hữu cơ tổng số của các nồng độ chế phẩm chitosan - nano bạc trong quá trình bảo quản bưởi .... Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới hàm lượng acid hữu cơ tổ

TRẦN THỊ HẢI

“ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM PHỐI HỢP CHITOSAN - NANO BẠC

TRONG BẢO QUẢN BƯỞI”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành : Công nghệ Sau thu hoạch

Thái Nguyên, năm 2015

TRẦN THỊ HẢI

“ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM PHỐI HỢP CHITOSAN - NANO BẠC

TRONG BẢO QUẢN BƯỞI”

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành : Công nghệ Sau thu hoạch

Giáo viên hướng dẫn : ThS Lương Hùng Tiến

Thái Nguyên, năm 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thiện luận văn mọi sự giúp đỡ đều đã được cảm ơn và các trích dẫn trong luận văn đều ghi rõ nguồn gốc

Thái Nguyên, ngày 29 tháng 5 năm 2015

Sinh viên

Trần Thị Hải

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài và hoàn thiện khóa luận tốt nghiệp, cùng với sự nỗ lực, cố gắng của bản thân, tôi đã nhận được sự giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi của các thầy cô giáo cùng các đơn vị tập thể

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn ThS Lương Hùng Tiến – Khoa CNSH & CNTP, người đã tận tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo khoa CNSH & CNTP

đã giúp đỡ tôi thực hiện và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các bạn trong nhóm sinh viên thực tập tại phòng Thí nghiệm vi sinh và các bạn sinh viên thuộc lớp K43-CNSTH đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa CNSH & CNTP cung cấp địa điểm thực tập để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

Trong quá trình thực tập tôi xin cảm ơn sự động viên của gia đình và bạn bè

Dù cố gắng nhiều, xong bài khóa luận không thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế Kính mong nhận được sự chia sẻ và những ý kiến đóng góp quý báu của thầy, cô giáo và các bạn

Thái Nguyên, ngày 29 tháng 5 năm 2015

Sinh viên

Trần Thị Hải

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Tình hình sản xuất bưởi ở Việt Nam qua các năm 10

Bảng 2.2: Hàm lượng chitin trong vỏ một số động vật giáp xác [10] 16

Bảng 2.3: Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích [13] 26

Bảng 2.4: Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano bạc [14] 31

Bảng 4.1: Sự biến đổi chất khô tổng số của bưởi ở các chế độ tiền xử lý khác nhau(Đv: 0 Bx) 38

Bảng 4.2: Sự biến đổi của hàm lượng acid hữu cơ tổng số ở các chế độ tiền xử lý khác nhau trong quá trình bảo quản bưởi (Đv: %) 39

Bảng 4.3: Tỷ lệ hư hỏng của các chế độ tiền xử lý khác nhau tới quá trình bảo quản bưởi 41

Bảng 4.4: Sự thay đổi của các nồng độ chế phẩm chitosan – nano bạc tới hàm lương chất khô tổng số trong quá trình bảo quản bưởi (Đv: 0 Bx) 42

Bảng 4.5 Sự thay đổi hàm lượng acid hữu cơ tổng số của các nồng độ chế phẩm chitosan - nano bạc trong quá trình bảo quản bưởi 43

Bảng 4.6 Sự thay đổi chỉ số L của các nồng độ chế phẩm chitosan – nano bạc trong quá trình bảo quản bưởi 44

Bảng 4.7: Sự thay đổi chỉ số a của các nồng độ chế phẩm chitosan – nano bạc trong quá trình bảo quản bưởi 45

Bảng 4.8: Sự thay đổi chỉ số b của các nồng độ chế phẩm chitosan – nano bạc trong quá trình bảo quản bưởi 46

Bảng 4.9: Tỷ lệ hư hỏng của các giống bưởi khác nhau trong quá trình bảo quản 47

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Cấu trúc hóa học của chitin 17 Hình 2.2: Cấu trúc hóa học của chitosan 17 Hình 2.3: Hiện tượng cộng hưởng plasmon của hạt hình cầu 29

Đồ thị 4.1 Tỷ lệ hư hỏng của các giống bưởi trong quá trình bảo quản bằng chế

phẩm chitosan – nano bạc 48 Hình 4.2 Bưởi Phúc Trạch bảo quản bằng chế phẩm chitosan – nano bạc 49 Hình 4.3 Bưởi Diễn bảo quản bằng chế phẩm chitosan – nano bạc 49

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

CT : Công thức

ĐC : Đối chứng

MỤC LỤC

Phần 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích và yêu cầu 2

1.2.1 Mục đích 2

1.2.2 Yêu cầu 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Tổng quan về bưởi 3

2.1.1 Nguồn gốc, sự phân bố và đặc tính thực vật học của cây bưởi 3

2.1.2 Thành phần hóa học của quả bưởi 5

2.1.3 Một số lợi ích của quả bưởi 6

2.1.4 Một số giống bưởi ở Việt Nam 8

2.1.5 Tình hình sản xuất bưởi ở nước ta 10

2.1.6 Một số sản phẩm từ bưởi 10

2.1.7 Thu hoạch và bảo quản bưởi sau thu hoạch 11

2.2 Tổng quan về chitosan 15

2.2.1 Nguồn gốc của chitin và chitosan 15

2.2.2 Cấu trúc hóa học của chitosan 16

2.2.3 Tính chất cơ bản của chitosan 18

2.2.4 Đặc tính kháng vi sinh vật của chitosan và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động kháng khuẩn của chitosan 21

2.2.5 Ứng dụng của chitosan 23

2.3 Giới thiệu chung về nano bạc 24

2.3.1 Giới thiệu về công nghệ nano 24

2.3.2 Giới thiệu về bạc kim loại 26

2.3.3 Giới thiệu về hạt nano bạc 28

Phần 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

3.1 Đối tượng (vật liệu) và phạm vi nghiên cứu 34

3.1.1 Đối tượng 34

3.1.2 Phạm vi nghiên cứu 34

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 34

3.2.1 Địa điểm 34

3.2.2 Thời gian nghiên cứu 34

3.3 Thiết bị, dụng cụ và hóa chất nghiên cứu 34

3.3.1 Thiết bị, dụng cụ nghiên cứu 34

3.3.2 Hóa chất nghiên cứu 34

3.4 Nội dung nghiên cứu 35

3.5 Phương pháp nghiên cứu và các chỉ tiêu theo dõi 35

3.5.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm 35

3.5.2 Phương pháp theo dõi 36

3.5.3 Phương pháp xử lý số liệu 37

Phần 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

4.1 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới quá trình bảo quản bưởi 38

4.1.1 Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới hàm lượng chất khô tổng số của bưởi bảo quản 38

4.1.2 Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới hàm lượng acid hữu cơ tổng số của bưởi trong quá trình bảo quản 39

4.1.3 Ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới tỷ lệ hư hỏng của bưởi trong quá trình bảo quản 40

4.2 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm chitosan - nano

bạc tới quá trình bảo quản bưởi 42

4.2.1 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm tới hàm lượng chất khô tổng số trong quá trình bảo quản bưởi 42

4.2.2 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm tới hàm lượng acid hữu cơ tổng số trong quá trình bảo quản bưởi 43

4.2.3 Ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm chitosan – nano bạc tới sự biến đổi về màu sắc của vỏ quả bưởi trong quá trình bảo quản 44

4.3 Kết quả nghiên cứu theo dõi ảnh hưởng của chế phẩm chitosan – nano bạc tới bảo quản các giống bưởi khác nhau 47

Phần 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50

5.1 Kết luận 50

5.2 Kiến nghị 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51

Phần 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Việt Nam là một nước có khí hậu và thổ nhưỡng đa dạng, phù hợp với yêu cầu sinh trưởng của nhiều loại cây ăn quả nhiệt đới và á nhiệt đới nên nước ta có hệ thống cây ăn quả vô cùng phong phú và đa dạng Trong những năm gần đây, nhu cầu tiêu dùng trái cây tăng cao cả trong nươc cũng như thê giới đặc biệt là nhóm cây ăn quả có múi như cam, bưởi, chanh…[3]

Bưởi là loại quả có giá trị dinh dưỡng cao có ý nghĩa trong việc bồi bổ sức khỏe con người Nó có giá trị trong y học phương Đông, đặc biệt trong bưởi nói chung và nhóm quả có múi nói riêng có hàm lượng vitamin C rất phong phú Bưởi, cam, quýt…ngay từ xa xưa đã là thức ăn của người nguyên thủy, nó chứa đủ năm yêu tố cơ bản cho con người (đường, đạm, béo, khoáng

và vitamin) Ngày nay, nó được sử dụng làm thức ăn tráng miệng rất được ưa chuộng Đồng thời là mặt hàng xuất khẩu mang lại giá trị kinh tế cao [5][7] Tuy có giá trị to lớn như vậy, nhưng quả bưởi lại chứa hàm lượng nước cao, thuận lợi cho các loại vi sinh vật phát triển gây hư hỏng cho quả nên tỷ lệ

hư hỏng sau thu hoạch là rất lớn Cây ăn quả nói chung và cây bưởi nói riêng thường mang tính thời vụ, nên xảy ra hiện tượng sản lượng lớn giá thành lại thấp, lúc không đúng vụ thì chất lượng quả lại không đảm bảo Vì vậy, đối với người sản xuất thì kỹ thuật bảo quản bưởi sau thu hoạch là hết sức cần thiết [5] Chitosan – sản phẩm deaxetyl hóa chitin – dẫn xuất của polysaccarit có nhiều trong vỏ các loài động vật giáp xác Khi dùng màng chitosan trong bảo quản thực phẩm thì dễ dàng điều chỉnh độ ẩm, độ thoáng khí cho thực phẩm Màng chitosan cũng khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo vẫn được dùng làm bao gói [4][10]

Vật liệu kháng khuẩn dựa trên cơ sở “bạc nano hạt” đang được đầu tư nghiên cứu rất nhiều trên thế giới nhờ khả năng diệt khuẩn rất tốt và không gây độc hại đối với sức khỏe con người Nano bạc không gây phản ứng phụ, không gây độc cho con người và vật nuôi khi nhiễm lượng nano bạc bằng nồng độ diệt khuẩn [2][6]

Xuất phát từ những thực tế trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng

dụng chế phẩm phối hợp chitosan – nano bạc trong bảo quản bưởi”

1.2 Mục đích và yêu cầu

1.2.1 Mục đích

Ứng dụng chế phẩm phối hợp chitosan – nano bạc trong bảo quản bưởi

1.2.2 Yêu cầu

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các chế độ tiền xử lý tới quá trình bảo quản bưởi

- Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm phối hợp chitosan – nano bạc tới quá trình bảo quản bưởi

- Nghiên cứu theo dõi ảnh hưởng của nồng độ chế phẩm chitosan – nano bạc tới thời gian bảo quản các giống bưởi khác nhau

1.3 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Nâng cao khả năng bảo quản bưởi để giảm những tổn thất sau thu hoạch, kéo dài thời gian bảo quản nhằm nâng cao giá thành của sản phẩm

Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Tổng quan về bưởi

2.1.1 Nguồn gốc, sự phân bố và đặc tính thực vật học của cây bưởi

2.1.1.1 Nguồn gốc của bưởi

Tên khoa học: Citrus grandis(L) Osbeck

Tên đồng nghĩa: Citrus decumana Murr., C maxima (Burn) Merr

Tên khác: Chu loan, mác pục

Tên nước ngoài: Pomelo, shaddock, paradise apple, pompel – moose, fordidden fruit (Anh); pamplemousse, panais (Pháp)

Giới (regnum): Plantac

Chi (genus): Citrus

Loài (species): C.maxima [5]

Nhiều tác giả cho rằng rất khó xác định đươc nguồn gốc của các cây có múi (trong đó có bưởi), vì nhóm cây này có rất nhiều chủng loại khác nhau và

đó là những cây trồng lâu năm, có diện phân bố rộng từ xích đạo lên tới vĩ tuyến 430, từ mặt biển lên tới núi cao 2.500m Nhưng dù sao đa số các tác giả cũng cho rằng nguồn gốc phần lớn cây có múi là ở vùng giáp ranh giữa Ấn

Độ và Trung Quốc Bưởi cũng như chanh yên, phật thủ, gốc ở Trung Quốc,

Ấn Độ, Đông Dương và cũng được trồng chủ yếu ở đây Có thể chúng là những giống được thuần dưỡng sớm nhất [5]

Cây to có thể cao tới 6 – 7m, lá to, dày va xanh bóng, có cánh lá rộng Quả tròn và to, đường kính 15 – 30cm, khi chín vỏ có màu vàng nhạt hoặc xanh, vỏ dày, bên trong có quả bì màu trắng hoặc hồng Vị ngọt, hơi đắng và

vị chua Có nhiều hạt hoặc không có hạt

Nhìn chung trên cây bưởi có rất nhiều thành phần có tinh dầu như: lá bưởi chứa 0,3 – 0,5% tinh dầu, hoa bưởi của một số tỉnh miền Bắc chứa 0,1% tinh dầu, vỏ quả chứa tinh dầu khoảng 0,3% (phương pháp ép); 0,9% (phương pháp cất), flavonoid (gồm nehesperidin, poncirin, isosakaranetin, 7 – β – neohesperidosid), pectin Hạt bưởi chứa dầu béo, limonin, obacuron [7]

2.1.1.2 Sự phân bố của cây bưởi

Các vùng trồng bưởi tập trung chuyên canh nổi tiếng của nước ta đa số nằm ở những vùng đất phù sa ven các sông, suối rất thích hợp cho cây bưởi,

vì thế không những giúp chúng cho năng suất cao mà còn cho phẩm chất rất tốt, đã góp phần tạo nên thương hiệu cho một số loại bưởi nổi tiếng

Nhìn chung các giống Bưởi đều ưa thích khí hậu á nhiệt đới Cùng một giống và cùng được trồng trên một nền đất tốt như nhau nhưng nếu khí hậu thích hợp thì Bưởi cũng cho nhiều trái hơn và ăn ngon hơn [9]

2.1.1.3 Đặc điểm thực vật học

Cây Bưởi (Citrus spp.) thuộc họ cam (Rutaceae), chúng thuộc nhóm thân gỗ, caao khoảng 5 – 6m, tuổi thọ có thể tới 50 năm

Rễ: là rễ cọc (nếu cây được trồng từ hạt), phát triển chủ yếu ở tầng đất

mặt, với độ sâu khoảng 50cm trở lên Sự phân bố của rễ tùy thuộc vào một số yếu tố như tầng đất canh tác, hình thức nhân giống, mực thùy cấp trong vườn,

kỹ thuật trồng… Nhìn chung rễ Bưởi thường mọc cạn, đa số rễ hút dinh dưỡng được phân bố ở gần lớp đất mặt vì thế cần phải giữ cho lớp đất mặt luôn tơi xốp và không nên cuốc xới nhiều ảnh hưởng đến bộ rễ [9]

Thân, cành: có gai cứng, gai ngay, dài, có khi tới 6 – 7cm, ra nhiều cành,

đặc biệt cành vượt mọc rất khỏe Trong một năm có thể ra tới 3 – 4 đợt cành Tùy theo chức năng của cành trên cây mà người ta đặt tên các loại cành [9]

Lá: lá đơn, dạng phiến, hình bầu dục hơi nhọn ở đầu, lá to dày xanh

đậm, không có long, mép lá có răng nhỏ, gân phụ 5 – 6 cặp, có eo lá (cánh lá) rất lớn, có đốt ở đáy phiến lá Trên lá có chứa nhiều túi tinh dầu thơm [9]

Hoa: hoa mọc từ nách lá, thành chùm nhỏ, chùm hoa ngắn, không có

long, dài hình chén màu xanh, cánh hoa trắng, dài từ 2 – 3,5cm Vòi nhị nhỏ

và dài, dính nhau thành từng cụm, bầu nhụy tròn Hoa ra nhiều, nhưng rụng cũng nhiều nên tỷ lệ đậu quả không cao Hạt có hai lá mầm màu trắng, hạt đơn phôi [9]

Trái: trái to, hình tròn, hơi dẹp hay hình trái lê…tùy theo giống Trọng

lượng trung bình của trái thường vào khoảng trên dưới 1,3kg tùy theo giống

Vỏ trái màu xanh, khi chín chuyển dần sang màu vàng xanh hoặc vàng tùy theo giống hoặc vùng đia lý Trên vỏ có nhiều túi tinh dầu thơm Cũng giống như những cây thuộc nhóm cây có múi khác trái bưởi cũng có ba phần là ngoại quả bì, trung quả bì và nội quả bì [9]

2.1.2 Thành phần hóa học của quả bưởi

Vỏ quả Bưởi bên ngoài có nhiều chất narin – gosid do đó có vị đắng Trong vỏ có tinh dầu, tỷ lệ 0,08 – 0,84%; quả chứa 0,05% tinh dầu và lá cũng

có tinh dầu Tinh dầu vỏ bưởi chứa d – limoen, apinen, linalool, geraniol, citral, ngoài ra còn có các alcol, pectin, acid citric…

Dịch quả chín có nhiều chất dinh dưỡng, giá trị dinh dưỡng/100g phần

ăn được gồm có:

+ Calo: 25 – 58kcal

+ Protein: 0,5 – 0,74g

+ Lipid: 0,2 – 0,56g

+ Thành phần còn lại là nước và các chất hữu cơ khác [5]

2.1.3 Một số lợi ích của quả bưởi

Bưởi giúp ăn ngon, kích thích tiêu hóa, trị được bệnh ăn kém tiêu, vì tăng cường sự tiết mật và tiết dịch vị Bưởi có thể giúp chữa một vài bệnh như: ho, bệnh tiêu khát, bệnh hoại huyết (do thiếu vitamin C) Ăn bưởi buổi sáng lúc đói có tác dụng lợi tiệu và tẩy độc Giúp lợi máu, thải những chất bẩn

và độc ở thận và gan [7]

Bưởi còn giúp cơ thể chống lại được một số căn bệnh cảm cúm thông thường Theo bác sĩ nên dùng bưởi trong bữa ăn sáng, có thể dùng như một món salad và đương nhiên bưởi cũng là một món ăn tráng miệng rất ngon

Một hoặc hai quả bưởi mỗi ngày, cùng với một khẩu phần ăn khoa học,

có thể giúp bạn giảm cân Nó cũng giúp làm giảm nguy cơ ung thư ở những người hút thuốc nhờ tác dụng khống chế hoạt động của chất sinh ung thư trong khói thuốc

Những phát hiện này là 2 trong số nhiều kết quả nghiên cứu về lợi ích của các loại trái cây giống cam quýt được trình bày tại cuộc họp thường niên của Hiệp hội Dược phẩm Hoa Kỳ tại Philadelphia

Trong một nghiên cứu các nhà dinh dưỡng tại Trung tâm nghiên cứu ung thư tại Đại học Hawaii đã phát hiện ra rằng nước ép bưởi làm giảm hoạt động của một loại enzyme có tác dụng khiến cho khói thuốc lá dễ sinh ung thư ở người

Trong cùi bưởi có pectin, tinh dầu và 2 flavonoid chính là hesperidin và narigin Pectin trong cùi bưởi là 1 loại xơ tan có khả năng giảm hấp thu cholesterol trong máu, giảm xơ động mạch, gián tiếp giảm sức cản ở mạch máu ngoại biên, giảm sức mỏi…[7]

Hesperidin và narigin, 2 flavonoid chính của cùi bưởi có công dụng giúp bảo vệ tính đàn hồi của mạch máu, ngừa xơ cứng động mạch, gián tiếp chống cao huyết áp và tai biến mạch máu não Người béo phì, cholesterol máu cao, hay người táo bón nên ăn cùi bưởi Những người bị tim mạch hay cholesterol trong máu cao nên ăn mỗi ngày 5-7 múi bưởi liên tục trong 4 tháng sẽ giảm được mỡ máu và bệnh động mạch vành [7]

Theo các chuyên gia, bưởi đươc coi như một loại “thần dược”, nhất là đối với bệnh nhân mắc bệnh tiểu đường Nước bưởi còn chứa thành phần giống như isullin, có tác dụng hạ đường huyết, hỗ trợ bệnh nhân tiểu đường

và cao huyết áp Các chuyên gia khuyên nên thường xuyên ăn bưởi để hạn chế tối đa nguy cơ mắc bệnh tiểu đường

Thêm vào đó, các bệnh nhân tiểu đường cũng được khuyến khích nên

ăn 3 phần bưởi mỗi ngày để cải thiện tình hình Người có nguy cơ mắc bênh tiểu đường cao cũng nên áp dụng lời khuyên trên Người ăn kiêng cũng nên

ăn bưởi thường xuyên bởi vì bưởi có khả năng “đốt chất” các chất béo và calo

dư thừa

Trong bưởi có chứa quinine, rất hữu ích trong việc điều trị bệnh sốt rét

và chứng cảm lạnh Đặc biệt, có khả năng giảm căng thẳng và mệt mỏi

Các nhà khoa học đã chứng minh rằng bưởi có khả năng là giảm nguy

cơ ung thư tuyến tiền liệt, do có chứa một lượng lớn lycopene (chất chống oxy hóa) Không chỉ dừng lại đó, người ta còn tìm thấy trong bưởi có chứa acid phenolic, chất này có thể ngăn chặn một số bệnh ung thư chết người và các bệnh mãn tính khác như bệnh viêm khớp, bệnh luput [7]

2.1.4 Một số giống bưởi ở Việt Nam

Một giống Bưởi tốt phải đạt được những yêu cầu là năng suất cao, ổn định, ít nhiễm các sâu bệnh quan trọng Dạng quả hình quả lê hoặc hình cầu,

vỏ trái sáng đẹp, vỏ dày trung bình, vách múi dễ trúc, tép bưởi bó chặt, ngon, ngọt, không xơ, không the đắng, nước quả nhiều, ráo, không hoặc ít hột [11] Theo trung tâm nghiên cứu cây ăn quả miền Đông nam bộ, thì một số giống bưởi sau đây có triển vọng và có khả năng phát triển cao

2.1.4.1 Bưởi da xanh

Có nguồn gốc ở Bến Tre được trồng khá nhiều ở xã Mỹ Thạch An, thị

xã Bến Tre Hiện đang được trồng nhiều ở các tỉnh Bến Tre, Tiền Giang, Vĩnh Long… Quả có dạng cầu, vỏ cầu giữ màu xanh khi chín, con tép tróc khỏi vách múi tốt, tép múi màu đỏ hồng, nước quả khá, vị ngọt không the đắng, nhược điểm của giống này là nhiều hạt [5]

Hiện nay bưởi Phúc Trạch được trồng tập trung chủ yếu ở 4 xã Phúc Trạch, Hương Trạch, Hương Đô, Lộc Yên (đều ở huyện Hương Khê tỉnh Hà Tĩnh) Có 10 xã phụ cận cũng trồng loại bưởi này Tuy nhiên, theo các nhà quản lý địa phương trồng bưởi ngon nhất vẫn là một làng tại xã Phúc Trạch Tổng diện tích trồng bưởi Phúc Trạch tại huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh hiện nay là khoảng 1.500ha

Năm 2002, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận là một trong 7 loại cây ăn quả quý hiếm cấm không được xuất khẩu giống [5]

2.1.4.3 Bưởi Đoan Hùng

Hiện được trồng nhiều ở huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ, trên đất phù

sa ven sông Lô và sông Chẩy Có hai giống được coi la tốt nhất, đó là Bưởi Tộc Sửu (xã Chí Đàm) và Bưởi Bằng Luân (xã Bằng Luân)

Bưởi Bằng Luân trái hình cầu hơi dẹt, trọng lượng trung bình 0,7 – 0,8 kg/trái; vỏ màu vàng hơi xám nâu, tép múi màu trắng xanh, mọng nước, thịt trái hơi nhão, vị hơi lạt Được thu hoạch vào tháng 10, tháng 11, có thể để được lâu sau khi thu hái

Bưởi Tộc Sửu trái lớn hơn, trọng lượng trung bình từ 1 – 1,2 kg/trái Thịt trái nhão ít hơn giống bưởi Bằng Luân, vị ngọt và màu trắng xanh Thu hoạch sớm hơn bưởi Bằng Luân khoảng nửa tháng [5]

2.1.4.4 Bưởi Diễn

Được trồng nhiều ở Phú Diễn, Phú Minh (Từ Liêm, Hà Nội) Bưởi Diễn có thể là một biến dị của bưởi Đoan Hùng Trái tròn, vỏ trái nhẵn khi chín màu vàng cam Trọng lượng trung bình từ 0,8 – 1 kg/trái Múi và vách múi dễ tách rời nhau Thịt trái màu vàng xanh, ăn giòn, ngọt [5]

2.1.4.5 Bưởi Mê Linh

Được trồng nhiều ở xã Văn Quán, huyện Mê Linh (Vĩnh Phúc) Hiện nay giống này còn được trồng nhiều ở nơi khác như Hàm Yên (Tuyên

Quang), Phú Bình (Yên Bái), Hoài Đức (Hà Tây) và các huyện ngoại thành ở

Hà Nội Quả có hai dạng, hình cầu hơi dẹt và thuôn dài Trọng lượng trung bình từ 1 – 1,2 kg; khi chín cả vỏ quả, cùi, thịt quả đều có màu đỏ gấc, vỏ quả nhẵn và có nhiều úi tinh dầu Giống bưởi này thường được thu hoạch muộn để trưng bày trên bàn thờ ngày tết [5]

2.3.4.6 Bưởi TN2

Dòng bưởi TN2 do khoa CNSH – CNTP lai tạo

2.1.5 Tình hình sản xuất bưởi ở nước ta

Theo Sở Nông Nghiệp và Phát triển Nông Thôn, trong những năm gần đây, diện tích trồng bưởi tăng lên rõ rệt, nhiều loại bưởi ngon đã được ngành nông nghiệp và nhà vườn tuyển chọn trồng và cho trái ngày càng có chất lượng, có tiếng trên thị trường trong và ngoài nước như bưởi Năm Roi (Bình Minh), Bưởi da xanh (Bến Tre), bưởi Diễn, bưởi Phúc Trạch… Đặc biệt bưởi Năm Roi, đặc sản của tỉnh Vĩnh Long được thị trường các nước Châu Âu, Hồng Kông, Đức, Trung Quốc ưa chuộng

Bảng 2.1: Tình hình sản xuất bưởi ở Việt Nam qua các năm

Vì những lợi ích trên mà ngày nay Bưởi đã được sử dụng làm nguyên liệu để chế biến thành nhiều sản phẩm như: rượu Bưởi, nước ép bưởi, mứt bưởi…

2.1.7 Thu hoạch và bảo quản bưởi sau thu hoạch

Nếu trồng bằng nhánh chiết thì khoảng 2 năm sau cây sẽ cho trái bói nhưng để tập trung dinh dưỡng cho cây sinh trưởng nhanh trong hai năm đầu này cần tỉa bỏ hết bông trái Sang năm thứ ba có thể cho vài ba trái trong vụ đầu đến năm kế tiếp cho đậu nhiều trái hơn

Từ khi bưởi ra hoa cho đến khi thu hoạch trái thường khoảng 6 – 7 tháng Thu hoạch khi vỏ trái từ màu xanh chuyển sang màu vàng khoảng 40 – 50% diện tích vỏ trái Hàm lượng dịch trái chiếm khoảng 50 – 60% trọng lượng trái (tùy theo giống) Thu hoạch trái vào những ngày tạnh ráo Thời gian thu hoạch tốt nhất là vào buổi sáng hoặc chiều mát Tránh thu hoạch và giữa trưa lúc trời quá nóng Không nên hái khi trái còn ướt sương hoặc sau khi mưa vì dễ gây thối trái Không nên dùng các biện pháp rung đập khi thu hoạch vì dễ làm dập trái và múi bên trong Khi thu hái xong nên cắt bỏ bớt cuống trái và lá để giảm sây sát và héo do bốc hơi nước nhiều trong khi bảo quản, vận chuyển đến nơi tiêu thụ [9]

2.1.7.1 Sự biến đổi của bưởi sau thu hoạch

a) Biến đổi vật lý

Trong môi trường bảo quản, bưởi sẽ xảy ra một số biến đổi vật lý như:

sự bay hơi nước, sự giảm khối lượng tự nhiên Các hiện tượng này làm giảm trọng lượng của cam, dẫn tới khô héo, gây rối loạn sinh lý và giảm khả năng kháng khuẩn, kết quả làm cam bị thối rữa và hư hỏng [3]

Sự bay hơi nước: sự bay hơi nước phụ thuộc vào yếu tố:

- Yếu tố nội tại

+ Mức độ háo nước của hệ keo trong tế bào, phân tử keo trong nguyên sinh chất: hệ keo có tính háo nước sẽ giữ được nước tốt hơn, giúp bưởi ít mất nước và tươi lâu hơn

+ Cấu tạo và trang thái của mô bao cái: bưởi có câu trúc vỏ dày, chắc thì hạn chế mất nước hơn các loại trái mềm, vỏ mỏng

+ Đặc điểm và mức độ bị tổn thương cơ học: bưởi nguyên vẹn, không

bị tổn thương thì lượng nước mất đi ít hơn Những quả non hay bị thương tật

do va chạm về cơ học và nấm bệnh có khả năng mất nước nhiều hơn Những vết thương nhỏ vài cm2

trên quả bưởi có thể làm tăng sự mất nước lên tới 3 –

4 lần Sự mất nước cũng khác nhau ở các giai đoạn trong quá trình tồn trữ, ở giai đoạn đầu và giai đoạn bắt đầu hư hỏng sự mất nước tăng, giai đoạn giữa giảm Sự bay hơi nước ảnh hưởng đến cả tính chất cảm quan và chất lượng của bưởi, quá trình này được thể hiện thời gian dài [3]

+ Giống khác nhau, độ già chín khác nhau thì biến đổi khác nhau Bưởi quá chín làm tăng lượng ẩm thoát ra vì khi bưởi quá chín quá trình già hóa của hệ keo, làm giảm tính háo nước

- Yếu tố bên ngoài

+ Bên cạnh đó sự bay hơi nước còn phụ thuộc vào các yếu tố môi trường như: độ ẩm, nhiệt độ của môi trường bảo quản, tốc độ chuyển động

không khí, cách bao gói, thời gian và phương pháp bảo quản, tồn trữ

+ Độ ẩm giảm, nhiệt độ tăng đều làm cho sự mất ẩm tăng lên Dó đó trong thực tế tồn trữ, để làm giảm sự mất nước của hoa quả, người ta thường

áp dụng các biện pháp như: hạ nhiệt độ, tăng độ ẩm và giảm tốc độ chuyển động của không khí trong kho bảo quản Bên cạnh đó, áp dụng các phương pháp bảo quản kết hợp [3]

Sự giảm khối lượng tự nhiên

Sự giảm khối lượng tự nhiên bao gồm: sự bay hơi nước chiếm 75 – 85%, sự tổn hao các chất hữu cơ trong quá trình hô hấp là 15 – 25% Trong bất cứ điều kiện tồn trữ nào, không thể tránh khỏi sự giảm khối lượng tự nhiên Tuy nhiên, khi tạo được điều kiện tồn trữ tối ưu có thể giảm đến tối

thiểu sự giảm khối lượng này [3]

Sự sinh nhiệt

Lượng nhiệt sinh ra trong hoa quả khi tồn trữ là do hô hấp, 2/3 lượng nhiệt này tỏa ra môi trường xung quanh, còn lại tham gia vào quá trình trao đổi chất bên trong, quá tình bay hơi nước và một phần dự trữ ở dạng năng lượng hóa học Sự sinh nhiệt làm cho nhiệt độ ngày càng tăng, dẫn đến cường

độ hô hấp mạnh Khi nhiệt độ và ẩm độ tăng tơi mức thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật thì lượng nhiệt sinh ra lại tăng them, một phần di hô hấp của rau quả, một phần do vi sinh vật Đó là nguyên nhân làm bưởi nhanh hỏng [3]

b) Biến đổi sinh lý, sinh hóa

Quá trình hô hấp

Biến đổi sinh lý, sinh hóa là quá trình sống diễn ra trong quả trước và sau khi thu hái Trong đó, hô hấp là một quá trình quan trọng nhất trong cả quá trình sống của cam Hô hấp là hấp thụ khí oxy nhằm đốt cháy đường và axit để giải phóng ra khí cacbonic và nhiệt [3]

Sự biến đổi thành phần hóa học

Trong thời gian bảo quản, hầu hết các thành phần hóa học đều bị biến đổi do tham gia vào quá trình hô hấp hoặc do hoạt động của enzyme

- Glucid: là thành phần thay đổi lớn nhất trong quá trình tồn trữ cũng như trong quá trình sinh trưởng, phát triển của quả Hàm lượng tinh bột giảm do quá trình đường hóa dưới tác dụng của các enzyme nội tại mà chủ yếu là phosphorylase Tổng lượng khi đó tăng lên và đường trong quá trình chín không chỉ do đường hóa tinh bột mà còn do sự thủy phân hemicellulose Khi bị thủy phân, hemicellulose tạo thành các đường xylose, manose, galactose và arabinose

- Pectin: chiếm 1/3 tổng chất khô của quả Trong quá trình chín, enzyme protopectinase hoạt động mạnh, phân hủy protopectin thành pectin hòa tan là yếu dần các mối liên kết giữa các tế bào và quả bị mềm Khi trái chín, tách hẳn khỏi nhau, quả bị nhũn và cấu trúc bị phá hủy

- Acid: Hàm lượng acid hữa cơ giảm do tham gia vào quá tình hô hấp

và decarboxyl hóa, khi đó các acid hữu cơ bị phân hủy tạo ra aldehyde và khí cacbonic Tổng số các acid hữu cơ trong quả giảm cùng với sự giảm lượng tinh bột và sự tăng lượng đường, vì vậy làm tăng trị số pH và làm tăng vị ngọt của bưởi

- Màu sắc: có sự thay đổi đáng kể, sự thay đổi này sẽ tằn dần từ màu vàng xang sang vàng hay vàng đậm trong suốt thời gian bảo quản, đó là do sự giảm chlorophyll và tăng lượng carotenoid

- Hàm lượng vitamin C: Giảm đáng kể trong quá trình tồn trữ do quá trình khử vì các mô bị phá hủy tạo điều kiện cho sự xâm nhập của oxy

- Hương thơm được tạo ra do các chất bay hơi tổng hợp trong quá trình chin cảu trái bao gồm rượu, aldehyde, ester,…[3]

2.1.7.2 Một số phương pháp bảo quản bưởi sau thu hoạch

a) Bảo quản theo phương pháp truyền thống

Theo kinh nghiệm bảo quản bưởi tươi ngon và để đươc lâu như sau: trước hết, chọn những quả bưởi có hình dáng đẹp, không sâu, bệnh, đủ độ chín sinh lý Dùng dao hay kéo sắc cắt cuống quả dài 0,5cm lấy vôi tôi chấm vào vết cắt có tác dụng khử trùng, chống thối

Bảo quản bưởi với số lượng ít dùng thùng catton hay thùng phuy 200 lít, cho một lớp cát khô, nhỏ dày 10 – 15cm, xếp một lớp quả bưởi lên trên, cứ một lớp cát dày 5 – 7cm lại xếp một lớp bưởi cho đến khi đầy thùng, lớp cát trên cùng dày 20cm Nếu bảo quản với số lượng nhiều nên kè gạch ở một góc hay gian nhà nơi khô ráo, sau đó cho một lớp cát lại xếp 1 lớp quả bưởi, các bước thực hiện như trên Cách này quả bưởi có thể giữ tươi lâu được 1,5 – 2 tháng sau thu hoạch

b) Bảo quản bưởi bằng màng

Viện Cơ điện nông nghiệp và Công nghiệp đã tiến hành thành công đề tài nghiên cứu “Ứng dụng công nghệ bảo quản bưởi Đoan Hùng” Đề tài đã

đưa ra môt chế phẩm tạo màng cho bảo quản bưởi với thành phần chế phẩm gồm có: Polyethylene (12% chất khô), sáp Carnauba (6% chất khô) và nhựa cánh kiến đỏ (2% chất khô) Các thành phần chế phẩm đều đảm bảo yêu cầu

về an toàn thực phẩm

Màng bảo quản bưởi có độ dày là μm; hộp carton kích thước 26x26x52

cm xếp được 16 quả với mặt trong của hộp được tráng nhũ tương EVA + parafin, nên được sử dụng cho bảo quản, lưu thông bưởi Đoan Hùng khi áp dụng chế phẩm tạo màng bảo quản và nhiệt độ thích hợp là 12 – 140C…

Khi áp dụng phương pháp bảo quản trên, thời gian bảo quản quả tươi gấp 2 – 3 lần so với bảo quản bằng phương pháp tự nhiên trong cùng điều kiện

2.2 Tổng quan về chitosan

2.2.1 Nguồn gốc của chitin và chitosan

Chitin được Bracannot phát hiện lần đầu tiên vào năm 1811 trong cặn chiết của một loại nấm và đặt tên là “fungine” để ghi nhớ nguồn gốc tìm ra

nó Năm 1823 Odier đã phân lập được một chất từ bọ cánh cứng và ông gọi là chitin hay “chitine” có nghĩa là lớp vỏ nhưng ông không phát hiện được sự có mặt của nitô Cuối cùng cả Bracannot và Odier đều cho rằng cấu trúc của chitin giống cấu trúc của cellulose [8]

Năm 1929 Karrer đun sôi chitin 24h trong dung dịch KOH 5% và đun tiếp 50 phút ở 1600C với kiềm bão hòa và ông đã thu được sản phẩm có phản ứng màu đặc trưng của thuốc thử, chất đó chính là chitosan Việc nghiên cứu

về dạng tồn tại, cấu trúc, tính chất lý hóa của chitosan đã được công bố từ những năm 30 của thế kỷ XX

Chitin là một polysaccharide tự nhiên quan trọng với số lượng lớn đứng thứ hai sau cellulose Chitin tồn tại trong động vật, một số loại nấm [8]

Trong động vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của một

số động vật không xương sống như: Côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun

tròn Trong động vật bậc cao monomer của chitin là thành phần chủ yếu trong

mô da, nó giúp cho sự tái tạo và gắn liền các vết thương ở da [4]

Ngoài ra chitin còn có trong màng tế bào nấm họ Zygemycetes, các sinh khối nấm mốc, một số loại tảo… Trong nấm men Saccharomyces cerevisiae

chitin chiếm 5% trọng lượng khô của thành tế bào Hầu hết chitin nằm giữa các sẹo chồi, chỉ một phần nhỏ phân bố ở phần khác trên thành tế bào [8]

Trong các loài thủy sản đặc biệt là vỏ tôm, cua, mực hàm lượng chitin khá cao khoảng 3 – 41% so với trọng lượng khô Vì vậy vỏ của chúng là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất chitin [8]

Bảng 2.2: Hàm lƣợng chitin trong vỏ một số động vật giáp xác [10]

số giống nấm như Mucorales Tuy nhiên phần lớn chitosan hiện nay được thu

nhận và sử dụng lại chủ yếu từ quá trình deacetyl hóa chitin

2.2.2 Cấu trúc hóa học của chitosan

Chitosan thu được từ quá trình deacetyl hóa chitin, thay thế nhóm acetyl thành nhóm amin ở vị trí C2

N-Do quá trình khử acetyl xảy ra không hoàn toàn nên người ta quy ước nếu độ deacetyl hóa (degree of deacetylation) DD > 50% thì gọi là chitosan, nếu DD < 50% gọi là chitin [8]

Chitosan có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị glucosamine liên kết với nhau bằng liên kết β-(1-4) glucozit

2-amino-2-deoxy-β-D-Công thức cấu tạo của chitin và chitosan:

Hình 2.1: Cấu trúc hóa học của chitin

Hình 2.2: Cấu trúc hóa học của chitosan

Tên gọi khoa học: Poly(1-4) – 2-amino-2-deoxy-β-D-glucose; 4)-2-amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose

poly(1-Công thức phân tử: [C6H11O4N]n

Phân tử lượng: Mchitosan= (161,07)n

Trong thực tế các mạch chitin – chitosan đan xen nhau, vì vậy tạo ra nhiều sản phẩm đồng thời, việc tách và phân tích chúng rất phức tạp

2.2.3 Tính chất cơ bản của chitosan

nó ảnh hưởng đến tính chất hóa lý và khả năng ứng dụng của chitosan sau này [8] Mức độ deacetyl hóa của chitin vào khoảng trên 50% thì gọi là chitosan, nhỏ hơn 50% gọi là chitin Khi ở mức độ acetyl hóa thấp, chitosan có khả năng hút ẩm lớn hơn [16]

c) Trọng lượng phân tử

Chitosan là polymer sinh học có khối lượng phân tử cao Chitosan thương phẩm có khối lượng khoảng 100.000 – 1.200.000 Dalton, phụ thuộc vào quá trình chế biến và loại sản phẩm Trọng lượng phân tử khác nhau dẫn đến đặc tính của từng loại chitosan khác nhau, người ta thường phân loại chitosan dựa vào trọng lượng phân tử Khối lượng chitosan có thể xác định bằng phương pháp sắc kí, phân tán ánh sáng hoặc đo độ nhớt [17]

d) Độ nhớt

Độ nhớt là yếu tố quan trọng để xác định khối lượng phân tử của chitosan [8] Chitosan phân tử lượng cao thường làm cho dung dịch có độ nhớt cao Quá trình chế biến ảnh hưởng và quyết định tới độ nhớt của chitosan

e) Tính tan

Chitin tan hầu hết trong các dung môi hữu cơ, trong khi đó chitosan tan trong các dung dịch acid, dung dịch đệm có pH dưới 6 [17] Các acid hữu cơ

như acid acetic, acid focmic, acid lactic thường để hòa tan chitosan Ở pH cao, có thể xảy ra hiện tượng kết tủa hoặc đông tụ Tuy nhiên tính tan của dung dịch còn bị ảnh hưởng tới mức độ acetyl hóa

f) Tỷ trọng

Tỷ trọng của chitin từ tôm và cua thường là 0,06 và 0,17g/ml; điều này cho thấy chitin từ tôm xốp hơn cua Như vậy do loài giáp xác hoặc phương pháp chế biến, mức độ acetyl hóa ảnh hưởng lớn đến tỷ trọng của chitosan [16]

g) Khả năng kết hợp với nước (WBC) và khả năng kết hợp với chất béo (FBC)

Khả năng kết hơp với nước của chitosan lớn hơn rất nhiều so với cellulose hay chitin Thông thường, khả năng hấp thụ nước của chitosan khoảng 581 – 1150% (trung bình là 702%) phụ thuộc vào từng sản phẩm Quá trình sản xuất chitosan có nhiều giai đoạn, thay đổi thứ tự sản xuất cũng ảnh hưởng đáng kể đến khả năng giữ nước và giữ chất béo [16]

Khả năng kết hợp với chất béo của các chế phẩm chitosan trong khoảng 370,2 – 665,4%

2.2.3.2 Tính chất hóa học

Chitosan chứa nhiều nhóm –NH2 nên có thể tan trong dung dịch acid Khi tan trong dung dịch acid, chitosan tao gel có thể tráng mỏng thành màng Ứng dụng tính chất này nên chitosan được dùng để tạo màng không thấm bảo quản trứng, trái cây hay dùng hỗ trợ tring điều trị viêm loét dạ dày, tá tràng (trong môi trường acid của dạ dày, chitosan tạo gel che phủ, bảo vệ niêm mạc) [16]

Trong phân tử chitin/chitosan có chứa nhóm –OH, -NHCOCH3 trong các mắt xích N-acetyl-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 thể O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế -O, -N [16]

Mặt khác chitin/chitosan là những polyme mà các monomer được nối với nhau bởi các liên kết β-(1-4)-glycozit, các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các chất hóa học như: acid, base, tác nhân oxy – hóa và các enzyme thủy phân

Ngoài ra chitosan còn có khả năng hấp thụ tạo phức với các ion kim loại chuyển tiếp của chitin – chitosan Trong phân tử chitin/chitosan và một số dẫn xuất của chitin có chứa nhóm chức mà trong đó các nguyên tử oxy và nitô của nhóm chức còn có cặp electron chưa sử dụng, do đó chúng có khả năng tạo phức, phối trí với hầu hết các kim loại nặng và các kim loại chuyển tiếp như: Hg2+

, Cd2+, Cu2+, Ni2+, Co2+… Tùy nhóm chức trên mạch polime mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau [15] Hơn nữa chitosan và các ion kim loại như Ag+

, Cu2+, Ni2+,… có tính chất khử trùng và diệt khuẩn, sau khi chitosan liên kết với các ion kim loại nhờ oxy hay nitô, các liên kết ràng buộc làm tăng cường hoạt tính kháng khuẩn, đây là một tính chất tốt, sẽ thuận lợi cho các ứng dụng trong nông nghiệp, y tế công nghiệp cũng như công nghiệp thực phẩm [17]

Ngoài ra, chitosan còn có tác dụng làm giảm cholesterol và lipid máu,

hạ huyết áp [14], điều trị thận mãn tính, chống rối loạn nội tiết [16]

Với khả năng thúc đẩy hoạt động của các peptit – insulin, kích thích việc tiết ra insulin ở tuyến tụy nên chitosan đã được dùng để điều trị bệnh tiểu đường Nhiều công trình đã công bố khả năng kháng đột biến, kích thích làm

tăng cường hệ thống miễn dịch của cơ thể, khôi phục bạch cầu, hạn chế sự phát triển các tế bào u, ung thư, HIV/AIDS, chống tia tử ngoại, chống ngứa… của chitosan [17]

2.2.3.4 Độc tính của chitosan

Vào năm 1968, Karai và cộng sự đã xác định chitosan hầu như không độc, chỉ số LD50 = 16g/kg cân nặng cơ thể, không gây độc trên súc vật thực nghiệm và ở người, không gây độc tính trường diễn [15]

Dùng chitosan loại trọng lượng phân tử trung bình thấp để tiêm tĩnh mạch, không thấy có tích lũy ở gan Loại chitosan có DD 50%, có khả năng phân hủy sinh học cao, sau khi tiêm vào ổ bụng chuột, nó được thải trừ

dễ dàng, nhanh chóng qua thận và nước tiểu, chitosan không phân bố tới gan

và lá lách [12]

Nhiều tác giả đã chỉ rõ những lợi điểm của chitosan: tính chất cơ học tốt, không độc, dễ tạo màng, có thể tự phân hủy sinh học, hòa hợp sinh học không những đối với động vật mà còn đối với các mô thực vật, là vật liệu y sinh tốt làm mau liền vết thương [12]

2.2.4 Đặc tính kháng vi sinh vật của chitosan và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động kháng khuẩn của chitosan

Khả năng kháng nấm:

- Hoạt tính kháng nấm của chitosan được chứng minh qua các nghiên

cứu với nhiều loại nấm khác nhau: Saccharomycodes ludwigii, Pseudomonas fragi, Candida, Zygosaccharomyces bailii, Pyricularia grisea,…

Sự ức chế và làm ngưng hoạt động của nấm men, nấm mốc phụ thuộc vào nồng độ chitosan, pH, nhiệt độ, đặc điểm dinh dưỡng

b) Khả năng kháng vi khuẩn

Chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của rất nhiều loại vi khuẩn

như E.coli, Samonella, Vibro parahaemolyticus, Listeria monocytogenes, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus,…

Ngoài ra các thí nghiệm cũng cho thấy có rất nhiều ion kim loại có thể ảnh hưởng đến đặc tính kháng khuẩn của chitosan như: K+

, Na+, Mg2+, Ca2+… Nói chung các kết luận cơ chế chính xác về hoạt động kháng khuẩn của chitosan vẫn chưa được nghiên cứu và công bố rõ ràng, nhưng cơ chế chính

đã được đề xuất như sau [17]:

- Tương tác giữa các ion tích điện dương trên các phân tử chitosan và các điện tích âm trên màng tế bào vi sinh vật dẫn đến thay đổi trong cấu trúc màng tế bào, thay đổi khả năng thẩm thấu gây rò rỉ protein và các thành phần khác trong tế bào, làm giảm chức năng sinh lý và sinh hóa của vi khuẩn dẫn đến mất khả năng bảo vệ, trao đổi chất của tế bào

- Chitosan đóng vai trò như chất chọn lọc liên kết với các ion kim loại, sau đó ức chế các chất độc và sự phát triển của vi khuẩn

- Chitosan liên kết với nước, ức chế các enzyme khác nhau

- Chitosan thâm nhập vào bào tương của các vi khuẩn và thông qua các liên kết với DNA, ngăn cản sự tổng hợp RAN và protein

- Chitosan tạo thành một lớp cao phân tử không thấm nước trên bề mặt

tế bào làm thay đổi tính thấm của tế bào ngăn các chất dinh dưỡng vào tế bào

- Chitosan có liên kết với các điện tích âm trong tế bào, làm chúng kết dính thành từng mảng, gây nhiễu loạn các hoạt động sinh lý của các vi sinh vật dẫn đến phá hủy tế bào

- Trong công nghệ sản xuất nước quả: Trong sản xuất nước quả việc bảo quản là yêu cầu bắt buộc Chitosan là tác nhân tốt loại bỏ độ đục và giúp điều chỉnh acid trong nước quả

- Do có khả năng giữ nước, làm dẻo các mắt xích trong chuỗi peptid, chitosan còn làm tăng tính giòn, dai nên chúng được thay thế hàn the trong sản xuất thực phẩm

2.2.5.2 Ứng dụng trong y học

- Chitosan là tác nhân hạ cholesterol: Đã có rất nhiều nghiên cứu chứng minh khả năng giảm cholesterol và mỡ trong máu của chitosan [16] Trong một nghiên cứu đã chứng minh chitosan hạ 5,8 – 42,6% lượng cholesterol trong huyết tương và 15,1 – 35,1% trong cơ thể

- Trong lĩnh vực dược phẩm chitosan được sử dụng như chất mang an toàn, có khả năng phóng thích thuốc dần dần vào trong cơ thể làm kéo dài tác dụng của thuốc và chitosan còn làm chất mang để gắn các enzyme trong sản xuất và điều trị [8]…

2.2.5.3 Ứng dung trong mỹ phẩm

Chitosan là loại polymer tích điện dương tự nhiên duy nhất có khả năng chuyển thành dạng nhớt khi hòa tan vào môi trường acid Nhờ tính chất này

mà chitosan được ứng dụng trong sản phẩm chăm sóc tóc Ngoài ra còn được

sử dụng trong sản phẩm chăm sóc da, do có tính bảo vệ, giữ độ ẩm, tạo màng trên da đồng thời gắn kết với các dưỡng chất cần thiết tạo điều kiện cho các chất này hoạt động tích cực trên da [17]

2.2.5.4 Ứng dụng trong môi trường

- Chitosan có khả năng hấp thụ kim loại nặng trong xử lý nước thải: Chitosan tích điện dương nên kết hợp với các polymer đa điện tích điện âm, tạo phức với các ion kim loại và kết tủa Ngoài ra chitosan còn hấp phụ các chất phóng xạ

- Giảm mùi hôi khó chịu trong nước thải

Chitosan còn xử lý vết dầu loang, thu hồi protein và khoáng từ nước thải nông nghiệp…

Ngoài ra chitosan còn có tác dụng trong các ngành khác như [17]:

+ Trong nông nghiệp: Bảo quản quả, hạt, sử dụng như thành phần chính trong các thuốc diệt khuẩn

+ Làm tăng độ bền cơ học và độ mịn của giấy, tăng chất lượng in trên giấy do thấm mực in tốt…

2.3 Giới thiệu chung về nano bạc

2.3.1 Giới thiệu về công nghệ nano

2.3.1.1 Vật liệu nano

Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước cỡ

nano mét (1nm = 10 -9 m) Đây là đối tượng nghiên cứu của khoa học nano và

công nghệ nano, nó liên kết hai lĩnh vực trên với nhau Tính chất của vật liệu nano bắt nguồn từ kích thước của chúng, vào cỡ nano mét, đạt tới kích thước

tới hạn của nhiều tính chất hóa lý của vật liệu thông thường Kích thước của vật liệu nano trải một khoảng từ vài nm đến vài trăm nm phụ thuộc vào bản chất vật liệu và tính chất cần nghiên cứu

2.3.1.2 Phân loại vật liệu nano

Có rất nhiều cách phân loại vật liệu nano Sau đây là một cách phân loại dựa vào hình dáng vật liệu [6]:

- Vật liệu không chiều là vật liệu mà ba chiều đều có kích thước nano,

ví dụ: chấm lượng tử…

- Vật liệu một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano, ví

dụ: dây nano, ống nano,…

- Vật liệu hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano,

ví dụ: màng mỏng,… (Chiều ở đây có nghĩa là chiều chuyển động không bị hạn chế bởi kích thước của phân tử tải điện)

Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có một phần của vật liệu có kích thước nano, hoặc cấu trúc của nó có các phần không chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau

2.3.1.3 Cơ sở khoa học của công nghệ nano

Công nghệ nano dựa trên ba cơ sở khoa học chính [13]:

a) Chuyển tiếp từ tính chất cổ điển đến tính chất lượng tử

Khác với vật liệu khối, khi ở kích thước nano thì các tính chất lượng tử được thể hiện rất rõ ràng Vì vậy khi nghiên cứu vật liệu nano chúng ta cần tính tới các thăng giáng ngẫu nhiên Càng ở kích thước nhỏ thì các tính chất lượng tử càng thể hiện một cách rõ ràng hơn Ví dụ một chấm lượng tử có thể được coi như một đại nguyên tử, nó có các mức năng lượng giống như một nguyên tử

b) Hiệu ứng bề mặt

Cùng một khối lượng nhưng khi ở kích thước nano chúng có diện tích

bề mặt lớn hơn rất nhiều so với khi chúng ở dạng khối Điều này có ý nghĩa rất quan trọng trong các ứng dụng của vật liệu nano có liên quan tới khả năng

tiếp xúc bề mặt vật liệu, như trong các ứng dụng vật liệu nano làm chất diệt khuẩn Đây là một tính chất quan trọng làm nên sự khác biệt của vật liệu có kích thước nanomet so với vật liệu ở dạng khối [13]

c) Kích thước tới hạn

Kích thước tới hạn là kích thước mà ở đó vật giữ nguyên các tính chất

về vật lý, hóa học khi ở dạng khối Nếu kích thước vật liệu mà nhỏ hơn kích thước này thì tính chất của nó hoàn toàn bị thay đổi Nếu ta giảm kích thước của vật liệu đến kích cỡ nhỏ hơn bước sóng của vùng ánh sáng thấy được (400 – 700nm), theo Mie hiện tượng “cộng hưởng plasmon bề mặt” xảy ra và ánh sáng quan sát được sẽ thay đổi phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng xảy ra hiện tượng cộng hưởng Hay như tính dẫn điện của vật liệu khi tới kích thước tới hạn thì không tuân theo định luật Ohm nữa Mà lúc này điện trở của chúng

sẽ tuân theo các quy tắc lượng tử Mỗi vật liệu đều có những kích thước tới hạn khác nhau và bản thân trong mỗi một vật liệu cũng có nhiều kích thước tới hạn ứng với các tính chất khác nhau của chúng Bởi vậy khi nghiên cứu vật liệu nano chúng ta cần xác định rõ tính chất sẽ nghiên cứu là gì Chính nhờ những tính chất lý thú của vật liệu ở kích thước tới hạn nên công nghệ nano có ý nghĩa quan trọng và thu hút được sự chú ý đặc biệt của các nhà nghiên cứu [14]

2.3.2 Giới thiệu về bạc kim loại

Cấu hình electron của bac: 1s2

2s22p63s23p63d104s24p64d105s1Bán kính nguyên tử bạc: 0,288nm

Bán kính ion bạc: 0,23nm

Bảng 2.3: Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích [13]