NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO OLIGOCHITOSANNANO BẠC VÀ THỬ NGHIỆM BẢO QUẢN BƯỞI DA XANH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP HCM ***************** LÊ NGHIÊM ANH TUẤN NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO OLIGOCHITOSAN/NANO BẠC VÀ THỬ NGHIỆM BẢO QUẢN BƯỞI DA XANH Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm đồ uống Mã số : 60.54.01.03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Hướng dẫn Khoa học: TS LẠI THỊ KIM DUNG TS PHAN THẾ ĐỒNG Thành phố Hồ Chí Minh Tháng 12/2012 i NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO OLIGOCHITOSAN/NANO BẠC VÀ THỬ NGHIỆM BẢO QUẢN BƯỞI DA XANH LÊ NGHIÊM ANH TUẤN Hội đồng chấm luận văn: Chủ tịch: PGS TS NGUYỄN VĂN KẾ Đại học Nông Lâm TP.HCM Thư ký: TS HỒ THỊ NGUYỆT THU Đại học Nông Lâm TP.HCM Phản biện 1: PGS TS NGUYỄN QUỐC HIẾN Trung tâm Nghiên cứu Triển khai Công nghệ Bức xạ Phản biện 2: TS NGUYỄN VŨ HỒNG HÀ Đại học Quốc tế – ĐHQG TP.HCM Ủy viên: TS BÙI DUY DU Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng ii LÝ LỊCH CÁ NHÂN Tôi tên Lê Nghiêm Anh Tuấn sinh ngày 01 tháng 09 năm 1986 huyện Tánh Linh, tỉnh Thuận Hải (nay tỉnh Bình Thuận) Tốt nghiệp PTTH trường Trung học Phổ thông Phước Bình, huyện Phước Long, tỉnh Bình Phước năm 2004 Tốt nghiệp Đại học chuyên ngành Bảo quản chế biến nông sản thực phẩm hệ quy Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh năm 2009 Quá trình công tác: Từ tháng 09/2009 đến nay, nghiên cứu viên Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam Các công trình công bố: Nghiên cứu thành phần hóa học Mai dương (Mimosa Pigra L), Tạp chí Hóa học T48 (4B), trang 481 – 485, 2010 Tổng hợp Bạc nano/Chitosan phương pháp chiếu xạ gamma Co – 60 ứng dụng làm thuốc bảo vệ thực vật, Tạp chí Đại học Sài Gòn, T06, trang 155 – 161, 2011 Nghiên cứu công nghệ sản xuất gạch không nung từ đất đồi, Tạp chí Hóa học T50 (5B), trang 378 – 382, 2012 Tháng 10 năm 2010 theo học Cao học ngành Công nghệ thực phẩm đồ uống trường Đại học Nông Lâm, Thủ Đức, thành phố Hồ Chí Minh Điạ liên lạc: P.46B – Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng – Số 01, đường Mạc Đĩnh Chi, phường Bến Nghé, Quận 1, thành phố Hồ Chí Minh Điện thoại: 0933917534 Email: lenghiemanhtuan@gmail.com iii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Học viên Lê Nghiêm Anh Tuấn iv LỜI CẢM ƠN Luận văn thực Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam hướng dẫn TS Lại Thị Kim Dung TS Phan Thế Đồng Đầu tiên xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến TS Lại Thị Kim Dung TS Phan Thế Đồng người thầy tạo điều kiện tốt nhất, bảo, giúp đỡ bước suốt trình thức luận văn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô khoa Công nghệ Thực phẩm, phòng Sau Đại học – Trường Đại học Nông Lâm TP.HCM tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập, nghiên cứu hoàn thành khoá học Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới Ban lãnh đạo Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng đồng nghiệp Trung tâm Sinh học Vật liệu – Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng giúp đỡ, động viên trình học tập, nghiên cứu Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ba Mẹ, người thân gia đình bạn bè bên tôi, động viên suốt trình học tập TP.Hồ Chí Minh, ngày tháng Học viên Lê Nghiêm Anh Tuấn v năm 2012 TÓM TẮT Đề tài "Nghiên cứu quy trình công nghệ chế tạo oligochitosan/nano bạc thử nghiệm bảo quản bưởi da xanh (Citrus maxima Burm Merr.cv Da Xanh)" tiến hành Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, thời gian từ tháng 01/2012 đến tháng 10/2012 Mục tiêu nghiên cứu chế tạo oligochitosan từ chitosan, khảo sát khả ổn định hạt nano bạc oligochitosan, tăng hiệu lực cộng hưởng kháng vi sinh vật oligochitosan mang nano bạc ứng dụng hoạt tính sinh học OCTS/nAg bảo quản nông sản sau thu hoạch Thí nghiệm bố trí theo phương pháp bề mặt đáp ứng (response surface) hai yếu tố với sử dụng phần mềm thống kê JMP 4.0 bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên yếu tố có lặp lại Đề tài nghiên cứu cắt mạch chitosan nhiệt độ phòng phương pháp hóa học sử dụng tác nhân HCl H2O2 Kết cho thấy sử dụng HCl nồng độ 18% thời gian phản ứng MW OCTS nằm khoảng 50 – 80 kDa Còn sử dụng H2O2 nồng độ 6% thời gian phản ứng 10 MW OCTS khoảng 50 – 70 kDa Trên thực tế, phương pháp cắt mạch chitosan H2O2 có nhiều ưu điểm lợi HCl Đề tài khảo sát ảnh hưởng nồng độ OCTS hàm lượng nano bạc đến tính chất đặc trưng OCTS/nAg, ảnh hưởng pH đến kích thước trung bình hạt nano bạc độ ổn định hạt nano bạc OCTS/nAg theo thời gian lưu giữ Kết tạo chế phẩm OCTS/nAg chứa OCTS 5% nano bạc 50 ppm với khả ổn định sau tháng lưu giữ pH = – Tiến hành thí nghiệm khảo sát in vitro hiệu lực OCTS/nAg với hai loại nấm Phytophthora (gây bệnh thối quả) Colletotrichum (gây bệnh thán thư) ăn trái sau thu hoạch độ pha loãng 25 lần (OCTS 0,2%/nAg ppm), 16,7 lần (OCTS 0,3%/nAg ppm), 12,5 lần (OCTS 0,4%/nAg ppm), 10 lần (OCTS 0,5%/nAg ppm) 8,3 lần (OCTS 0,6%/nAg ppm) OCTS 5%/nAg 50 ppm Kết thu được: OCTS/nAg độ pha loãng 10 lần (OCTS 0,5%/nAg ppm) vi độ pha loãng 8,3 lần (OCTS 0,6%/nAg ppm) có hiệu lực tốt Trên sở dung dịch OCTS/nAg có độ pha loãng 11,1 lần (OCTS 0,45%/nAg 4,5 ppm), 10 lần (OCTS 0,5%/nAg ppm) 9,1 lần (OCTS 0,55%/nAg 5,5 ppm) sử dụng để bảo quản bưởi da xanh Kết phân tích cho thấy độ pha loãng 10 lần (OCTS 0,5%/nAg ppm) chế phẩm bảo quản bưởi da xanh thời gian tháng thời gian bảo quản dài so với mẫu đối chứng mẫu so sánh Kết luận: OCTS có MW = 50 – 70 kDa chế tạo cách cắt mạch chitosan với tác nhân H2O2 sử dụng chế phẩm OCTS 0,5%/nAg ppm để bảo quản bưởi da xanh thời gian tháng vii SUMMARY The subject untitled "Research on processing technology of oligochitosan/nano silver and its application to preserve post-harvest Da Xanh pomelo (Citrus maxima Burm Merr.cv Da Xanh)" was conducted from january to october 2012 at the Institute of Applied Materials Science – Vietnam Academy of Science and Technology The objectives of this work are firstly to obtain oligochitosan from chitosan by chemical method and examine the stability of silver nanoparticles in oligochitosan matrix Secondly, to benefit the synergy antimicrobial effects of oligochitosan and silver nanoparticles in the post-harvest preservation of agricultural products The experiment was designed according to response surface method with two factors using statistical software JMP 4.0 The cleavage of chitosan chain to oligochitosan with low molecular weight (MW) was performed at room temperature by two chemical agents HCl and H2O2 The effects of agent concentration and reaction time were studied The results showed that: When the concentration of HCl was 18% and the reaction time was hours, the MW of OCTS is between 50 – 80 kDa In case of H2O2 the MW of OCTS varied from 50 to 70 kDa when the concentration was 6% and the reaction time was 10 hours In fact, the cleavage of chitosan by H2O2 was more practical and has some convenient compared to HCl The effects of OCTS concentration and nano silver content on the characteristics of OCTS/nAg, and then the effects of pH on the average size of silver nanoparticles and on the their stability in OCTS matrix were studied The OCTS/nAg can be produced by mixing OCTS 5% with the solution of 50 ppm of silver particles The product still stable after months of storage at pH = – The antifungal properties of OCTS/nAg were studied using two species of fungi Phytophthora (causes rot) and Colletotrichum (causing anthracnose) It has been observed that the diluted solutions with OCTS 0,5%/nAg ppm and OCTS 0,6% /nAg ppm had the best effect Based on these results, the Da Xanh pomelo viii was preserved with two diluted solutions of OCTS/nAg (OCTS 0,45%/nAg 4,5 ppm), (OCTS 0,55%/nAg 5,5 ppm) The results showed that the solution of OCTS 0,5%/nAg ppm can prolong the shelf-life of Da Xanh pomelo months compared to the control Conclusion: OCTS MW = 50 – 70 kDa is made by cleavage of chitosan with H2O2 agent and may used OCTS 0,5%/nAg ppm to preserve Da Xanh pomelo for months ix MỤC LỤC TRANG Trang tựa i Trang Chuẩn Y ii Lý Lịch Cá Nhân iii Lời Cam đoan iv Lời Cảm ơn .v Tóm tắt vi Mục lục x Danh sách chữ viết tắt xiii Danh sách bảng xv Danh sách hình xvi ĐẶT VẤN ĐỀ 1 TỔNG QUAN 1.1 Chitosan 1.1.1 Tính chất vật lý hoá học chitosan 1.1.2 Khả tạo màng chitosan 1.1.3 Đặc tính ức chế vi sinh vật chitosan 1.1.4 Quy trình sản xuất chitosan 1.2 Các phương pháp cắt mạch chitosan tạo thành OCTS 1.3 Kim loại bạc vai trò bạc 1.3.1 Cơ chế sát khuẩn bạc nano bạc 10 1.3.2 Ứng dụng bạc nano bạc 11 1.4 Chế tạo keo nano bạc theo phương pháp chiếu xạ gamma Co – 60 .12 1.5 Cơ chế ổn định hạt nano bạc chitosan 13 1.6 Một số bệnh gây hư hỏng sau thu hoạch nấm gây 15 1.6.1 Bệnh thán thư (do nấm Colletotrichum gloeosporioides) 15 x Oneway Analysis of VitC By OCTS/nAg Oneway Anova Summary of Fit Rsquare 0.884928 Adj Rsquare 0.836982 Analysis of Variance Source DF Sum of Squares Mean Square F Ratio Prob > F OCTS/nAg 3.1206944 0.624139 18.4565 F F F OCTS/nAg 3.4030667 0.680613 44.6466 F OCTS/nAg 0.06206667 0.031033 4.4404 0.0656 Error 0.04193333 0.006989 C Total 0.10400000 Means and Std Deviations Level Number Mean Std Dev Std Err Mean Lower 95% Upper 95% 10.2667 0.075056 0.04333 10.161 10.373 10 10.0633 0.083267 0.04807 9.946 10.181 11 10.1600 0.091652 0.05292 10.031 10.289 Means Comparisons Alpha=0.05 T = 2.17881 Abs(Dif)-LSD 11 10 -0.16702 -0.06036 0.036310 11 -0.06036 -0.16702 -0.07036 10 0.036310 -0.07036 -0.16702 Positive values show pairs of means that are significantly different 106 Oneway Analysis of VitC By OCTS/nAg 37.8 37.6 VitC 37.4 37.2 37 36.8 10 11 OCTS/nAg Each Pair Student's t 0.05 Oneway Anova Summary of Fit Rsquare 0.808631 Adj Rsquare 0.744842 Analysis of Variance Source DF Sum of Squares Mean Square F Ratio Prob > F OCTS/nAg 0.42762222 0.213811 12.6765 0.0070 Error 0.10120000 0.016867 C Total 0.52882222 Means and Std Deviations Level Number Mean Std Dev Std Err Mean Lower 95% Upper 95% 37.1067 0.123423 0.07126 36.932 37.281 10 37.5833 0.125033 0.07219 37.407 37.760 11 37.5533 0.140475 0.08110 37.355 37.752 Means Comparisons Alpha=0.05 T = 2.17881 Abs(Dif)-LSD 10 11 10 -0.25947 -0.22947 0.217197 11 -0.22947 -0.25947 0.187197 0.217197 0.187197 -0.25947 Positive values show pairs of means that are significantly different Ghi chú: Mẫu mẫu đối chứng Mẫu mẫu OCTS 0,45%/nAg 4,5 ppm Mẫu 10 mẫu OCTS 0,45%/nAg 4,5 ppm Mẫu 11 mẫu OCTS 0,45%/nAg 4,5 ppm 107 Phụ lục 13: Tiến độ thực đề tài TT Các nội dung, công việc Thực chủ yếu Thời gian (bắt đầu - Địa điểm thực kết thúc) T1/2012 – Viết đề cương đề tài Nộp đề cương T3/2012 Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Báo cáo đề cương T5/2012 Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM T5/2012 Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng T2/2012 Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM - Cắt mạch chitosan thành OCTS - Điều chế nAg Điều chế OCTS/nAg T5/2012T6/2012 Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng Thử hoạt tính kháng nấm Phytophthora nấm Colletotrichum T6/2012 Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng OCTS/nAg Thí nghiệm bảo quản bưởi da xanh OCTS/nAg Seminar báo cáo kết Bảo vệ luận văn tốt nghiệp T7/2012 – T10/2012 Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng T11/2012 Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM T12/2012 Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM 108 Phụ lục 14: Kết kiểm tra hàm lượng nAg OCTS/nAg 109 110 111 112 113 114 115 ... 0933917534 Email: lenghiemanhtuan@gmail.com iii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố công trình khác Học viên Lê Nghiêm Anh Tuấn iv... viên Lê Nghiêm Anh Tuấn v năm 2012 TÓM TẮT Đề tài "Nghiên cứu quy trình công nghệ chế tạo oligochitosan/nano bạc thử nghiệm bảo quản bưởi da xanh (Citrus maxima Burm Merr.cv Da Xanh)" tiến hành... quản bưởi da xanh thời gian tháng vii SUMMARY The subject untitled "Research on processing technology of oligochitosan/nano silver and its application to preserve post-harvest Da Xanh pomelo (Citrus