nghiên cứu hoạt tính kháng nấm, tính chất chức năng, hiệu lực bảo quản của chitosan, nano chitosan và compozit với axit oleic ứng dụng cho bảo quản quả mận tam hoa

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM PHẠM THỊ PHƯƠNG NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH KHÁNG NẤM, TÍNH CHẤT CHỨC NĂNG, HIỆU LỰC BẢO QUẢN CỦA CHITOSAN, NANO CHITOSAN VÀ COMPOZIT VỚI AXIT OLEIC ỨNG DỤNG CHO BẢO QUẢN QUẢ MẬN TAM HOA Chuyên ngành: Công nghệ sau thu hoạch Mã số: 60.54.01.04 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyen Duy Lâ m PGS TS Nguyễn Thị Bích Thủy NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NƠNG NGHIỆP - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, kết nghiên cứu trình bày luận văn trung thực, khách quan chưa dùng để bảo vệ lấy học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cám ơn, thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Phạm Thị Phương i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn, tơi nhận hướng dẫn, bảo tận tình thầy giáo, giúp đỡ, động viên bạn bè, đồng nghiệp gia đình Nhân dịp hồn thành luận văn, cho phép tơi bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc PGS TS Nguyễn Duy Lâm, PGS TS Nguyễn Thị Bích Thủy tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian tạo điều kiện cho tơi suốt q trình học tập thực đề tài Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Công nghệ Sau thu hoạch, Khoa Công nghệ Thực phẩm - Học viện Nông nghiệp Việt Nam tận tình giúp đỡ tơi q trình học tập, thực đề tài hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán viên chức Khoa Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực Phẩm Trường Đại học Nông Lâm Thái Ngun; Phòng phân tích Trung tâm Nghiên cứu Kiểm tra chất lượng nông sản thực phẩm Viện Cơ điện Nông nghiệp Công nghệ sau thu hoạch, giúp đỡ tạo điều kiện cho suốt trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ mặt, động viên khuyến khích tơi hồn thành luận văn./ Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Phạm Thị Phương ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt v Danh mục bảng vi Danh mục hình vii Trích yếu luận văn viii Thesis abstract x Phần Mở đầu 1.1 Đặt vấn đề 1.2.1 Mục đích 1.2.2 Yêu cầu Phần Tổng quan tài liệu 2.1 Giới thiệu chung chitosan 2.1.1 Nguồn gốc cấu trúc hóa học chitosan 2.1.2 Tính chất chitosan 2.1.3 Đặc tính kháng vi sinh vật chitosan 2.2 Ứng dụng chitosan bảo quản rau tươi 10 2.3 Giới thiệu chung nano chitosan 11 2.3.1 Giới thiệu nano chitosan 11 2.3.3 Hoạt tính kháng khuẩn nano chitosan 13 2.4 Giới thiệu compozit chitosan với axit oleic 15 2.4.1 Một số tính chất compozit chitosan với axit oleic 15 2.4.2 Một số ứng dụng compozit chitosan bảo quản rau tươi 16 2.5 Giới thiệu nguyên liệu mận 17 2.5.1 Thành phần hóa học mận 18 2.5.2 Các trình xảy bảo quản mận 19 2.5.3 Một số bệnh thường gặp mận 21 2.5.4 Một số nghiên cứu bảo quản mận 23 Phần Nội dung phương pháp nghiên cứu 25 3.1 Vật liệu thời gian địa điểm nghiên cứu 25 3.1.1 Đối tượng vật liệu nghiên cứu 25 3.1.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 26 3.2 Nội dung nghiên cứu 26 iii 3.3 3.3.1 Phương pháp nghiên cứu 27 Nghiên cứu khả kháng vi sinh vật chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic mận Tam Hoa 27 3.3.2 Nghiên cứu số tính chất chức màng film tạo thành từ chitosan, nano chitosan compozit với axit oleic 29 3.3.3 Nghiên cứu so sánh hiệu bảo quản chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic mận Tam Hoa 31 3.4 Phương pháp xử lý số liệu 33 Phần Kết thảo luận 34 4.1 Nghiên cứu khả kháng nấm chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic 34 4.1.1 Nghiên cứu khả ức chế phát triển nấm mốc Penicillium expansum Botryotinia fluckeliana chitosan, nano chitosan compozit chúng mận 34 4.1.2 Đánh giá chất lượng vi sinh vật mận xử lý chitosan, nano chitosan compozit chúng thời gian xử lý khác 35 4.2 Nghiên cứu số tính chất màng film tạo từ chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic 38 4.2.1 Tính tan màng nước 38 4.2.2 Tính hút ẩm màng 40 4.3 Nghiên cứu so sánh hiệu bảo quản chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic bảo quản mận Tam Hoa 40 4.3.1 Ảnh hưởng chitosan nano chitosan compozit chúng đến hao hụt khối lượng tự nhiên mận 40 4.3.2 Ảnh hưởng chitoán nano chitosan compozit chúng đến độ cứng mận trình bảo quản 41 4.3.3 Ảnh hưởng chitosan, nano chitosan compozit chúng đến biến đổi chất rắn hòa tan tổng số (0Bx) 42 4.3.4 Ảnh hưởng chitosan, nano chitosan compozit chúng đến biến đổi Vitamin C 43 4.3.5 Ảnh hưởng chitosan, nano chitosan compozit chúng đến tỷ lệ thối hỏng mận trình bảo quản 44 4.3.6 Ảnh hưởng chitosan, nano chitosan compozit chúng đến chất lượng cảm quan 45 Phần Kết luận đề nghị 47 5.1 Kết luận 47 5.2 Kiến nghị 47 Tài liệu tham khảo 48 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt CH Chitosan CMC Carbomethyl cellulose CMC-Pec Carboxymethyl cellulose-pectin Da Dalton (Khối lượng phân tử) DD Degree of Deacetylation (mức độ deacetyl hóa) HHKLTN Hao hụt khối lượng tự nhiên MAD Malondiadehyde MBC Minimun Bactericidal Concentration (Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu) MH Môi trường Muller Hinton MIC Minimun Inhibited Concentration (nồng độ ức chế tối thiểu) OA Oleic acid PG Polygalacturonase TA Titratable Acidity (axit tổng số TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam Tg Glass transition temperature (nhiệt độ chuyển thủy tinh) TSS Total Soluble Solid (chất khơ hòa tan tổng số) WVP Water vapour permeability (tính thấm nước) VTMC Vitamin C v DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1 Khả ức chế Penicillium expansum chitosan biến thể chitosan lây nhiễm nhân tạo mận 35 Bảng 4.2 Khả cức chế Botryotinia fluckeliana chitosan biến thể chitosan lây nhiễm nhân tạo mận 35 Bảng 4.3 Đánh giá mức độ nhiễm vi sinh vật tổng số mận sau khoảng thời gian xử lý khác 37 Bảng 4.4 Theo dõi thay đổi Nấm men – Nấm mốc thời gian bảo quản mận 38 Bảng 4.5 Tính tan tính hút ẩm màng tạo từ chitosan nano chitosan compozit chúng với axit oleic 39 Bảng 4.6 Hao hụt khối lượng tự nhiên mận Tam Hoa trình bảo quản 41 Bảng 4.7 Sự biến đổi độ cứng mận Tam Hoa trình bảo quản 42 Bảng 4.8 Sự biến đổi nồng độ chất rắn hòa tan tổng số (oBx) trình bảo quản mận 43 Bảng 4.9 Sự biến đổi hàm lượng Vitamin C trình bảo quản mận 44 Bảng 4.10 Tỷ lệ thối hỏng (%) mận trình bảo quản 45 Bảng 4.11 Ảnh hưởng chitosan biến thể chitosan đến chất lượng cảm quan mận sau 10 ngày bảo quản 46 vi DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Cơng thức cấu tạo chitin Hình 2.2 Cấu trúc chitosan vii TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Tên tác giả: Phạm Thị Phương Tên luận văn: “ Nghiên cứu tính chất kháng nấm, tính chất chức năng, hiệu lực bảo quản chitosan, nano chitosan compozit với axit oleic ứng dụng bảo quản mận Tam Hoa” Chuyên nghành: Công nghệ sau thu hoạch Mã số: 60.54.01.04 Cơ sở đào tạo: Học viện Nơng nghiệp Việt Nam Mục đích nghiên cứu Xác định khả kháng nấm mốc Penicillinum expansum Botryotinia fluckeliana chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic Xác định số tính chất chức màng film tạo từ chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic Xác định hiệu bảo quản chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic Phương pháp nghiên cứu Phương pháp bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm 1: Nghiên cứu khả ức chế nấm mốc chitosan nano chitosan compozit với axit oleic lây nhiễm nhân tạo mận Tam Hoa Thí nghiệm 2: Đánh giá chất lượng vi sinh vật mận xử lý chitosan, nano chitosan compozit chúng với thời gian xử lý khác Thí nghiệm 3: Nghiên cứu số tính chất màng film tạo thành từ chitosan, nano chitosan compozit với axit oleic Thí nghiệm 4: Nghiên cứu so sánh hiệu bảo quản chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic mận Tam Hoa Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp xác định khả ức chế hai chủng nấm mốc Penicillinum expansum Botryotinia fluckeliana chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic - Phương pháp đánh giá chất lượng vi sinh vật - Phương pháp nghiên cứu số tính chất màng film tạo từ chitosan nano chitosan compozit chúng với axit oleic - Phương pháp phân tích tiêu sinh lý: Xác định biến đổi độ cứng, xác định viii hao hụt khối lượng tự nhiên, đánh giá cảm quan - phương pháp phân tích hóa sinh: Xác định hàm lượng chất rắn hòa tan tổng số, xác định hàm lượng vitamin C, - Xác định tỷ lệ thối hỏng - Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu xử lý phần mềm SPSS 11.5 Kết Đã xác định nano chitosan có khả ức chế tốt chủng nấm mốc Penicillinum expansum Botryotinia fluckeliana Nano chitosan nồng độ 3000 ppm thời gian xử lý chế phẩm phút có khả ức chế tốt tiêu vi sinh vật tổng số nấm men, nấm mốc trê bề mặt mận trình bảo quản Màng tạo từ compoxit chitosan với axit oleic có tính tan tính thấm nước thấp Compozit chitosan với axit oleic có hiệu lực bảo quản tốt mận Tam Hoa bảo quản nhiệt độ thường Kết luận Kết nghiên cứu số tính chất, chức màng tạo từ chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic nhận thấy: Nano chitosan nồng độ 1,5% có khả ức chế cao chủng Penicillium expansum Botryotinia fluckeliana (hai chủng nấm mốc gây bênh mốc xanh mốc xám mận) lây nhiễm nhân tạo bề mặt mận nồng độ 107 CFU biểu tỷ lệ vết xước nhiễm nấm mốc tỷ lệ thối hỏng nấm thấp Nano chitosan nồng độ 3000 ppm xử lý bảo quản mận thời gian phút cho khả kháng cao tiêu vi sinh vật tổng số nấm men-nấm mốc, sau ngày bảo quản mật độ tế bào vi sinh vật quan sát thấy mức an toàn 104 – 106 tế bào/g Về tính tan nước khả hút ẩm màng compozit chitosan với axit oleic có tính tan nước tính hút ẩm thấp Kết bảo quản mận cách phủ màng chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic, bảo quản nhiệt độ phòng (30± 20 C) cho thấy: Compozit chitosan kết hợp với axit oleic có tác dụng bảo quản tốt nhất: hao hụt khối lượng tự nhiên giảm thấp nhất, độ cứng hàm lượng TSS giảm nhất, kết đánh giá cảm quan xếp vào loại ix Theo dõi biến đổi chất khơ hòa tan tổng số (0Bx) TT CT DC Nano CTS Nano OA CTS OA CTS Nhắc lại ngày 10 ngày 8,4 10,5 11,4 12.5 8,4 10,7 11,6 12,4 8,4 10,6 11,5 12,6 8,4 10,6 11,5 12,5 8,4 9,1 10,4 11,2 8,4 9,3 10,0 11,1 8,4 9,2 10,2 11,0 8,4 9,2 10,2 11,1 8,4 9,7 10,7 11,9 8,4 9,9 10,9 11,8 8,4 9,8 11,1 12,0 8,4 9,8 10,9 11,9 8,4 8,7 9,7 10,3 8,4 8,8 9,8 10,2 8,4 8,8 9,6 10,4 8,4 8,8 9,7 10,3 8,4 9,2 10,3 11,2 8,4 9,0 10,5 11,3 8,4 9,1 10,4 11,4 8,4 9,1 10,4 11,3 55 Theo dõi biến đổi hàm lượng vitamin C TT CT DC Nano CTS Nano OA CTS OA CTS Nhắc lại ngày 10 ngày 110 66 44 22 110 88 66 33 110 66 33 11 110 73,3 47,6 22 110 66 44 22 110 88 77 44 110 66 55 33 110 77,3 58,7 33 110 88 77 22 110 88 66 30,8 110 66 44 33 110 73,3 62,3 28,6 110 77 66 44 110 88 77 55 110 66 55 33 110 77 66 44 110 66 44 22 110 99 77 44 110 66 55 33 110 77 58,7 33 56 Theo dõi tỷ lệ thối hỏng mận TT CT Nhắc lại ngày 10 ngày 0 0 10 0 12 0 8,7 19,4 0 0 3 0 0 4% 6,0 0 0 3 0 0 5,4 8% CTS – OA 0 0 0 0 4,0 11,4% 0 0 0 0 6,7% 13,4% DC Nano CTS Nano OA CTS 57 Thí nghiệm lây nhiêm nhân tạo nấm mốc lên bề mặt mận Theo dõi khả ức chế chủng penicillium expansum chitosan biến thể chitosan CT Tỷ lệ vết xước nhiễm nấm mốc ngày Nano CTS Tỷ lệ thối hỏng nấm mốc ngày 10 ngày ngày 10 ngày 60 76 76 13 14 66 85 89 10 16 82 84 12 15 68 85 100 17 20 71 99 100 18 22 73 93 100 17 23 57 75 92 12 20 61 87 96 13 22 69 88 100 12 23 62 84 90 18 67 82 97 11 21 65 81 95 12 20 100 100 100 16 25 25 100 100 100 18 25 25 100 100 100 19 25 25 67 Nano OA CTS - OA CTS DC 58 Theo dõi khả ức chế nấm mốc Botryotinia fluckeliana lây nhiễm nhân tạo mận chitosan biến thể chitosan CT Tỷ lệ vết xước nhiễm nấm mốc ngày Nano CTS Nano OA CTS - OA CTS DC Tỷ lệ thối hỏng nấm mốc ngày 10 ngày ngày 10 ngày 81 81 88 12 14 79 95 90 14 19 85 89 91 15 17 92 100 100 20 25 97 100 100 21 24 95 100 100 22 25 96 100 100 11 24 25 100 100 100 25 25 99 100 100 15 25 25 82 86 99 20 20 91 90 97 24 25 87 91 96 22 23 100 100 100 20 25 25 100 100 100 22 25 25 100 100 100 23 25 25 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 ... lý tiến hành đề tài “ Nghiên cứu hoạt tính kháng nấm, tính chất chức năng, hiệu lực bảo quản chitosan, nano chitosan compozit với axit oleic ứng dụng cho bảo quản mận Tam Hoa 1.2 MỤC ĐÍCH - YÊU... thành từ chitosan, nano chitosan compozit với axit oleic Thí nghiệm 4: Nghiên cứu so sánh hiệu bảo quản chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic mận Tam Hoa Phương pháp nghiên cứu -... chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic Xác định số tính chất chức màng film tạo từ chitosan, nano chitosan compozit chúng với axit oleic Xác định hiệu bảo quản chitosan, nano chitosan