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

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LƯƠNG HÙNG TIẾN NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM CHITOSAN – NANO BẠC ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN QUẢ SAU THU HOẠCH Ngành: Công nghệ Thực phẩm Mã số: 9540101 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM Hà Nội1 - 2019 Cơng trình hồn thành tại: Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Hồ Phú Hà GS TS Ngơ Xn Bình Phản biện 1: PGS.TS Hồng Thị Lệ Hằng Phản biện 2: PGS.TS Phí Quyết Tiến Phản biện 3: PGS.TS Trần Thị Định Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …… giờ, ngày … tháng … năm ……… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết luận án Sản xuất trái đóng vai trò quan trọng sản xuất nông nghiệp Việt Nam Các số liệu thống kê cho thấy, ăn phát triển hàng năm diện tích, sản lượng giá trị xuất Các loại ăn Việt bao gồm chuối, cam, quýt, nhãn, vải, xoài, long, bưởi, sầu riêng chôm chôm Tuy nhiên, Việt Nam, tổn thất sau thu hoạch rau tươi cao (trung bình hàng năm 25 – 30%) Chính vậy, cần ứng dụng cơng nghệ bảo quản trì chất lượng số lượng rau củ sau thu hoạch Các phương pháp bảo quản rau giới dựa vào hai nguyên lý chính: hạn chế biến đổi vi sinh vật hạn chế biến đổi sinh lý bất lợi Đến nay, giới có nhiều phương pháp bảo quản rau tươi phổ biến gồm hạn chế biến đổi sinh lý rau củ gồm: khí kiểm sốt (CA), khí điều chỉnh (MA), phủ màng; hạn chế hoạt động vi sinh vật gồm: xử lý hóa chất, nhiệt độ Nghiên cứu nhóm tác giả biến thể MA, lớp màng tạo bề mặt loại bao bì có tác dụng điều chỉnh trao đổi khí qua màng dẫn tới làm chậm q trình hơ hấp tạo biến đổi sinh lý cho bảo quản rau Trong hợp chất tự nhiên Chitosan đặc biệt quan tâm polyme tự nhiên, có khả tạo màng, hạn chế trao đổi khí O2 tốt, có khả kháng khuẩn tự nhiên, đồng thời màng tạo chitosan có đặc tính bền nước, dễ áp dụng đối tượng rau củ Tại Việt Nam, chitin (chitosan sản phẩm deacetyl hóa chitin) chất thải cơng nghiệp chế biến thủy sản Vì vậy, khai thác sử dụng hiệu chitosan lợi cho tận dụng tài ngun mà xử lý ô nhiễm môi trường Hiện nay, chitosan sử dụng với tính chất tạo màng Các nghiên cứu giới có xu hướng ứng dụng tạo chế phẩm từ chitosan có bổ sung chất hóa học diệt vi sinh vật để tăng hiệu ứng dụng Trong số chất hóa học, chất diệt nấm tự nhiên, gần sử dụng nhiều hợp chất nano như: nano Ag, TiO2, Nano Bạc có đặc tính kháng vi sinh vật cao, sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp, mơi trường, y tế, thực phẩm Đã có nhiều nghiên cứu chứng minh nano bạc tiêu diệt nhiều loại vi sinh vật gây thối hỏng rau củ Tại Việt Nam có nghiên cứu riêng rẽ tác dụng chitosan nano bạc, chưa có nhiều công bố tác dụng phối hợp hai hoạt chất, đặc biệt lĩnh vực bảo quản rau Xuất phát từ lí trên, lựa chọn đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm chitosan – Nano Bạc ứng dụng bảo quản sau thu hoạch” Mục tiêu nghiên cứu  Nghiên cứu tạo chế phẩm chitosan – nano bạc, có khả ứng dụng công nghệ thực phẩm, đồng thời đánh giá khả kháng vi sinh vật gây bệnh, gây hư hỏng điển hình  Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm phối hợp chitosan – nano bạc bảo quản sau thu hoạch, hướng tới sử dụng rộng rãi chế phẩm lĩnh vực thực phẩm, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm, nâng cao sức khỏe cộng đồng Nội dung nghiên cứu ND 1: Nghiên cứu chế tạo tinh chế phẩm chitosan, chế tạo chế phẩm nano bạc đánh giá khả kháng vi sinh vật chế phẩm thu ND 2: Nghiên cứu phương pháp phối hợp chitosan – nano bạc nhằm nâng cao hiệu kháng vi sinh vật xác định khả kháng vi sinh vật chế phẩm ND 3: Ứng dụng chế phẩm phối hợp chitosan-nano bạc bảo quản thực phẩm (Vải thiều Lục Ngạn, cam sành Hà Giang bưởi Diễn) Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án 4.1 Ý nghĩa khoa học - Tạo chế phẩm chitosan – nano bạc có khả kháng vi sinh vật tạo màng bảo quản - Chế phẩm chitosan - nano bạc có hiệu kéo dài thời gian bảo quản vải, cam, bưởi Diễn 4.2 Giá trị thực tiễn - Tạo chế phẩm màng chitosan – nano bạc hiệu kéo dài thời gian bảo quản số loại quả vải, cam, bưởi Diễn, có tiềm ứng dụng nông sản, thực phẩm khác Những điểm luận án - Đây cơng trình Việt Nam tạo chế phẩm chitosan– nano bạc có khả kháng vi sinh vật ứng dụng bảo quản sau thu hoạch - Đây cơng trình Việt Nam ứng dụng chế phẩm chitosan-nano bạc bảo quản vải thiều, cam sành Hà Giang, bưởi Diễn đạt thời gian bảo quản từ 25 – 90 ngày, bảo đảm an toàn cho sức khỏe người sử dụng Bố cục luận án Luận án trình bày 118 trang với 26 bảng 60 hình Mở đầu (3 tr.); Chương Tổng quan (27 tr.); Chương Vật liệu phương pháp nghiên cứu (15 tr.); Chương Kết thảo luận (69 tr.); Kết luận kiến nghị (2 tr.); 183 tài liệu tham khảo phần phụ lục CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Đặc điểm chitin/chitosan bao gồm 05 tiểu mục 1.1.1 Chitosan 1.1.2 Sản xuất chitosan bao gồm phương pháp hoá học, sinh học kết hợp phương pháp hoá học-sinh học tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.1.3 Các tính chất chitosan bao gồm tính chất vật lý, hố học sinh học 1.1.4 Đặc tính kháng vi sinh vật chitosan giới thiệu khả kháng vi sinh vật, yếu tố ảnh hưởng chế kháng vi sinh vật chitosan 1.1.5 Ứng dụng chitosan bảo quản rau tươi 1.2 Tổng quan nano bạc bao gồm 05 tiểu mục 1.2.1 Giới thiệu công nghệ nano 1.2.2 Tính chất lý học hạt nano bạc 1.2.3 Tổng hợp hạt nano bạc 1.2.4 Đặc tính kháng vi sinh vật nano bạc bao gồm khả kháng, yếu tố ảnh hưởng chế kháng vi sinh vật nano bạc 1.2.5 Ứng dụng nano bạc bảo quản rau tươi 1.3 Ứng dụng nano bạc kết hợp với loại màng màng chitosan bảo quản thực phẩm bao gồm 04 tiểu mục 1.3.1 Ứng dụng nano bạc kết hợp với màng polyme không phân hủy sinh học 1.3.2 Ứng dụng nano bạc kết hợp với màng polymer phân hủy sinh học 1.3.3 Ứng dụng nano bạc kết hợp với màng chitosan bảo quản thực phẩm 1.3.4 Sự giải phóng nano bạc từ màng bao vào thực phẩm 1.4 Giới thiệu số loại sử dụng nghiên cứu phương pháp bảo quản Việt Nam bao gồm 02 tiểu mục 1.4.1 Tình hình sản xuất xuất Việt Nam, giới thiệu loại dùng nghiên cứu (vải, cam, bưởi) biến đổi sau thu hoạch 1.4.2 Một số phương pháp bảo quản sau thu hoạch bao gồm công nghệ (CN) bảo quản phương pháp xử lý nhiệt, CN bảo quản môi trường thay đổi thành phần khí CN bảo quản hoá chất CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Phế liệu tôm sú lấy từ Công ty cổ phần xuất nhập thủy sản Thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh bảo quản -20oC sử dụng Chủng vi sinh vật sử dụng nghiên cứu bao gồm: Vi khuẩn: Escherichia coli ATCC 25922, Salmonella enterica subsp enterica Typhimurium ATCC 14028, Staphylococcus aureus ATCC 25923, Bacillus cereus ATCC 13061; Lactobacillus plantarum NCDN4 cung cấp Bộ môn Công nghệ sinh học Vi sinh-Viện Công nghiệp Thực phẩm Nấm men: Saccharomyces cerevisiae từ chế phẩm CK S102 (Springer Oenologie) hai chủng Saccharomyces sp BM, Pichia từ PTN Bộ mơn Vi sinh-Hóa sinhSinh học phân tử, Viện CNSH – CNTP, ĐHBKHN Nấm mốc: Asperillus niger D15 (PTN Bộ mơn Vi sinh-Hóa sinh-Kỹ thuật di truyền, Viện CNSH-CNTP, ĐH Bách Khoa Hà Nội) Penicillium digitatum, Penicillium expansum, Alternaria sp (Viện vi sinh vật công nghệ sinh học, ĐH Quốc Gia Hà Nội) Các loại sử dụng nghiên cứu bao gồm: Vải Lục Ngạn (Bắc Giang), Cam Sành Hà Giang, Bưởi Diễn 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Nội dung phương pháp thực nghiệm 2.2.1.1 Phương pháp tạo chế phẩm chitosan 2.2.1.2 Phương pháp tinh chitosan 2.2.1.3 Phương pháp tạo nano bạc xác định tính chất hạt SEM, TEM 2.2.1.4.Phương pháp xác định khả kháng vi sinh vật chế phẩm chitosan 2.2.1.5 Phương pháp xác định hoạt tính kháng vi sinh vật nano bạc 2.2.1.6 Phương pháp xác định hoạt tính kháng vi sinh vật chế phẩm chitosannano bạc 2.2.1.7 Phương pháp ứng dụng chế phẩm phối hợp chitosan – nano bạc bảo quản vải thiều, cam bưởi Tiến hành bố trí thí nghiệm sau: a Thí nghiệm 1: Nghiên cứu chế độ tiền xử lý tới nguyên liệu Mục đích thí nghiệm tìm chế độ (CĐ) tiền xử lý tốt đánh dấu CĐ* sử dụng thí nghiệm Đối với vải, sử dụng CĐ bao gồm: CĐ1-V: xử lý axit citric 5% phút; CĐ2-V: Xử lý axit HCl 1% phút; CĐ3-V: chần 40oC 30 phút, sau ngâm nước đá; ĐC-V: Đối chứng (không xử lý) Đối với cam, sử dụng CĐ, bao gồm: CĐ1-C: Chần nước 48oC thời gian phút; CĐ2-C: Dùng khăn vải lau sơ bề mặt cam, sau nhúng CaCl2 1% phút; ĐC-C: Đối chứng Đối với bưởi, sử dụng CĐ, bao gồm: CĐ1-B: Xử lý nước sạch, qt vơi cuống bưởi; CĐ2-B: làm sạch, sau nhúng CaCl2 1% phút, quét vôi cuống; ĐC-B: Đối chứng b Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng nồng độ chế phẩm chitosan – nano bạc đến thời gian bảo quản Mục đích thí nghiệm tìm công thức (CT) phối hợp nồng độ chitosannano bạc tốt để sử dụng cho thí nghiệm CT thí nghiệm: CĐ* + nồng độ chế phẩm chitosan – nano bạc Đối với vải, sử dụng CT bao gồm: CT1-V: chitosan 0,75%-nano bạc 1,5625 ppm; CT2-V: chitosan 0,75%-nano bạc 3,125 ppm; CT3-V: chitosan 1,0%-nano bạc 0,391 ppm; CT4-V: chitosan 1,0%-nano bạc 0,78125 ppm; CT5-V: chitosan 1,0%-nano bạc 1,5625 ppm; CT6-V: chitosan 1,0%-nano bạc 3,125 ppm; ĐC-V: Đối chứng Đối với cam, sử dụng CT, bao gồm: CT1-C: chitosan 0,75%-nano bạc 3,125ppm; CT2-C: chitosan 1,0%-nano bạc 3,125ppm; CT3-C: chitosan 1,25%nano bạc 3,125ppm; CT4-C: chitosan 1,5%-nano bạc 3,125ppm; CT5-C: chitosan 2,0%-nano bạc 3,125ppm; ĐC-C: Đối chứng Đối với bưởi, sử dụng CT, bao gồm: CT1-B: chitosan 0,75%-nano bạc 3,125ppm; CT2-B: chitosan 1,0%-nano bạc 3,125ppm; CT3-B: chitosan 1,25%nano bạc 3,125ppm; CT4-B: chitosan 1,5%-nano bạc 3,125ppm; CT5-B: chitosan 2,0%-nano bạc 3,125ppm; ĐC-B: Đối chứng Pha cơng thức với nồng độ sau tiến hành nhúng xử lý vào dung dịch pha để khơ điều kiện bình thường c Thí nghiệm 3: Ảnh hưởng nhiệt độ tới thời gian bảo quản Mục đích thí nghiệm tìm nhiệt độ thích hợp kéo dài thời gian bảo quản, giảm thiểu tối đa tổn thất chất lượng số lượng Kết hợp hai thí nghiệm sau tiến hành bảo quản khoảng nhiệt độ: 25 – 30oC, 10 – 12oC – 5oC Mỗi CĐ, CT khoảng nhiệt độ bảo quản 50 vải 20 cam bưởi lặp lại thí nghiệm lần 2.2.2 Phương pháp phân tích 2.2.2.1 Xác định độ deacetyl chitosan phương pháp UV 2.2.2.2 Xác định độ nhớt chitosan 2.2.2.3 Xác định độ hòa tan chế phẩm chitosan thô 2.2.2.4 Tỷ lệ hao hụt 2.2.2.5 Phân tích hàm lượng axit tổng số phương pháp trung hòa 2.2.2.6 Xác định màu 2.2.2.7 Xác định hàm lượng đường chất khô tổng số 2.2.2.8 Xác định lượng tồn dư nano bạc vải phổ hấp thụ nguyên tử AAS 2.2.2.9 Phương pháp xác định tro, protein 2.2.2.10 Phương pháp xử lý thống kê CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Một số cải tiến trình sản xuất chitosan tinh khiết để làm nguyên liệu cho chế tạo chế phẩm chitosan-nano bạc Hình 3.1 Quy trình sản xuất chitosan sinh học 3.1.1 Phương pháp tạo chế phẩm chitosan có độ deacetyl hố cao Chitin tạo từ phết liệu tôm phương pháp sinh học nghiên cứu kết hợp với đề tài KC07.TN01/11-15-16 dự án sản xuất thử nghiệm cấp mã số B2014-01-08DA mà tác giả thành viên Kết nghiên cứu cho thấy nhiệt độ deacetyl cao rút ngắn thời gian deacetyl cho độ DDA cao Tuy nhiên nhiệt độ cao làm cho chitin có màu ngả vàng Quá trình deaxetyl 121oC 20 phút lần để ứng dụng vào quy trình sản xuất chitosan Quy trình sản xuất chitosan giới thiệu hình 3.1 3.1.2 Đặc tính chế phẩm chitosan tinh Chitosan thơ có độ DDA 89% sản xuất phương pháp sinh học làm theo phương pháp: sấy đông khô (CA1) sấy đối lưu (CA2) CA1, CA2 tinh có DDA lớn 93%, có màu trắng sáng 3.1.3 Khả kháng vi sinh vật chitosan 3.1.3.1 Ảnh hưởng pH đệm pha chitosan đến khả phát triển vi sinh vật Hoạt động kháng khuẩn chitosan bị ảnh hưởng mạnh mẽ pH Nghiên cứu tiến hành xác định ảnh hưởng pH đệm đến khả phát triển vi sinh vật, từ lựa chọn giá trị pH đệm thích hợp để pha lỗng chitosan cho nghiên cứu Từ kết thực nghiệm lựa chọn chitosan dạng rắn pha đệm acetat pH 5,5 vi khuẩn E coli, S Typhimurium B cereus; pH 6,5 vi khuẩn S aureus; pH nấm men S cerevisiae, Saccharomyces sp BM Pichia sp.; nấm mốc A niger, P digitatum, P expansum, Alternaria sp khơng ảnh hưởng đến phát triển vi sinh vật 3.1.3.2 Khả kháng vi khuẩn chitosan Hoạt tính kháng vi khuẩn chitosan xác định theo phương pháp đối kháng dịch nuôi cấy lỏng Bảng 3.1: Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC, %) chitosan vi khuẩn Vi khuẩn E coli S Typhimurium S aureus B cereus CA1 0,25  0,25  0,0156  0,25  CA2 0,0625  0,0625  0,0156  0,375  Bảng 3.1 cho thấy hai chế phẩm chitosan thể khả kháng vi khuẩn kiểm định, vi khuẩn Gram (+) nhạy cảm với chitosan so với vi khuẩn Gram (-) Chitosan CA2 có khả kháng khuẩn tốt CA1 khác DDA khối lượng phân tử trung bình 3.1.3.3 Khả kháng nấm men chitosan Kết khả kháng nấm men hai chế phẩm chitosan thể bảng 3.2 Hai loại chitosan ức chế hiệu ba nấm men nghiên cứu, chitosan CA2 có khả kháng nấm men tốt CA1 Bảng 3.2: Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC, %) chitosan nấm men Nấm men CA1 CA2 S cerevisiae 0,25  0,125  Saccharomyces sp BM 0,25  0,125  Pichia 0,0625  0,03125  3.1.3.4 Khả kháng nấm mốc chitosan Kết khả kháng nấm mốc A niger, P digitatum, P expansum Alternaria sp chitosan thể bảng 3.3 Chitosan khơng ức chế hồn tồn phát triển bào tử nấm mốc Bảng 3.3: Nồng độ diệt nấm tối thiểu (MFC, %) chitosan nấm mốc Chủng vi sinh vật CA1 CA2 A niger 1,5  1,0  P digitatum 2,0  2,0  P expansum 2,0  2,0  Alternaria sp 2,0  2,0  Khả kháng vi sinh vật chitosan phụ thuộc nhiều yếu tố, bao gồm điều kiện bên ngồi (vi sinh vật đích, tính chất môi trường, pH, nhiệt độ, …), yếu tố bên (trọng lượng phân tử, mức độ polyme hóa mức độ DDA) Sự có mặt ion kim loại K+, Na+, Mg2+, … ảnh hưởng đến đặc tính kháng khuẩn chitosan Nghiên cứu lựa chọn chế phẩm chitosan CA2 (sấy đối lưu 50oC) để thực nghiên cứu 3.2 Một số cải tiến trình tổng hợp keo nano bạc làm nguyên liệu cho chế tạo chế phẩm chitosan-nano bạc 3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ đến đặc tính dung dịch keo nano bạc Nhiệt độ khử bạc điều chỉnh dải 80; 85; 90oC kết cho thấy nhiệt độ ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất hạt keo nano bạc Nhiệt độ 85oC lựa chọn nhiệt độ này, hạt nano bạc tạo có kích thước nằm khoảng 20 – 60 nm theo yêu cầu nghiên cứu (Hình 3.2) 3.2.2 Ảnh hưởng tốc độ nhỏ dịch đến tính chất hạt nano bạc Hình 3.2 Dung dịch keo nano bạc nhiệt độ khử 85oC Hình 3.3: Nano bạc nhỏ TSC 10 phút Hình 3.4: Nano bạc nhỏ TSC 45 phút Thời gian nhỏ dịch TSC ảnh hưởng đến q trình hình thành kích thước hạt phân bố hạt Khi thời gian nhỏ dịch 10 phút, hạt nano bạc tạo thành đám lớn (hình 3.3) Khi thời gian nhỏ dịch 45 phút, hạt nano bạc tách rời nhau, hạt nano bạc phân tán cách đồng dung dịch, TSC bao quanh hạt nano bạc rời rạc giúp giảm xu hướng kết lại thành khối (hình 3.4) 3.2.3 Một số đặc tính hạt nano bạc Hình 3.5: Nồng độ khác dung dịch nano bạc Hình 3.6: Phổ UV-vis dung dịch hạt nano bạc Hình 3.7: Ảnh chụp TEM nano bạc Quá trình chế tạo sử dụng TSC làm tác nhân khử, bọc hạt nano bạc Dung dịch hạt có màu vàng sậm đồng nhất, khơng xuất kết tủa thời gian lưu trữ sau tháng (hình 3.5) Dung dịch bạc sau chế tạo có nồng độ 100 ppm Cường độ hấp thụ dung dịch hạt nano bạc có đỉnh hấp thụ 425 nm, kích thước hạt tương đối đồng khoảng 20-60 nm, hạt phân tán dung dịch (hình 3.6, hình 3.7) Do vậy, nghiên cứu lựa chọn chế tạo dung dịch nano bạc theo phương pháp chậm (tốc độ nhỏ dịch 10s/giọt/0,02 mL tương ứng thời gian 45 phút) 3.2.2 Khả kháng vi sinh vật nano bạc Nano bạc có khả kháng lại vi khuẩn nấm men kiểm nghiệm với giá trị MIC dao động từ 6,25 – 12,5 ppm (Bảng 3.4) Giá trị MFC nấm mốc 50 ppm (Bảng 3.5) Tương tự chitosan, nano bạc thể khả kháng khuẩn tốt Gram (+) so với Gram (-), nguyên nhân khác biệt thành tế bào vi khuẩn (Zhang cs 2017) Bảng 3.4: MIC nano bạc vi khuẩn nấm men Vi sinh vật MIC (ppm) E coli 12,5  S Typhimurium 12,5  S aureus 6,25  B cereus 12,5  S cerevisiae 12,5  Saccharomyces sp BM 12,5  Pichia 6,25  Các ion bạc giải phóng từ bề mặt hạt nano bạc tương tác với peptidoglycan, thành phần cấu tạo nên thành tế bào vi khuẩn, dẫn đến phá hủy chức thành tế bào Do đó, nano bạc ức chế trình vận chuyển ion Na+ Сa2+ qua màng tế bào, ngăn cản trình trao đổi chất Nano bạc Hình 3.10: Hình ảnh TEM ảnh hưởng phức hợp chitosan-nano bạc đến chủng vi khuẩn kiểm định A:Phức chitosan-nano bạc bám bề mặt B cereus; B: Hạt nano bạc có kích thước lớn tồn huyền dịch làm thay đổi hình dạng hạt nano bạc xâm nhập vào vi khuẩn B cereus; C: phức chitosan-nano bạc phá vỡ tế bào B cereus; E, F, G, H: phức chitosan-nano bạc tồn huyền dịch vi khuẩn, hạt nano bạc xâm nhập vào bên tế bào làm biến đổi hình dạng E coli; I, K: phức chitosan-nano bạc tồn huyền dịch vi khuẩn, hạt nano bạc xâm nhập vào bên tế bào làm biến đổi hình dạng S aureus Phức chitosan-nano bạc có chức tích điện dương nhóm hydroxyl tự chitosan tương tác với phân tử nước để gắn lên vi khuẩn tốt so với sử dụng riêng rẽ Hỗn hợp chitosan-nano bạc tương tác tĩnh điện với LPS bề mặt tế bào vi khuẩn E coli, tương tác làm thay đổi tính thấm màng tế bào dẫn đến rò rỉ làm rỗng tế bào, cuối chết tế bào (hình 3.10) Ngồi ra, hỗn hợp chitosan-nano bạc tác động mãnh mẽ đến màng tế bào vi khuẩn B cereus S aureus làm thay đổi tồn vẹn màng, làm rò rỉ protein quan khác tế bào làm tế bào bị biến dạng, sau giải phóng protein tế bào chất axit nucleic vào mơi trường (hình 3.10) 3.3.2.2 Khả kháng nấm men phức hợp chitosan – nano bạc Kết bảng 3.8 cho thấy kết hợp chitosan nano bạc, nồng độ gây chết (1 MIC), chitosan không tiêu diệt nấm men, nano bạc ức chế phát triển nấm men Tương tác kháng khuẩn chitosan nano bạc nấm men tương tác cộng hợp (Barakat, 2015) Khi sử dụng dạng hỗn hợp, nồng độ cuả chitosan giảm lần nồng độ nano bạc giảm lần so với sử dụng riêng rẽ Bảng 3.8: Khả kháng nấm men phức hợp chitosan/nano bạc Công thức S cerevisiae CT1 + CT2 + 11 CT3 - CT4 - ĐC + Saccharomyces sp BM Pichia + + + + - - + + Chú thích: (+): Xuất khuẩn lạc; (-): Không xuất khuẩn lạc; ĐC: Đối chứng (đệm acetate) Hình ảnh TEM cho thấy ảnh hưởng phức hợp chitosan-nano bạc đến Saccharomyces sp BM Ban đầu, phức chitosan-nano bạc tiếp xúc với bề mặt tế bào nấm men (mũi tên vàng), làm thay đổi cấu trúc màng tế bào thay đổi hình dạng tế bào (hình 3.11) Các hạt nano bạc tràn vào khắp tế bào (mũi tên đỏ) thông qua kênh vận chuyển ion xuyên màng tổn hại màng tế bào làm cho hợp chất dễ dàng xâm nhập vào tế bào (hình 3.11) Tại đây, hạt nano bạc làm thay đổi ức chế đường truyền tín hiệu tế bào Saccharomyces sp BM làm biến đổi ADN, ảnh hưởng đến trình tổng hợp ARN thông tin tổng hợp protein, ngăn cản hình thành bào tử, ngăn cản trao đổi chất hấp thu thành phần dinh dưỡng tế bào nấm men (Prahu, 2012) A B C D E F Hình 3.11: Hình ảnh TEM ảnh hưởng phức hợp chitosan-nano bạc đến Saccharomyces sp BM A, B: Phức chitosan-nano bạc bám bề mặt tế bào (mũi tên vàng) nano bạc xâm nhập vào bên tế bào nấm men (mũi tên đỏ); C, D: Phức chitosan-nano bạc làm thay đổi hình dạng tế bào nấm men; E, F: Phức chitosan-nano bạc bám bề mặt tế bào (mũi tên vàng) nano bạc xâm nhập vào bên tế bào (mũi tên đỏ) nấm men bị thay đổi hình dạng tế bào 3.3.2.3 Khả kháng nấm mốc phức hợp chitosan – nano bạc Bảng 3.9: Khả kháng nấm mốc (%) phức hợp chitosan - nano bạc Công thức phối trộn CT1 CT2 CT3 CT4 ĐC A niger 36,0 48,0 80,0 94,0 P digitatum 34,1 43,2 75,0 90,9 P expansum 39,6 47,9 75,0 93,8 Alternaria sp 33,3 46,6 73,3 88,8 Kết bảng 3.9 CT chế phẩm chitosan - nano bạc 12 không tiêu diệt 100% nấm mốc Sau 48h nuôi cấy khuẩn lạc mọc đĩa thạch CT4 có hiệu kháng cao Như vậy, phức hợp chitosan-nano bạc có khả ức chế phát triển vi khuẩn, nấm men nấm mốc Nano bạc có vai trò kháng khuẩn quan trọng phức chất chitosan-nano bạc Sự có mặt phức chitosan-nano bạc huyền dịch vi khuẩn làm tích tụ chất kháng khuẩn bề mặt tế bào, dẫn đến thay đổi cấu trúc tế bào phá vỡ tế bào Các hạt nano bạc có kích thước nano xâm nhập vào tế bào làm ảnh hưởng đến hoạt động diễn tế bào, từ dẫn đến chết tế bào 3.4 Ứng dụng chế phẩm chitosan-nano bạc bảo quản vải thiều 3.4.1 Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý tới trình bảo quản vải thiều Kết ảnh hưởng CĐ tiền xử lý tới vải giới thiệu hình 3.12, hình 3.13, hình 3.14 hình 3.15: hàm lượng chất khơ tổng số vải tăng, axit tổng số giảm tỷ lệ hư hỏng tăng lên với chiều tăng thời gian bảo quản Hình 3.12: Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý tới trình bảo quản vải thiều Hình 3.13: Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý đến hàm lượng chất khơ tổng số vải Hình 3.14: Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý đến hàm lượng axit hữu tổng số vải Hình 3.15: Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý đến tỷ lệ hư hỏng vải : Những giá trị mang chữ khác thể khác có ý nghĩa thống kê a,b Kết nghiên cứu cho thấy, việc tiền xử lý với nước nóng nước lạnh có tác dụng việc tăng cường thời gian bảo quản vải, phù hợp với nghiên cứu Ramma cs (2014) Nghiên cứu lựa chọn xử lý CĐ3-V (chần 40oC 30 phút, sau ngâm nước đá) có hiệu kinh tế an toàn việc bảo quản vải 13 3.4.2 Ảnh hưởng nồng độ thành phần chế phẩm đến trình bảo quản vải thiều Hình 3.16: Ảnh hưởng nồng độ chế phẩm (chitosan nano bạc) tới hàm lượng chất khô tổng số vải trình bảo quản Hình 3.17: Ảnh hưởng nồng độ chế phẩm (chitosan nano bạc) tới hàm lượng axit hữu tổng số vải trình bảo quản : Những giá trị mang chữ khác thể khác có ý nghĩa thống kê a,b Quả vải sau tiến hành tiền xử lý CĐ3-V xử lý chế phẩm CT khác Kết hình 3.16 hình 3.17 cho thấy hàm lượng chất khô tổng số tăng dần axit hữu tổng số vải giảm tất công thức theo thời gian bảo quản Đối với tiêu màu sắc, màu đỏ chiếm vải trò quan trọng việc đánh giá tính thương phẩm thị trường tiêu thụ Quả vải sau thu hoạch thường bị biển đổi nhanh chóng, đặc biệt hố nâu vỏ bên ngồi Mức độ biến đổi số L, a, b CT khác khác nồng độ chitosan - nano bạc công thức phối trộn Bảng 3.10: Sự thay đổi số L, a, b vải nồng độ chế phẩm chitosan - nano bạc trình bảo quản Chỉ số Các nồng độ chế phẩm chitosan - nano bạc CT1-V CT2-V c b CT3-V CT4-V b a CT5-V a ĐC-V CT6 31,94 a 38,01d L 35,20 33,70 33,67 32,09 32,25 a 24,10cd 24,08c 22,25b 20,61a 20,41a 20,38a 26,39d b 21,98cd 21,89bc 20,63ab 19,40a 19,38a 19,60a 24,08d : Những giá trị mang chữ khác cùng hàng thể khác có ý nghĩa thống kê a,b Sau 10 ngày bảo quản nhiệt độ thường, tỉ lệ hư hỏng mẫu đối chứng ĐCV 100% (hình 3.18) Kết hình 3.18 chế phẩm CT6-V, CT5-V; CT4-V có tác dụng bảo quản tốt, giữ màu sắc tốt nhất, sau là, CT3-V CT2-V Chế phẩm chitosan-nano bạc CT1-V có tác dụng bảo quản với tỉ lệ hư hỏng đạt 100% sau 20 ngày bảo quản Sự khác khơng có nghĩa tìm thấy mẫu ĐC-V CT1-V 14 Hình 3.18: Ảnh hưởng nồng độ chế phẩm chitosan-nano bạc đến tỷ lệ hư hỏng vải theo thời gian Bảng 3.11: Diễn biến tổng số bào tử nấm men-nấm mốc vải sử dụng chế phẩm nồng độ khác theo thời gian ĐC-V CT1-V CT2-V CT3-V CT4-V CT5-V CT6-V Trước xử lý* 196,3a 191,7ab 187,3b 191,7ab 194,0ab 195,0a 193,0ab Sau xử lý 53,0bc 47,7de 61,0a 56,0b 50,3cd 45,7e Ngày 295,0a 44,3d 31,7e 61,7b 52,7c 41,3d 31,7e Ngày 10 46,0c 33,7d 70,0a 59,7b 44,3c 32,7d Ngày 15 50,7c 34,7e 84,3a 64,0b 46,3d 35,3e Ngày 20 53,0c 37,7d 96,0a 72,7b 53,3c 35,7d * : đơn vị CFU/g x 102 ; a,b: Những giá trị mang chữ khác cùng cột thể khác có ý nghĩa thống kê Kết bảng 3.11 cho thấy CT thí nghiệm có khả ức chế nấm men, nấm mốc Số lượng bào tử nấm men nấm mốc giảm sau xử lý tăng dàn sau 10 ngày bảo quản tất mẫu thí nghiệm Cơng thức CT6-V CT2-V kháng nấm men – nấm mốc tốt, CT3-V có tác dụng Kết phù hợp với nồng độ hạt nano bạc cơng thức, cơng thức có nồng độ nano bạc cao cho khả ức chế tốt tổng số bào tử nấm men nấm mốc Từ kết nghiên cứu, CT4-V cho kết chất lượng trình bảo quản tốt, đồng thời ức chế tốt bào tử nấm men-nấm mốc Nghiên cứu chọn CT4-V (1,0% chitosan - 0,78125 ppm nano bạc) cho thí nghiệm 3.4.3 Ảnh hưởng nhiệt độ tới thời gian bảo quản vải Sau tiền xử lý xử lý với chế phẩm chitosan- nano bạc, tiến hành bảo quản khoảng nhiệt độ: nhiệt độ từ 25 – 30oC, nhiệt độ từ 10 – 12oC, nhiệt độ từ – 5oC Kết thu được thể hình 3.19, hình 3.20, hình 3.21, hình 3.22 Hình 3.19: Ảnh hưởng nhiệt độ tới hàm Hình 3.20: Ảnh hưởng nhiệt độ tới lượng chất khô tổng số vải hàm lượng axit hữu tổng số trình bảo quản trình bảo quản 15 Hình 3.21: Ảnh hưởng nhiệt độ tới hàm lượng đường tổng số vải trình bảo quản Hình 3.22: Ảnh hưởng nhiệt độ tới tỷ lệ hư hỏng vải trình bảo quản : Những giá trị mang chữ khác thể khác có ý nghĩa thống kê a,b Ở tất mẫu thí nghiệm, hàm lượng chất khơ tổng số có xu hướng tăng, hàm lượng axit giảm, hàm lượng đường giảm trình bảo quản Nhiệt độ cao làm tăng q trình hơ hấp thúc đẩy trình sinh lý, sinh hóa xảy nhanh làm tiêu tốn lượng axit có thành phần vải Nhiệt độ thấp hạn chế q trình sinh lý, sinh hóa Nhiệt độ thấp cho tỷ lệ hư hỏng thấp khoảng nhiệt độ Việc bảo quản vải nhiệt độ thấp đem lại hiệu cao so với nhiệt độ khác chứng minh nghiên cứu trước áp dụng quy mô thương mại hiệu rõ rệt mà đem lại Nghiên cứu lựa chọn chế độ bảo quản lạnh từ 3-5oC nhiệt độ bảo quản vải sau xử lý chế phẩm 3.4.4 Xác định tồn dư nano bạc vỏ vải Kết phân tích dư lượng bạc vỏ vải kết thúc trình bảo quản thể Hình 3.23 Bảng 3.12 Theo đó, gần khơng có tồn dư bạc vỏ quả, ruột vải sau xử lí tạo màng với phức chitosan-nano bạc, với giá trị từ khoảng – 2,128 mg/kg tất nghiệm thức có xử lí với nano bạc Bảng 3.12: Dư lượng bạc (mg/kg) bảo quản chế phẩm chitosan-nano bạc Mẫu phân tích Đối chứng Vỏ TN Ruột TN Ruột + vỏ TN Dư lượng bạc (mg/kg) 2,128  0,0013 0,000 0,00  0,0009 Chú thích: TN: Mẫu vải bảo quản – 5oC kết hợp với nồng độ chế phẩm chitosan 1,0% – nano bạc 0,78125ppm chế độ chần sơ (40oC 30 phút, ngâm nước đá) Mặt vỏ vải Mặt vỏ vải Mặt vỏ vải Hình 3.23: Hình ảnh SEM mặt mặt vỏ vải sau xử lý với phức tạp chitosan-nano bạc 16 Đối với mặt ngồi vỏ vải, quan sát thấy lớp màng nhầy bao bên vỏ chitosan (mũi tên vàng) Ở mặt vỏ quả, quan sát thấy giải phóng hạt nano bạc (mũi tên đỏ) phần nhô tác động hạt nano bạc đến vỏ tạo thành, nhiên, không quan sát thấy hạt nano bạc có mặt mặt vỏ vải Như vậy, hạt nano bạc xuyên qua lớp vỏ xâm nhập vào bên thịt 3.5 Ứng dụng chế phẩm chitosan-nano bạc bảo quản cam sành 3.5.1 Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý tới trình bảo quản cam Ảnh hưởng CĐ tiền xử lý CĐ1-C, CĐ2-C, ĐC-C đến trình bảo quản cam giới thiệu hình 3.24, hình 3.25, hình 3.26 hình 3.27 Hình 3.24: Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý tới hàm lượng chất khơ tổng số cam Hình 3.25: Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý tới hàm lượng axit hữu tổng số cam Hình 3.26: Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý tới lượng đường tổng số cam Hình 3.27: Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý tới tỷ lệ hư hỏng cam : Những giá trị mang chữ khác thể khác có ý nghĩa thống kê a,b Hàm lượng chất khô tổng số cam tăng dần, axit hữu giảm dần, đường tổng số giảm dần theo thời gian bảo quản có thay đổi khác phụ thuộc vào chế độ tiền xử lý Tỷ lệ hư hỏng cam thể hình 3.27, chế độ CĐ1C, chần cam nước nóng (48oC), CĐ2-C, xử lý CaCl2 1% phút cho tỷ lệ hư hỏng cam thấp Tuy nhiên, CaCl2 giúp làm chậm q trình chín có múi ion canxi kết hợp với protopectin có mặt quả, khơng sinh pectin hồ tan Vì vậy, nghiên cứu chọn chế độ tiền xử lý CĐ2-C (làm bề mặt cam, sau nhúng CaCl2 1% phút) cho nghiên cứu 17 3.5.2 Ảnh hưởng chế phẩm chitosan-nano bạc tới q trình bảo quản cam Các thí nghiệm tiền khảo sát nồng độ 3,125 ppm, nano bạc không gây ảnh hưởng phụ đến cảm quan có múi (cam bưởi) Do vậy, nghiên cứu tiến hành thay đổi nồng độ chitosan cố định nồng độ bạc để đánh giá ảnh hưởng nồng độ chế phẩm đến chất lượng Các kết thu ảnh hưởng nồng độ chế phẩm chitosan-nano bạc đến trình bảo quản cam giới thiệu hình 3.28, hình 3.29, hình 3.30 hình 3.31 Kết cho thấy sau 30 ngày bảo quản, CT4-C CT5-C cho kết tốt Kết phù hợp với nghiên cứu số tác giả có múi giống cam Valencia, Bưởi Đoan Hùng bưởi Diễn Hình 3.28: Ảnh hưởng nồng độ chế phẩm (chitosan nano bạc) tới hàm lượng chất khô tổng số cam Hình 3.29: Ảnh hưởng nồng độ chế phẩm (chitosan nano bạc) tới hàm lượng đường tổng số cam Hình 3.30: Ảnh hưởng nồng độ chế phẩm (chitosan nano bạc) tới hàm lượng axit hữu tổng số cam Hình 3.31: Ảnh hưởng nồng độ chế phẩm (chitosan nano bạc) tới tỷ lệ hư hỏng cam Bảng 3.13 giới thiệu thay đổi tổng số bào tử nấm men, nấm mốc bề mặt cam sử dụng chế phẩm chitosan-nano bạc nồng độ khác theo thời gian Có thể thấy, số lượng bào tử nấm men-nấm mốc mẫu đối chứng ĐC-C có số lượng bào tử cao hẳn mẫu xử lý sau 10 ngày bảo quản Chế phẩm CT1-C có tác dụng bảo vệ 18 Bảng 3.13: Diễn biến tổng số bào tử nấm men – nấm mốc bề mặt cam sử dụng chế phẩm chitosan-nano bạc nồng độ khác theo thời gian ĐC-C CT1-C CT2-C CT3-C CT4-C CT5-C Trước xử lý 107,3a 105,3a 106,3a 107,0a 108,0a 107,6a Sau xử lý 43,0a 47,3a 43,7a 44,0a 42,0a Ngày 10 114,7a 42,3b 43,3b 42,7b 41,3b 40,6b Ngày 20 152,7,a 47,3bcd 50,7b 50,3bc 47,0cd 46,0d Ngày 30 65,3a 66,0a 59,7b 60,3b 59,3b Ngày 40 97,0a 76,0b 73,0b 64,3c 63,3c * : đơn vị CFU/g x 102 ; a,b: Những giá trị mang chữ khác cùng cột thể khác có ý nghĩa thống kê Nghiên cứu lựa chọn công thức CT4-C (1,5% chitosan + 3,125ppm nano bạc) để dùng làm chế phẩm bảo quản cam 3.5.3 Ảnh hưởng nhiệt độ tới trình bảo quản cam Hình 3.32: Ảnh hưởng nhiệt độ tới hàm lượng chất khơ tổng số cam q trình bảo quản Hình 3.33: Ảnh hưởng nhiệt độ tới hàm lượng axit hữa tổng số trình bảo quản Hình 3.34: Ảnh hưởng nhiệt độ tới hàm lượng đường tổng số cam trình bảo quản Hình 3.35: Ảnh hưởng nhiệt độ tới tỷ lệ hao hụt cam trình bảo quản Sau 30 ngày hàm lượng chất khô tăng cao nhiệt độ 20-25oC, nhiệt độ mát 10-12oC nhiệt độ lạnh 3-5oC tăng Sự suy giảm hàm lượng axit đường khác dải nhiệt độ Ở dải nhiệt độ phòng, hàm lượng axit giảm nhiều nhiệt độ lạnh giảm Nhiệt độ cao làm tăng q trình hơ hấp thúc đẩy trình sinh lý, sinh hóa xảy nhanh làm tiêu tốn nhiều lượng đường có thành phần cam Nhiệt độ thấp hạn chế q trình 19 sinh lý, sinh hóa nên lượng đường bị Tỷ lệ hư hỏng nhiệt độ phòng tăng cao nhất, sau nhiệt độ mát tăng thấp nhiệt độ lạnh Vì nhiệt độ lạnh khoảng nhiệt độ tốt thí nghiệm Nghiên cứu lựa chọn nhiệt độ lạnh (3-5oC) để phối hợp với chế phẩm áp dụng để bảo quản cam nhằm giữ chất lượng tối đa cho cam 3.6 Ứng dụng chế phẩm chitosan-nano bạc bảo quản bưởi Diễn 3.6.1 Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý tới trình bảo quản bưởi Kết ảnh hưởng chế độ tiền xử lý khác đến trình bảo quản bưởi giới thiệu hình 3.36, hình 3.37, hình 3.38 Hình 3.36: Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý đến hàm lượng chất khơ tổng số bưởi Hình 3.37: Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý đến hàm lượng axit hữu tổng số bưởi Hình 3.38: Ảnh hưởng chế độ tiền xử lý đến tỷ lệ hư hỏng bưởi : Những giá trị mang chữ khác thể khác có ý nghĩa thống k a,b Hàm lượng chất khô tổng số bưởi tăng dần, axit hữu tổng số bưởi giảm dần theo thời gian bảo quản (hình 3.36, hình 3.37) Tỷ lệ hư hỏng bưởi trình bảo quản tăng (hình 3.38) Nguyên nhân hư hỏng trình biến đổi sinh lý- sinh hóa sau thu hoạch, ảnh hưởng vi sinh vật Theo kết nghiên cứu, bưởi xử lý CĐ2-B (làm sạch, nhúng CaCl2 1% phút, quét vôi cuống) cho kết tốt Càng cuối trình bảo quản, song song với tổn thất thoát nước tự nhiên từ bề mặt làm héo nơng sản tổn thất nấm bệnh gây đáng kể Canxi giúp cân cation anion thành tế bào, làm giảm tính thấm nước vững thành tế bào thực vật Canxi giúp ngăn chặn xự xâm nhập nấm 20 bệnh có khả ức chế enzyme có hại gây nấm, đồng thời trì hỗn lão hóa trái Chính vậy, tỉ lệ hư hỏng bưởi tiền xử lý với CaCl2 thấp so với cơng thức lại Như vậy, chế độ tiền xử lý CĐ2-B (làm sạch, nhúng CaCl2 1% phút, quét vôi cuống) có hiệu tốt cho q trình bảo quản bưởi 3.6.2 Ảnh hưởng chế phẩm chitosan-nano bạc tới trình bảo quản bưởi Hình 3.39: Sự thay đổi nồng độ chế phẩm chitosan nano bạc tới hàm lượng chất khơ tổng số q trình bảo quản bưởi Hình 3.40: Sự thay đổi hàm lượng axit hữu tổng số nồng độ chế phẩm chitosan nano bạc trình bảo quản bưởi Hàm lượng chất khô tổng số nguyên liệu tăng dần theo thời gian bảo quản (Hình 3.39) Hàm lượng axit hữu tổng số bưởi giảm tất cơng thức (Hình 3.40) Việc tiền xử lý với CaCl2 qt vơi cuống, sau đó, xử lý với hỗn hợp chitosan-nano bạc có tác dụng kìm hãm biến đổi sinh lý sinh hóa, ức chế vi sinh vật hạn chế biến đổi chất khô hàm lượng axit bưởi Ở tất công thức bảo quản, số L, a, b vỏ bưởi tăng dần theo thời gian bảo quản (bảng 3.14, bảng 3.15, bảng 3.16) Đó bưởi đem vào bảo quản sau thời gian bảo quản màu sắc vỏ chuyển sang màu vàng rõ rệt hơn, thời gian bảo quản dài biến đổi rõ ràng Bưởi CT4-B CT5-B có tăng giá trị thấp Bảng 3.14: Sự thay đổi số L nồng độ chế phẩm chitosan nano bạc trình bảo quản bưởi Ngày 30 50 Các nồng độ chế phẩm chitosan nano bạc CT1-B CT2-B CT3-B CT4-B CT5-B ĐC-B 49,72a 49,72a 49,72a 49,72a 49,72a 49,72a c bc b a 57,08 56,95 56,82 52,77 51,98a 58,93d c c b a 60,02 57,99 58,74 54,77 54,73a 61,05d Bảng 3.15: Sự thay đổi số a nồng độ chế phẩm chitosan nano bạc trình bảo quản bưởi Ngày 30 Các nồng độ chế phẩm chitosan nano bạc CT1-B CT2-B CT3-B CT4-B CT5-B ĐC-B 1,03a 1,03a 1,03a 1,03a 1,03a 1,03a d c b a a 5,42 4,67 3,07 2,34 2,05 5,76d 21 50 7,64c 6,13b 5,65b 3,01a 2,74a 9,59d Bảng 3.16: Sự thay đổi số b nồng độ chế phẩm chitosan nano bạc trình bảo quản bưởi Ngày 30 50 Các nồng độ chế phẩm chitosan nano bạc CT1-B CT2-B CT3-B CT4-B CT5-B ĐC-B 31,73a 31,73a 31,73a 31,73a 31,73a 31,73a c bc b a 39,76 36,73 35,41 34,43 32,09a 42,38d 44,25c 42,78b 40,81b 37,65a 35,12a 45,62d Bảng 3.17: Diễn biến tổng số bào tử nấm men – nấm mốc bưởi sử dụng chế phẩm chitosan-nano bạc nồng độ khác theo thời gian ĐC-B CT1-B CT2-B CT3-B CT4-B CT5-B Trước xử lý Sau xử lý Ngày 10 Ngày 20 Ngày 30 104,3a 112,0a 143,3a 173,7a a ab 105,3 65,3 67,0b 84,7b 95,7b a ab bc c 105,7 64,0 65,7 74,7 90,3bc 105,3a 65,7a 65,3bc 72,3c 86,0cd a ab c d 105,3 62,7 63,7 67,3 82,3d a b c c 105,3 62,3 64,7 71,7 82,0d Ngày 40 199,7a 102,7b 97,7c 94,7d 93,3d 92,3d Ngày 50 121,3a 113,0b 104,7c 106,3c 106,3c * : đơn vị CFU/g x 102 ; a,b: Những giá trị mang chữ khác cùng cột thể khác có ý nghĩa thống kê Bảng 3.17 giới thiệu thay đổi tổng số bào tử nấm men-nấm mốc bười sử dụng chế phẩm chitosan-nano bạc nồng độ khác theo thời gian Sau 50 ngày bảo quản, mẫu chế phẩm CT3-B, CT4-B CT5-B có hiệu tương đương nhau, mẫu CT1-B có hiệu việc giúp bưởi chống lại hư hỏng nấm men nấm mốc Như vậy, CT4-B (1,5% chitosan + 3,125ppm nano bạc) cho kết tốt lựa chọn cho thí nghiệm 3.6.3 Ảnh hưởng nhiệt độ tới thời gian bảo quản bưởi Trên thực tế, việc bảo quản bưởi điều kiện nhiệt độ mát nhiệt độ lạnh bất khả thi hao tổn kinh tế lớn Chính vậỵ, nghiên cứu tiến hành theo dõi tỷ lệ hư hỏng bưởi Diễn điều kiện nhiệt độ thường để đánh giá tác dụng phức chitosan-nano bạc bảo quản bưởi Hình 3.41: Tỷ lệ hư hỏng bưởi Diễn nhiệt độ thường Bưởi bảo quản chế phẩm chitosan – nano bạc thời gian bảo quản 22 kéo dài thêm từ 30-40 ngày so với mẫu kiểm sốt (hình 3.41) Nguyên nhân chế phẩm chitosan-nano bạc có khả hạn chế q trình hơ hấp, biến đổi trình bảo quản sau thu hoạch nên thời gian bảo quản kéo dài so với bảo quản thông thường Chitosan biết đến chất bảo quản tự nhiên áp dụng nhiều loại rau Bằng cách tạo màng bán thấm bề mặt rau quả, chitosan có tác dụng làm thay đổi khí bên (thay đổi tính thấm nước, oxy, carbon dioxide) làm giảm nước, giảm tỷ lệ hơ hấp, trì hỗn q trình chín, kéo dài thời gian bảo quản kiểm soát thối hỏng nhiều loại Tuy nhiên, chitosan có vài nhược điểm ứng dụng bảo quản trái đặc biệt khả kháng vi sinh vật khơng cao, khả bám dính độ bền thấp Vì vậy, việc sử dụng thêm chất phối hợp để tăng hoạt tính kháng khuẩn, tăng độ bám dính độ bền vào chitosan cần thiết Trong năm gần đây, nghiên cứu giới tập trung vào phối hợp thành phần nano để tăng hiệu bảo quản chitosan, hạt nano nghiên cứu bao gồm Cu, Zn, Au, Ti Ag, đó, hạt nano bạc có tác dụng tốt chống lại vi sinh vật gây bệnh Diện tích bề mặt lớn tăng khả tiếp xúc với vi sinh vật, biến động ổn định nhiệt độ cao đặc tính hạt nano bạc, giúp tăng khả ứng dụng lĩnh vực bảo quản Sau q trình thực nghiệm, nhóm nghiên cứu đưa 03 quy trình xử lý bảo quản sau thu hoạch chế phẩm chitosan – nano bạc sau: - Quả vải bảo quản với quy trình: (1) Tiền xử lý chần nước nóng 40oC 30 phút, sau ngâm nước đá; (2) Xử lý với chế phấp chitosan – nano bạc, nồng độ chế phẩm chitosan 1,0% – nano bạc 0,78125ppm; (3) Bảo quản nhiệt độ lạnh – 5oC; cho kết bảo quản tốt nhất, thời gian bảo quản tới 30 ngày tồn dư nano bạc thịt mặt vỏ vải - Quả cam bảo quản với quy trình: (1) Tiền xử lý nhúng CaCl2 1% phút; (2) Xử lý với chế phẩm chitosan – nano bạc, nồng độ chế phẩm phối hợp chitosan 1,5% – nano bạc 3,125ppm; (3) Bảo quản lạnh nhiệt độ – 5oC; cho thời gian bảo quản lên tới 60 ngày đảm bảo giá trị dinh dưỡng cảm quan - Quả bưởi bảo quản với quy trình: (1) Tiền xử lý nhúng CaCl2 1% phút, quét vôi cuống; (2) Xử lý với chế phẩm chitosan – nano bạc, nồng độ chế phẩm phối hợp chitosan 1,5% – nano bạc 3,125ppm; (3) Bảo quản nhiệt độ phòng, tránh ánh sáng trực tiếp; cho kết bảo quản tốt nhất, thời gian bảo quản kéo dài lên tới 90 ngày KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Đã tạo chitosan để sử dụng tạo chế phẩm Chitosan – Nano Bạc, tinh sạch, có đặc tính độ diacetyl 93%; độ nhớt 50 cps; kháng vi sinh vật kiểm nghiệm khoảng giá trị MIC = 0,015 – 2% 23 Đã tạo Nano Bạc để sử dụng tạo chế phẩm Chitosan – Nano Bạc, chế tạo phương pháp khử hóa học AgNO3 với tác nhân khử TSC, nhiệt độ khử 85 – 87oC, tốc độ nhỏ dịch TSC 10s/giọt/0,02mL, nồng độ chế phẩm 100 ppm, kích thước hạt nano bạc nằm khoảng 20 – 60 nm; kháng vi sinh vật kiểm định khoảng giá trị MIC = 6,25 – 50 ppm Đã tạo chế phẩm Chitosan – Nano bạc từ chế phẩm gốc Chitosan CA2 Nano bạc nồng độ 100 ppm tỷ lệ thành phần nồng độ chitosan nano bạc tương ứng theo nhu cầu sử dụng riêng rẽ loại thực phẩm; Chitosan CA2 pha dung môi axit axetic 1%, khuấy máy khuấy với tốc độ 150 vòng/phút, Nano Bạc lấy từ chế phẩm gốc, sau nhỏ vào chế phẩm Chitosan với tốc độ trung bình 5s/giọt Chế phẩm Chitosan – Nano bạc cho hiệu ứng cộng hợp kháng vi sinh vật, ch phm nng ẵ MIC chitosan v ẳ MIC nano bạc có khả kháng vi sinh vật tương đương sử dụng chất nồng độ gây chết Đã bước đầu đánh giá tác động chế phẩm Chitosan – nano bạc lên tế bào vi sinh vật hình ảnh SEM, TEM, kết cho thấy phức hợp có khả bám dính bề mặt thành tế bào, biến đổi hình dạng tế bào, thay đổi cấu trúc ảnh hưởng đến chức màng tế bào; Hạt nano bạc kích thước nhỏ rời khỏi phức hợp chitosan-nano bạc sâu vào tế bào, tương tác với chất nội bào bên vi sinh vật Chế phẩm chitosan-nano bạc có tác dụng việc kéo dài thời gian bảo quản Vải, cam sành Hà Giang bưởi Diễn: (1) Quả vải tiền xử lý phương pháp chần 40oC 30 phút, ngâm nước đá, sau xử lý bề mặt với chế phẩm chitosan 1,0% –nano bạc 0,78125 ppm tiến hành bảo quản nhiệt độ – 5oC cho thời gian bảo quản vải kéo dài tới 25 – 30 ngày Khơng có nano bạc tồn dư mặt vỏ thịt vải;(2) Quả cam sành Hà Giang tiền xử lý lau sơ bề mặt, nhúng CaCl2 1% phút, sau xử lý bề mặt với chế phẩm chitosan 1,5%– nano bạc 3,125 ppm tiến hành bảo quản lạnh nhiệt độ – 5oC cho thời gianbảo quản cam kéo dài tới 60 ngày; (3) Quả bưởi Diễn tiền xử lý lau sơ bề mặt, nhúng CaCl2 1% phút qt vơi cuống, sau xử lý bề mặt với chế phẩm chitosan 1,5% - nano bạc 3,125 ppm tiến hành bảo quản nhiệt độ phòng, tránh ánh sáng cho thời gian bảo quản kéo dài tới 90 ngày KIẾN NGHỊ Nghiên cứu hoàn thiện nhằm làm rõ chế kháng vi sinh vật phức hợp chitosan – nano bạc tạo chế phẩm Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng chế phẩm chitosan – nano bạc đối tượng khác, có sản lượng lớn, giá trị kinh tế lớn tiềm xuất tốt Việt Nam Tiếp tục hồn thiện mặt cơng nghệ quy trình xử lý chế phẩm chitosan – nano bạc quy mô lớn ba đối tượng Vải thiều, cam sành Hà Giang bưởi Diễn từ áp dụng quy mô sản xuất lớn 24 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Lương Hùng Tiến, Trịnh Văn Châu, Trần Quang Thịnh, Mai Anh Tuấn, Ngơ Xn Bình, Hồ Phú Hà (2014) Nghiên cứu sản xuất đánh giá khả kháng vi khuẩn Escherichia coli ATCC 25922, Staphylococcus aureus nano bạc Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nơng thơn, Chun đề Nơng Lâm nghiệp trung du, miền núi phía Bắc, tháng năm 2014, pp 160-165 Lương Hùng Tiến, Nguyễn Thị Đoàn, Hồ Phú Hà (2016) Nghiên cứu xác định chế độ tinh chitosan sản xuất phương pháp sinh học, hướng tới ứng dụng chế tạo chế phẩm sinh học chitosan-nano bạc Tạp chí Khoa học Cơng nghệ (Đại học Thái Nguyên), 150(05), pp 95-101 Lương Hùng Tiến, Nơng Việt Trinh, Ngơ Xn Bình, Hồ Phú Hà (2016) Nghiên cứu khả kháng nấm mốc chế phẩm chitosannano bạc Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Chuyên san Nông – Sinh – Y, 158(13), pp 37-41 Lương Hùng Tiến, Trần Thị Hải, Nguyễn Đình Huy, Phạm Thị Phương, Ngơ Xn Bình, Hồ Phú Hà (2018) Nghiên cứu xác định nồng độ chế phẩm chitosan nano bạc thích hợp bảo quản bưởi Diễn Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nơng thơn, Chuyên đề Phát triển Nông nghiệp bền vững khu vực trung du, miền núi phía Bắc, Tháng 11 năm 2018, pp 28 - 33 Luong Hung Tien, Ngo Xuan Binh, Mai Anh Tuan, Ho Phu Ha (2018) Effect of the mixture chitosan-nano silver particles on Saccharomyces sp newly isolated from “men lá”- Vietnamese traditional alcohol fermentation starters International Journal of Food Science and Technology (Submitted) Luong Hung Tien, Ngo Xuan Binh, Mai Anh Tuan, Ho Phu Ha (2019) Chitosan – nano silver: antimicrobial activity and its application in lychee preservation Food Control Journal (Accepted Abstract, Manuscript in process) 25 ... nghiên cứu ND 1: Nghiên cứu chế tạo tinh chế phẩm chitosan, chế tạo chế phẩm nano bạc đánh giá khả kháng vi sinh vật chế phẩm thu ND 2: Nghiên cứu phương pháp phối hợp chitosan – nano bạc nhằm... MIC ½ MIC phức chitosan + chitosan + chitosan + chitosan + chitosan MIC ẵ MIC ẳ MIC ẵ MIC nano bạc nano bạc nano bạc nano bạc nano bạc Chế phẩm chitosan – nano bạc tạo có màu vàng trong, không... chế phẩm chitosan – nano bạc có khả kháng vi sinh vật tạo màng bảo quản - Chế phẩm chitosan - nano bạc có hiệu kéo dài thời gian bảo quản vải, cam, bưởi Diễn 4.2 Giá trị thực tiễn - Tạo chế phẩm