Nghiên cứu tạo màng từ chitosan kết hợp nano bạc và thử nghiệm bảo quản xoài cát hòa lộc báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, các nhà khoa học trong và ngoài nước đang quan tâm nghiên cứu khả năng sử dụng chitosan kết hợp với các chất có kích thước nano nhằm hướng tới phát t

IUH1819

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

KẾT HỢP NANO BẠC VÀ THỬ NGHIỆM BẢO QUẢN XOÀI CÁT HÒA LỘC.

Mã số đề tài: 171.4241

Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN HUỲNH ĐÌNH THUẤN

Đơn vị thực hiện: VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM

LỜI CÁM ƠN

Lời đầu tiên chúng tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh, Phòng Quản lý Khoa học và Hợp tác Quốc tế và Viện Công nghệ Sinh học - Thực phẩm, trường Đại học Công Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện để cho chúng tôi có cơ hội để thực hiện và hoàn thành tốt đề tài này Xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS TS Lý Nguyễn Bình, người đã truyền cho tôi rất nhiều kiến thức, thật nhiều kinh nghiệm và đặc biệt là có những ý kiến đóng góp, trao đổi thật sự bổ ích Nó như là nguồn động lực giúp tôi luôn luôn cố gắng và phấn đấu hết mình Qua đó, tôi cũng muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến các cộng sự PGS.TS Đàm Sao Mai, ThS Phạm Thị Quyên cùng tất cả nhân viên Phòng thí nghiệm Viện Công nghệ Sinh học - Thực phẩm và các em sinh viên khóa 9, 10 đã hỗ trợ nhiệt tình trong quá trình thực hiện đề tài Và lời cuối tôi thật sự muốn cảm ơn, xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn động viên, chia sẻ và hỗ trợ chúng tôi hết mình

Chúng tôi xin chân thành cảm ơn!

PHẦN I THÔNG TIN CHUNG

I Thông tin tổng quát

1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu tạo màng từ chitosan kết hợp nano bạc và thử nghiệm bảo quản xoài cát hòa lộc

1.2 Mã số: 171.4241

1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài

(học hàm, học vị) Đơn vị công tác Vai trò thực hiện đề tài

1 Ths Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn Viện CNSH - TP Chủ nhiệm đề tài

PGS.TS Đàm Sao Mai Viện CNSH - TP Tham gia

Ths Phạm Thị Quyên Viện CNSH - TP Tham gia

1.4 Đơn vị chủ trì: Viện Công nghệ Sinh học – Thực phẩm

1.5 Thời gian thực hiện:

1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 05/2017 đến tháng 05/2018

1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng 11 năm 2018

1.5.3 Thực hiện thực tế: từ tháng 05 năm 2017 đến tháng 06 năm 2018

1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): không có

1.7 Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: ba mươi triệu đồng triệu đồng

II Kết quả nghiên cứu

1 Đặt vấn đề

Trong những năm gần đây, các nhà khoa học trong và ngoài nước đang quan tâm nghiên cứu khả năng sử dụng chitosan kết hợp với các chất có kích thước nano nhằm hướng tới phát triển các loại màng nano có tính kháng khuẩn, kháng nấm áp dụng trong bảo quản thực phẩm Để có thể sử dụng như một màng bao thực phẩm, các loại màng này cần phải ổn định về mặt sinh hóa, vi sinh và đảm bảo an toàn thực phẩm Hầu hết, các công trình nghiên cứu đều nhằm vào mục đích chung là xây dựng công thức tạo màng từ các vật liệu thích hợp để chế biến ra loại màng hoạt tính (active film and coating) mang những tính chất cần thiết của một loại bao bì thực phẩm như tính chất cơ học, tính cản nước, kháng nấm

Hoạt tính của màng được xem là một đặc tính vượt trội so với các loại màng bao truyền thống được làm từ các vật liệu plastic, có khả năng tự hủy nên trở thành một loại bao bì thân thiện với môi trường

Vùng Nam bộ có các loại cây ăn quả mang tính đặc trưng của vùng nhiệt đới và có giá trị kinh tế cao và gắn liền với những chỉ dẫn địa lý như bưởi Da xanh, xoài cát Hòa Lộc, măng cụt Lái Thiêu, vú sữa Lò Rèn, thanh long Bình Thuận… đã được canh tác theo quy trình sản xuất hàng hóa, tuy nhiên do công nghệ bảo quản sau thu hoạch (STH) còn chưa được chú trọng nên tổn thất sau thu hoạch là khá lớn, cả về số lượng và chất lượng dẫn đến hiệu quả kinh tế không cao

Hiện nay, ở Việt Nam chỉ có một số doanh nghiệp lớn và các siêu thị có phương tiện tồn trữ trái cây ở nhiệt độ thấp, còn đa số các vựa thu mua trái cây cũng như nông dân đều

thu hoạch, vận chuyển và tồn trữ trái cây theo tập quán, chưa có quy trình bảo quản Việc thiếu đầu tư các công nghệ bảo quản nông sản sau thu hoạch cũng dẫn đến tính chất thời

vụ, hơn nữa dẫn đến tình trạng ứ đọng và hư hỏng sản phẩm

Trong thời gian gần đây, các loại trái cây với đầy đủ chủng loại từ nho, táo lê của

Mỹ, Úc, Trung Quốc, chuối của Philippin, đến sầu riêng, xoài Thái Lan… đang được tiêu thụ trên thị trường Việt Nam Việc xây dựng thương hiệu trái cây Việt Nam để cạnh tranh

là vấn đề hết sức cần thiết và cấp bách, nếu không trái cây Việt Nam sẽ mất chỗ đứng trên chính thị trường trong nước và càng không thể cạnh tranh tại thị trường ngoài nước

Chitosan là một loại hợp chất sinh học cao phân tử được chiết xuất từ vỏ tôm và có đặc tính ưu việt hơn các loại hoá chất khác dùng trong bảo quản trái cây Màng chitosan chống thoát hơi nước, kháng vi sinh vật, thân thiện với môi trường và con người Bạc đã được biết đến có tính năng kháng khuẩn mạnh, hạn chế và tiêu diệt sự phát triển của nấm mốc, khi bạc nguyên tử ở kích thước nano, hoạt tính sát khuẩn tăng lên khoảng 20 – 50 lần

so với bạc ion (Đặng Văn Phú, 2008) Điều này đã thu hút nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu ứng dụng nano bạc vào thực tiễn

Phương pháp xác định hàm lượng Vit C bằng phương pháp chuẩn độ bằng Iot

Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của xoài: acid tổng, độ Brix, đường tổng

Tính chất cơ học của màng: được đánh giá qua lực kéo đứt, độ giãn dài và mô–đun đàn hồi của màng

Khả năng trao đổi hơi nước qua màng: được đánh giá bằng tính thấm hơi nước (Water Vapor Permeability – WVP) dựa trên phương pháp gia tăng khối lượng của tiêu chuẩn AFNOR, NF H00-030 (1974) được áp dụng cho vật liệu dạng màng mỏng

Bảng 3.1 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

thực hiện

Phương pháp nghiên cứu

1 Tạo màng chitosan Phương pháp đo cơ lý

2 Tạo keo nano bạc Phương pháp hóa học: sử dụng AgNO3 tạo ra nano

bạc, dùng phương páp chụp tem, sem xác định kích thước, số lượng

3 Tạo màng chitosan – nano

bạc

Phương pháp đo cơ lý

4 Thử invitro kháng nấm Phương pháp thử hoạt tính kháng nấm, đo vòng kháng

nấm

5 Bảo quản xoài Phương pháp hóa học xác định các chỉ tiêu liên quan

đến chất lượng của xoài

3.2 Phương pháp thu thập và xử lý kết quả

Các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần với 1 hay 2 nhân tố thay đổi Kết quả của thí nghiệm trước được chọn làm thông số cố định cho các thí nghiệm sau Số liệu được thu thập và xử lý bằng phần mềm Statgraphics Centurion 15.2 Phân tích phương sai (ANOVA) theo kiểm định LSD để kết luận sự sai khác giữa trung bình các thực nghiệm

4 Tổng kết về kết quả nghiên cứu

Qua các kết quả thí nghiệm của quá trình nghiên cứu chế tạo màng chitosan và bước đầu thử nghiệm trong bảo quản xoài cát Hòa Lộc, có thể rút ra kết luận như sau:

Nồng độ chitosan và giá trị pH thích hợp để tạo màng bọc xoài là 1% chitosan và pH

= 3.6 Đối với chitosan có độ deacetyl 70% thì ở nồng độ và giá trị pH này sẽ tạo ra được màng có các tính chất tốt nhất để tăng hiệu quả bảo quản xoài cát Hòa Lộc

Bước đầu khảo sát khả năng kháng nấm của màng chitosan với 5 nồng độ: 0.5%, 0.75%, 1%, 1.25%, 1.5% Kết quả cho thấy ở nồng độ càng cao thì khả năng kháng nấm của chitosan càng tăng

Hàm lượng keo nano bạc tạo từ nồng độ bạc nitrat 0.001M với hàm lượng 75ppm trong dung dịch chitosan duy trì chất lượng quả xoài tốt hơn mẫu xoài không bao và trong thời gian bảo quản là 35 ngày Kết quả nghiên cứu đúng trong trường hợp bảo quản xoài tại nhiệt độ 12oC

5 Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận

Qua các kết quả thí nghiệm của quá trình nghiên cứu chế tạo màng chitosan - nano bạc và bước đầu thử nghiệm trong bảo quản xoài cát Hòa Lộc, có thể rút ra kết luận như sau: Bảo quản xoài cát Hòa Lộc bằng phương pháp bao màng chitosan kết hợp nano bạc có nồng độ chitosan 1%, pH 3.6, hàm lượng keo nano bạc tạo từ nồng độ bạc nitrat 0.001M với hàm lượng 75ppm trong dung dịch chitosan duy trì chất lượng quả hơn mẫu xoài không bao và trong thời gian bảo quản là 35 ngày Kết quả nghiên cứu đúng trong trường hợp bảo quản xoài tại nhiệt độ 12oC

Kết quả cho thấy chất lượng quả xoài có bao màng chitosan – nano bạc tốt hơn quả xoài không bọc màng và hạn chế sự mất đi vitamin C, xoài ít bị mềm, ít bị hao tổn khối lượng, quá trình chín quả diễn ra không quá nhanh thuân lợi cho việc vận chuyển đi xa như xuất khẩu và xoài ít bị thán thư,… Giữa mẫu xoài bọc màng chitosan – nano bạc rửa nước

ấm (500C) và rửa nước thường kết quả kiểm tra chỉ tiêu cho thấy chất lượng giữa 2 mẫu này là như nhau Vì nước ấm chỉ tiêu diệt bớt vi sinh vật trên bề mặt của quả, không làm ảnh hưởng chất lượng bên trong quả

6 Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)

TÓM TẮT

Mục đích của đề tài là nghiên cứu tạo màng chitosan độ deacetyl 70% kết hợp nano bạc, khảo sát các yếu tố để tạo ra keo nano bạc thích hợp sau đó kết hợp chitosan để tạo màng, thử nghiệm bảo quản trên xoài cát Hòa Lộc, theo dõi các chỉ tiêu của xoài để biết được khả năng bảo quản của màng Các yếu tố khảo sát bao gồm các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng tạo keo: nồng độ bạc nitrat (0.001M, 0.0015M, 0.01M, 0.015M) Hàm lượng bạc

khi kết hợp giữa bạc và chitosan là 50ppm; 75ppm; 100ppm Khi có kết quả nồng độ và hàm lượng bạc nitrat thích hợp, tiến hàng phối vào màng chitosan với chitosan 1% ở pH

3.6 Sau khi tạo màng hoàn chỉnh tiến hành đo cơ lý của màng, kháng nấm Collectotrichum

và nấm Fusadium Sau đó thử nghiệm bảo quản xoài cát Hòa Lộc với các mẫu: không bao

màng rửa nước thường, không bao màng rửa nước ấm (50oC), bao màng chitosan – nano bạc rửa nước thường và bao màng chitosan – nano bạc rửa nước ấm (50oC), bảo quản ở nhiệt độ 12oC Kết quả cho thấy màng bao chitosan kết hợp nano bạc có tác dụng hạn chế

sự mất nước, duy trì màu sắc vỏ quả và hàm lượng chất tan tổng số cũng như làm chậm quá trình hư hỏng do vi sinh vật tốt hơn so với không bao màng chitosan – nano bạc

ABSTRACT

The purpose of this study was to study the formation of 70% deacetyl chitosan in combination with silver nanoparticles, to investigate the factors for producing appropriate silver nanoparticles, then combine chitosan to make membrane, preservation test on Hoa Loc mango, tracking the mango index to know the storage capacity of the membrane The survey factors include the factors that affect the ability to create glue: silver nitrate concentration (0.001M, 0.0015M, 0.01M, 0.015M) The silver content of silver and chitosan is 50ppm; 75ppm; 100ppm With the appropriate concentration and concentration

of silver nitrate, the mixture was charged to the chitosan membrane with 1% chitosan at pH

3.6 After complete membrane preparation, the membrane physiology, Collectotrichum and Fusarium were tested After that, the Hoa Loc mango should be washed with water,

washed with warm water (50oC), covered with chitosan-silver nanofibers and washed with water and covered with chitosan-silver nanoparticles warm water (50oC), stored at 12oC The results show that silver-coated chitosan-containing membranes inhibit dehydration, maintain fruit shade and total tan content, as well as slow down microbial spoilage better than none chitosan membrane - silver nanoparticles

III Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo

3.1 Kết quả nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3)

3 Màng chitosan – nano bạc Màng chitosan

6 1 bài báo khoa học Tạp chí Khoa

học và công nghệ, ĐHCN

Đã đăng

3.2 Kết quả đào tạo

Thời gian thực hiện đề tài

Khảo sát biến đổi chất lượng của xoài cát Hòa Lộc trong quá trình bảo quản bằng màng chitosan nano bạc kết hợp với gelatin, carrageenan

(triệu đồng)

Kinh phí thực hiện

(triệu đồng)

Ghi chú

A Chi phí trực tiếp

2 Nguyên, nhiên vật liệu, cây con 20.000.000 20.000.000

- Nghiên cứu thêm nhiệt độ bảo quản nhằm kéo dài thêm thời gian sử dụng của xoài

- Nghiên cứu bổ sung thêm một số hợp chất nhằm tăng tính bền dẽo cho màng

- Đưa vào thực tế bảo quản xoài góp phần nâng cao chất lượng xoài cát Hòa Lộc xuất khẩu

VI Phụ lục

- Bài báo 1: Nghiên cứu tạo màng chitosan độ đeacetyl 80 % và ứng dụng bảo quản xoài

cát hòa lộc Đăng trên tạp chí NN- PTNT

- Bài báo 2: Nghiên cứu chế tạo màng chitosan độ deacetyl 70% và ứng dụng bảo quản xoài cát hòa lộc Đăng trên tạp chí KHCN – IUH

- Hướng dẫn đồ án sinh viên: Khảo sát biến đổi chất lượng của xoài cát Hòa Lộc trong quá trình bảo quản bằng màng chitosan nano bạc kết hợp gelatin, carrageenan Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM

- Sản phẩm: màng chiosan, màng chitosan nano bạc, nano bạc

PHẦN II BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 15

1.1.Chitosan 15

1.2 Tính chất vật lý và hoá học của chitosan 15

1.3 Khả năng tạo màng của chitosan 16

1.4 Đặc tính ức chế vi sinh vật của chitosan 17

1.5 Quy trình sản xuất chitosan 18

1.6 Kim loại bạc và vai trò của bạc 19

1.6.1.Cơ chế sát khuẩn của bạc và nano bạc 19

1.6.2 Ứng dụng bạc và nano bạc 20

1.6.3 Điều chế nano bạc 21

1.7 Cơ chế ổn định hạt nano bạc của chitosan 23

1.8 Giới thiệu xoài 24

1.8.1 Phân loại 24

1.8.2 Sâu bệnh 24

1.8.3 Thu hoạch 25

1.8.4 Giá trị dinh duỡng và sử dụng 25

1.8.5 Những biến đổi của quả xoài và các yếu tố ảnh huởng trong quá trình bảo quản quả xoài 25

1.9 Một số bệnh gây hư hỏng sau thu hoạch do nấm gây ra 28

1.9.1 Bệnh thán thư (do nấm Colletotrichum gloeosporioides) 28

1.9.2 Bệnh đốm đen (do nấm Guignaria sp) 28

1.9.3 Bệnh thối quả 29

1.9.4 Bệnh héo quả (do nấm Fusarium sp) 29

1.10 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 29

1.10.1 Nghiên cứu trong nước 29

1.10.2 Nghiên cứu ngoài nước 30

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32

2.1 Phương tiện nghiên cứu 32

2.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 32

2.1.2 Nguyên liệu và hóa chất 32

2.1.2.1 Nguyên liệu 32

2.1.2.2 Hóa chất 32

2.1.3 Dụng cụ và thiết bị 32

2.1.3.1 Dụng cụ 32

2.1.3.2 Thiết bị 33

2.2 Phương pháp nghiên cứu 33

2.2.1 Các phương pháp phân tích 33

2.2.2 Phương pháp thu thập và xử lý kết quả 33

2.3 Bố trí thí nghiệm 34

2.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát 34

2.3.2 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng tạo màng của chitosan 34

2.3.2.1 Thí nghiệm khảo sát lựa chọn pH thích hợp để tạo màng 34

2.3.2.2 Thí nghiệm khảo sát lựa chọn nồng độ thích hợp để tạo màng 35

2.3.3 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu tạo keo nano bạc từ AgNO3 36

2.3.4 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu khả năng tạo màng chitosan nano bạc 37

2.3.4.1 Thí nghiệm 2.1: Khảo sát hàm lượng nano bạc và thời gian tồn tại của nano bạc trong dung dịch chitosan 37

2.3.4.2 Thí nghiệm 2.2: Thử hoạt tính kháng nấm Colletotrichum và nấm Fusadium của màng chitosan – nano bạc 38

2.3.5 Thí nghiệm 3: So sánh chất lượng của xoài cát Hòa Lộc sau khi bảo quản bằng màng chitosan kết hợp nano bạc với phương pháp bảo quản khác 39

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

3.1 Khảo sát khả năng tạo màng của chitosan 41

3.1.1 Khảo sát giá trị pH đến khả năng tạo màng 41

3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến khả năng tạo màng 43

3.2 Tạo keo Nano bạc AgNO3 44

3.2.1 Khảo sát nồng độ AgNO3 để tạo hạt nano bạc có kích thước trung bình và ổn định không bị oxy hóa hoặc keo tụ 44

3.2.2 Kết quả chụp TEM của dung dịch bạc ở các nồng độ khác nhau 47

3.3 Ảnh hưởng của hàm lượng nano bạc đến khả năng tạo màng chitosan – nano bạc 48

3.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng nano bạc đến sự phân bố hạt màng chitosan – nano bạc 48

3.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng nano bạc đến cấu trúc màng 49

3.4 Thử nghiệm hoạt tính kháng nấm Colletotrichum và nấm Fusadium của màng chitosan – nano bạc 50

3.5 So sánh chất lượng của xoài cát Hòa Lộc sau khi bảo quản bằng màng chitosan kết hợp nano bạc với phương pháp bảo quản khác 51

3.5.1 Kết quả sự thay đổi về cấu trúc 51

3.5.2 Kết quả sự thay đổi về màu của xoài 52

3.5.3 Kết quả hao hụt khối lượng của xoài trong thời gian bảo quản 58

3.5.4 Kết quả sự thay đổi hàm lượng đường tổng của xoài trong thời gian bảo quản 59 3.5.5 Kết quả sự thay đổi hàm lượng acid tổng của xoài trong thời gian bảo quản 61

3.5.6 Kết quả sự thay đổi hàm lượng chất khô (oBrix) của xoài trong thời gian bảo quản 62

3.5.7 Kết quả sự thay đổi hàm lượng vitamin C của xoài trong thời gian bảo quản 63

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Công thức cấu tạo chitosan 15

Hình 1.2 Liên kết của chitin và chitosan 16

Hình 1.3 Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan 19

Hình 1.4.Cơ chế ổn định keo nano bạc bằng chitosan 24

Hình 2.1.Sơ đồ bố trí thí nghiệm nội dung cơ bản 34

Hình 2.2 : Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo át giá trị pH đến khả năng tạo màng chitosan 35

Hình 2 3 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ chitosan đến khả năng tạo màng chitosan 36

Hình 2.4 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tạo nano bạc 37

Hình 2.5 Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát hàm lượng nano bạc và thời gian tồn tại của nano bạc trong dung dịch chitosan 38

Hình 2 6 Sơ đồ thử hoạt tính kháng nấm Fusarium và nấm Colletotrichum của màng chitosan – nano bạc 39

Hình 2.7.Sơ đồ bố trí thí nghiệm bảo quản xoài 40

Hình 3.1 Đồ thị thể hiện độ giãn dài của màng với các giá trị pH khác nhau 41

Hình 3.2 Đồ thị thể hiện độ ứng suất chịu lực kéo của màng với các giá trị pH khác nhau 41 Hình 3.3 Đồ thị thể hiện độ truyền hơi nước qua màng với các giá trị pH khác nhau 41

Hình 3.4 Đồ thị thể hiện mô đun đàn hồi của màng với các giá trị pH khác nhau 41

Hình 3.5 Đồ thị thể hiện độ dãn dài của màng với các giá trị pH khác nhau 43

Hình 3.6 Đồ thị thể hiện ứng suất chịu lực kéo của màng với các giá trị pH khác nhau 43

Hình 3.7 Đồ thị thể hiện độ truyền hơi nước qua màng với các giá trị pH khác nhau 43

Hình 3.8 Đồ thị thể hiện mô đun đàn hồi của màng với các giá trị pH khác nhau 43

Hình 3.9 Đồ thị bề mặt đáp ứng biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thu cực đại vào nồng độ AgNO3 (M) và thời gian khuấy (phút) 46

Hình 3.10 Đồ thị bề mặt đáp ứng biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thu cực đại vào nồng độ AgNO3 (M) và nhiệt độ khuấy (oC) 46

Hình 3.11 Đồ thị bề mặt đáp ứng biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thu cực đại vào nhiệt độ và thời gian khuấy (phút) 46

Hình 3.12 Kết quả chụp TEM mẫu bạc nồng độ 0.001M 47

Hình 3.13 Kết quả chụp TEM mẫu bạc nồng độ 0.005M 47

Hình 3.14 Kết quả chụp TEM mẫu bạc nồng độ 0.01M 47

Hình 3.15 Kết quả chụp TEM mẫu bạc nồng độ 0.015M 47

Hình 3.16 Kết quả chụp SEM của dung dịch nano bạc theo thời gian 48

Hình 3.17 Đồ thị thể hiện giãn dài mẫu chitosan – nano bạc 49

Hình 3.18 Đồ thị thể hiện độ chịu lực mẫu chitosan – nano bạc 49

Hình 3.19 Đồ thị thể hiện mô đun đàn hồi mẫu chitosan – nano bạc 49

Hình 3.20 Đồ thị thể độ truyền hơi nước mẫu chitosan – nano bạc 49

Hình 3.21 Kết quả kháng nấm Collectotrichum của dung dịch chitosan – nano bạc 50

Hình 3.22 Kết quả kháng nấm Fusadium của dung dịch chitosan – nano bạc 51

Hình 3.23 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi độ cứng của xoài trong thời gian bảo quản 52

Hình 3.24 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi màu sắc vỏ của xoài trong thời gian bảo quản 55

Hình 3.25 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi màu sắc ruột của xoài trong thời gian bảo quản 57

Hình 3.26 Biểu đồ thể hiện hao hụt khối lượng của xoài trong thời gian bảo quản 59

Hình 3.27 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng đường của xoài trong thời gian bảo quản 60

Hình 3.28 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng acid tổng của xoài trong thời gian bảo quản 62

Hình 3 29 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng chất khô hòa tan (oBrix) của xoài trong thời gian bảo quản 63

Hình 3.30 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng Vitamin C của xoài trong thời gian bảo quản 64

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Giá trị MIC và MBC ức chế E coli, S choleraesuis và S aureus (µg/ml) 18

Bảng 3.1 Sự phụ thuộc của bước sóng hấp thu cực đại (thực nghiệm) của dung dịch nano bạc vào nồng độ AgNO3, nhiệt độ và thời gian khuấy 45

Bảng 3.2 Kết quả sự thay đổi độ cứng của xoài trong thời gian bảo quản 51

Bảng 3.3 Màu sắc vỏ xoài thay đổi theo thời gian bảo quản 52

Bảng 3.4 Kết quả sự thay đổi màu sắc ở vỏ của xoài trong thời gian bảo quản 54

Bảng 3.5 thay đổi màu sắc ruột xoài theo thời gian bảo quản 55

Bảng 3.6 Bảng kết quả hao hụt khối lượng của xoài trong thời gian bảo quản 58

Bảng 3.7 Kết quả hàm lượng đường tổng của xoài thay đổi trong thời gian bảo quản 60

Bảng 3.8 Kết quả hàm lượng acid tổng của xoài thay đổi trong thời gian bảo quản 61

Bảng 3.9.Kết quả hàm lượng vitamin C của xoài thay đổi trong thời gian bảo quản 63

ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong công nghệ thực phẩm các sản phẩm của ngành trồng trọt chiếm một tỷ lệ rất lớn, một đặc trưng cơ bản của chúng là có tính thời vụ, chính vì vấn đề này mà việc bảo quản các sản phẩm sau thu hoạch có tầm quan trọng rất lớn, nhất là trong bối cảnh hiện tại thế giới đang đứng trước nạn thiếu lương thực và an ninh lương thực là vấn đề mà bất kì quốc gia nào cũng phải quan tâm

Trong các loại nông sản Việt Nam, xoài là một loại quả có thành phần dinh dưỡng cao, chứa nhiều loại vitamin, đặc biệt là vitamin A, nhiều loại khoáng chất va các nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho cơ thể Tuy nhiên, xoài sau khi thu hoạch chỉ giữ được ở điều kiện thường trong một thời gian rất ngắn và tỷ lệ thất thoát xoài rất cao, có nơi lên đến 25 – 30%

do phương pháp bảo quản xoài sau khu hoạch chưa phát triển

Việt Nam là nước nhiệt đới, điều kiện khí hậu, đất đai thuận lợi nên có thể trồng nhiều loại rau quả khác nhau như cam, quýt, bưởi, dừa…Đặc biệt là xoài Trong đó xoài cát Hòa Lộc

là loại xoài có giá trị dinh dưỡng và giá trị sử dụng cao nên rất được ưa chuộng Tuy nhiên xoài lại rất khó bảo quản do xoài là loại quả có hàm lượng nước cao (80 – 90%), hàm lượng chất dinh dưỡng phong phú, nhiều đường và đạm, vitamin… là môi trường rất tốt cho vi sinh vật và nấm phát triển Bệnh thán thư do nấm Colletotrichum gloeosporioides gây hại trên xoài là một bệnh rất phổ biến ở xoài (Arauz, 2000) Trước đây người ta thường

sử dụng các loại hóa chất làm thuốc diệt nấm nhưng việc thường xuyên sử dụng những loại thuốc này gây ra sự kháng thuốc và còn làm ảnh hưởng tới môi trường và sức khỏe con người Ngày nay con người đã văn minh tiến bộ hơn xưa nên đòi hỏi thực phẩm nói chung hay là xoài nói riêng phải có chất lượng cao, an toàn và ngon, bên cạnh đó còn đòi hỏi phải thân thiện với môi trường và kéo dài thời gian bảo quản Vì vậy mà việc sử dụng các loại thuốc trên không còn được dùng nữa mà con người đã và đang đi theo một hướng mới tốt hơn bằng việc áp dụng các công nghệ hiện đại như công nghệ sinh học kết hợp nano để cải thiện quy trình sản xuất cung cấp các sản phẩm có đặc tính tốt hơn và nhiều tính năng mới trong ngành công nghiệp thực phẩm.Với việc bảo quản xoài người ta đang hướng tới ứng dụng công nghệ nano bạc kết hợp với chitosan để tạo màng bao bảo quản

Rau quả nói chung sau khi thu hoạch luôn có các hoạt động sống mà điển hình là quá trình

hô hấp và kết quả của các hoạt động này là sự hao hụt khối lượng, mất giá trị cảm quan và mất chất dinh dưỡng của sản phẩm Hô hấp là quá trình diễn ra khi bảo quản rau quả, đó là hàng loạt các phản ứng và quá trình chín cũng như hư hỏng của rau quả diễn ra nhanh hay chậm phụ thuộc chủ yếu vào quá trình này Để kéo dài thời gian bảo quản rau quả thì cần hạn chế hô hấp hiếu khí và tránh hô hấp yếm khí tạo ra những sản phẩm trung gian làm hỏng quả Bảo quản rau quả tươi trong môi trường khí quyển cải biến (MA-Modifed atmosphere) là một trong rất nhiều biện pháp hạn chế hô hấp Đặc điểm của phương pháp

là sử dụng màng polymer có tính thẩm thấu khi chọn lọc để bao bọc bề mặt, cách ly quả tiếp xúc trực tiếp với môi trường, nhờ đó hô hấp được giảm thiểu

Đã từ lâu người ta đã biết tới chitosan là một polimer có nguồn gốc động vật mang nhiều đặc trưng quý giá Trong đó khả năng thấm khí tạo màng, tính diệt khuẩn cao và không có hại khi sử dụng đặc biệt phù hợp với rau quả tươi

Đứng trước thực tế này, “đề tài nghiên cứu tạo màng chitosan độ deacetyl 70 % kết hợp nano bạc và ứng dụng bảo quản xoài cát Hòa Lộc” nhằm mục đích kéo dài thời gian bảo quản và quan nhất là giữ được trạng thái, tính chất như rau quả tươi để đáp ứng nhu cầu đời

sống và trong sản xuất

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.Chitosan

Chitin là polysaccharide mạch thẳng, được cấu tạo từ các đơn vị acetyl-glucosamine, trong

đó nhóm OH) ở C2 của các đơn vị glucose được thay thế bằng nhóm acetyl-amino NHCOCH3) (Hình 1.1a), vậy chitin có thể gọi poly-(N-acetyl-2-amino-2-deoxi-β-D- glucopyranose) liên kết với nhau bởi các liên kết β-(1→4) glycoside Chitin là một polymer

(-sinh học tự nhiên nhiều thứ hai sau cellulose (Rinaudo, 2006)

Chitosan là dẫn xuất deacetyl hoá của chitin Chitosan được cấu tạo từ các đơn vị glucosamin liên kết với nhau bởi các liên kết -(1→4)-glicosid, do vậy chitosan có thể gọi

D-là poly -(1-4)-2-amino-2-deoxi-D-glucopyranose hoặc là poly-(1-4)-D- glucosamin (Hình 1.1b)

Hình 1.1 Công thức cấu tạo chitosan Trong lớp vỏ của một số loài giáp xác (tôm, cua, mực) thành phần chitin chiếm khoảng 20

– 30% (Fereidoon Shahidi*, 1999; Mahmoudi et al., 2011), chitin còn hiện diện trong một

số loài nấm mốc

1.2 Tính chất vật lý và hoá học của chitosan

Độ deacetyl của chitosan nằm trong khoảng 56% đến 99%, trung bình là 80%, tùy thuộc vào từng loại giáp sát và phương pháp sản xuất (No & Meyers, 1995); (Hong Kyoon Noa, 2002) Để đánh giá độ deacetyl (DDA) người ta thường dùng phương pháp quang phổ IR

và tính theo một trong các công thức sau:

(1) Domszy and Roberts (1985), DDA = 100 – [(A1655/ A3450) x 100/1,33]

(2) Sabnis and Block (1997), DDA = 97,67 – [26,486 x (A1655/A3450)]

(3) Baxter và cs (1992), DDA= 100 – [(A1655 / A3450) x 115]

(4) Rout (2001), DDA = 118,883-[40,1647 x (A1655/A3450)]

Trong các công thức trên: A1655 là cường độ hấp phụ tại đỉnh 1655

A3450 là cường độ hấp phụ tại đỉnh 3450 Chitosan không độc, có tính kháng khuẩn và vi sinh vật cao, có khả năng phân huỷ sinh học nên không gây dị ứng và không gây phản ứng phụ, không gây tác hại đến môi trường

Là hợp chất cao phân tử có cấu trúc ổn định, có khả năng hấp phụ cao đối với các kim loại,

ở pH < 6,3 chitosan có tính điện dương cao

Trọng lượng của phân tử chitosan tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu và phương pháp sản

xuất, nằm trong khoảng 100 – 1.200 kDa (Q Li et al., 1992)

Chitosan hòa tan trong các dung dịch acid loãng có pH < 6,0 như acid acetic, acid formic

và acid lactic Khả năng hòa tan của chitosan trong các acid vô cơ rất hạn chế, chitosan có

thể hòa tan trong dung dịch hydrochloric acid 1% nhưng không hòa tan trong acid sulfuric

và acid phosphoric Khi pH > 7,0 tính hòa tan của chitosan rất kém (Rout, 2001)

Trong phân tử chitosan có chứa các nhóm –OH, nhóm -NH2 trên các đơn vị D-glucosamin

có nghĩa chúng vừa là alcohol vừa là amin, vừa là amide Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở

vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, N-, hoặc O-, N

Mặt khác chitosan là những polimer mà các monomer được nối với nhau bởi các liên kết

β-(1→4)-glycoside; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các tác nhân hoá học như: acid, base, tác nhân oxy-hóa và các enzyme

a) Các phản ứng của nhóm -OH

+ Dẫn xuất sulfate

+ Dẫn xuất O–acyl của chitin/chitosan

+ Dẫn xuất O–tosyl hoá chitin/chitosan

b) Phản ứng ở vị trí N

+ Phản ứng N-acetyl hoá chitosan

+ Dẫn xuất N-sulfate chitosan

+ Dẫn xuất N-glycochitosan (N-hydroxy-ethylchitosan)

+ Dẫn xuất acroleylen chitossan

c) Phản ứng xảy ra tại vị trí O, N

+ Dẫn xuất O, N–cacboxymethylchitosan

+ Dẫn xuất N, O-cacboxychitosan

+ Phản ứng cắt đứt liên kết β-(1-4) glycoside

d) Khả năng hấp phụ tạo phức với các ion kim loại của chitosan

Trong phân tử chitin/chitosan có chứa các nhóm chức mà trong đó các nguyên tử oxy và nitơ của nhóm chức còn cặp electron chưa sử dụng, do đó chúng có khả năng tạo phức với hầu hết các kim loại nặng và các kim loại chuyển tiếp như: Hg2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+, Ni2+,

Co2+ Ví dụ: phức Ni(II) với chitosan có cấu trúc tứ diện với số phối trí bằng hình 2.2

Hình 1.1 Liên kết của chitin và chitosan

1.3 Khả năng tạo màng của chitosan

Chitosan có khả năng tạo màng sử dụng trong bảo quản thực phẩm như thịt, cá tươi và rau quả nhằm hạn chế các tác nhân gây hư hỏng bằng phương pháp MAP

Màng chitosan có thể điều chỉnh độ ẩm, thành phần khí quyển trong bao bì, giúp bảo quản rau quả tươi được lâu hơn và giữ chất lượng được tốt hơn Trong khi đó đối với bao bì làm

từ PE khả năng trao đổi hơi nước và không khí qua màng tương đối kém do vậy mức cung cấp oxy bị hạn chế đồng thời hơi nước bị ngưng đọng tạo môi trường thuận lợi cho nấm mốc phát triển

Tính chất cơ học của màng chitosan tương đối tốt, màng có tính dai, khó xé rách, độ bền tương đương với một số chất dẻo được dùng làm các loại bao bì truyền thống

Bao gói rau quả bằng màng chitosan làm chậm quá trình lên men tạo ra các sản phẩm polymer hóa của oquinon, ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, anthocyamin, flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả tươi hơn và ít bị thâm

1.4 Đặc tính ức chế vi sinh vật của chitosan

Chitosan có đặc tính ưu việt hơn các loại hoá chất khác dùng trong bảo quản trái cây như: chống thoát hơi nước, kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân huỷ sinh học cao, không gây dị ứng, không gây độc cho môi trường và con người

Hoạt tính kháng khuẩn của chitosan được nghiên cứu trong nhiều tài liệu Theo những nghiên cứu trước, hoạt tính kháng khuẩn của chitosan trong môi trường acid là do sự proton hóa nhóm -NH2 tại vị trí C2 của D-glucosamine Chitosan mang điện dương sẽ tạo nối trên

bề mặt tế bào vi khuẩn mang điện âm, phá vỡ màng bằng cách làm thoát những thành phần chứa bên trong hoặc bằng cách ức chế sự truyền dưỡng chất vào trong tế bào Trong một nghiên cứu về tính kháng khuẩn của chitosan khi bổ sung chitosan vào môi trường nuôi cấy, tế bào vi khuẩn sẽ chuyển từ tích điện âm sang tích điện dương Quan sát trên kính

hiển vi huỳnh quang cho thấy chitosan không trực tiếp hoạt động ức chế vi khuẩn E.coli do

mà là do sự kết tụ lại của các tế bào và sự tích điện dương ở màng của vi khuẩn Chitosan N-carboxybutyl, một polycation tự nhiên, có thể tương tác và hình thành poly-electrolyte với polymer có tính acid trên bề mặt vi khuẩn, do đó làm dính kết một lượng vi khuẩn với nhau

Oligochitosan có diện tích tiếp xúc và điện tích dương lớn hơn chitosan nên có hiệu quả kháng khuẩn cao hơn nhiều lần so với chitosan, các nghiên cứu chế tạo nano oligochitosan

để tăng hoạt tính kháng khuẩn (Qi et al., 2004)

Nhiều kết quả nghiên cứu gần đây chứng minh chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật Đặc tính này của chitosan phụ thuộc vào MW và loại vi sinh vật, chitosan có

Mw = 470 kDa ức chế vi khuẩn gram dương rất tốt, như Lactbacillus sp, L monocytogenes,

B megaterium, B cereus, Staphylococcus aureus, L brevis, L bulgaris… Trong khi đó

chitosan có Mw = 1,106 kDa mới có ảnh hưởng đối với vi khuẩn gram âm như E.coli, Pseudomonas fluorescens, Salmonella typhymurium, Vibrio parahaemolyticus… với nồng

độ chitosan 0,1% pH 5,6 có khả năng kháng các loại nấm: Fusarium, Alternaria, Rhizopus…(Hong Kyoon Noa, 2002) Chitosan có Mw = 5 đến 50 kDa đều kháng tốt vi

khuẩn Staphylococcus aureus và nấm candida albicans Điều này thể hiện cơ chế kháng

khuẩn khác nhau ở chitosan MW thấp và cao, kết quả cho thấy khả năng này giảm khi khối lượng tăng tử tăng Khả năng kháng VSV tăng cao ở pH thấp, và giảm khi có mặt ion Ca2+,

Mg2+ Chitosan cũng là nguyên nhân làm thất thoát các chất trong tế bào và phá hủy vách tế bào, nồng độ ức chế thấp nhất khoảng 0,03 – 0,25%

Bảng 1.1 Giá trị MIC và MBC ức chế E coli, S choleraesuis và S aureus (µg/ml)

(Du et al., 2009)

Mẫu

E coli S choleraesuis S aureus

Nano chitosan mang Zn2+ 18 24 18 24 36 48

Nano chitosan mang Mn2+ 73 97 73 97 85 97

Nano chitosan mang Fe2+ 121 195 121 195 146 195

(Du et al., 2009) cũng nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của những hạt nano chitosan

tripolyphosphate mang nhiều kim loại khác nhau như Ag+, Cu2+, Zn2+, Mn2+ và Fe2+

Những vi khuẩn được chọn để thử nghiệm là Escherichia coli 25922, Salmonella choleraesuis ATCC 50020 và Staphylococcus aureus 25923 Nồng độ ức chế tối thiểu

(MIC) và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC) được tiến hành trong phòng thí nghiệm Kết quả được nêu trong bảng 1.1

1.5 Quy trình sản xuất chitosan

Chitosan được sản xuất theo phương pháp hóa học ở nhiệt độ phòng theo kết quả nghiên cứu của tác giả (Dung, 2011) được trình bày ở Hình 1.3 Điểm nỗi bật của quy trình là không sử dụng dụng nhiệt dẫn đến tiết kiệm chi phí năng lượng, góp phần bảo vệ môi trường, giá thành sản xuất thấp và chất lượng sản phẩm tốt do không bị tác động bởi nhiệt độ

Hình 1.3 Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan

1.6 Kim loại bạc và vai trò của bạc

Sử dụng bạc để ngăn ngừa nhiễm khuẩn đã biết từ thời Hy Lạp và La Mã cổ đại, Hippocrates, ông tổ của ngành y học hiện đại, đã viết rằng bạc có tính chất ngăn ngừa và chống lại một số loại bệnh, người Phoenician cổ xưa đã biết dùng những bình bạc để chứa nước, rượu và dấm nhằm bảo quản chúng lâu hỏng Thời trung cổ, bạc đã được dùng để khử trùng nước và thức ăn lưu trữ, điều trị phỏng và vết thương Đầu những năm 1900, người ta thường cho đồng tiền bạc vào trong bình sữa để giữ cho sữa tươi lâu (lúc đó tủ lạnh chưa được phổ biến), thủy thủ tàu viễn dương cũng cho tiền bạc vào thùng nước và rượu để bảo quản đồ uống Năm 1920, dung dịch muối bạc được FDA (Food and Drug Administration của Hoa Kỳ) chấp thuận cho sử dụng làm chất kháng khuẩn

1.6.1.Cơ chế sát khuẩn của bạc và nano bạc

Mặc dù có nhiều giả thuyết khác nhau nhưng cơ chế chính xác về tính sát khuẩn của bạc

vẫn chưa được hiểu rõ Một trong số đó là thuyết “oligodynamic effect” phát hiện năm

1893 bởi Swiss KW Nägeli, thuyết này cho rằng tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ

hóa tính của của ion bạc Ag+ (muối bạc) hoặc bạc bị oxid hóa thành Ag+, Ion Ag+ tạo liên kết mạnh với những hợp chất (là thức ăn của vi khuẩn) mà vi khuẩn sử dụng trong quá trình chuyển hóa sinh năng lượng cho chúng, những hợp chất này thường có chứa lưu huỳnh, nitrogen và oxygen vì vậy vi khuẩn không thực hiện được chuyển hóa năng lượng cần thiết, chúng trở nên bất hoạt và dần dần sẽ chết Những vi khuẩn thuộc gram âm và dương đều bị ảnh hưởng bởi cơ chế này

NaOH 40%

Đề acetyl (Khuấy trong 4 giờ, để yên trong 24 giờ)

Chitosan

Bạc làm mất hoạt tính của enzyme bằng cách phản ứng với nhóm thiol (SH) tạo thành bạc sulfide, bạc cũng phản ứng với các nhóm amino-, carboxyl-, phosphate-, imidazole của enzyme và làm suy giảm hoạt tính của enzyme lactate dehydrogenase và glutathione peroxidase

Một hướng giải thích khác: (1) các phân tử nano bạc bám chặt trên bề mặt làm biến đổi đặc tính của màng tế bào làm suy biến phân tử lipopolysaccharide, tích lũy bên trong màng tế bào, nguyên nhân làm tăng tính thấm của màng (2) Nano bạc đâm thủng vào trong tế bào

vi khuẩn, kết quả làm tổn thương DNA (3) Đặc tính hóa lý có vai trò rất quan trọng trong

tính kháng VSV của nano bạc, phân tử nhỏ hơn 10 nm thì gây độc với E.coli, P aeruginosa

Tóm lại tính kháng khuẩn của nano bạc được giải thích theo một số cơ chế sau:

 Với tính chất xúc tác, nano bạc vô hiệu hoá các enzyme mà vi khuẩn và nấm cần cho quá trình trao đổi chất của tế bào dẫn đến rối loạn quá trình biến dưỡng của vi khuẩn Tác động này làm cho vi khuẩn bị tiêu diệt nhanh chóng

 Hạt nano bạc liên kết với các nhóm chứa phospho trong phân tử DNA làm rối loạn quá trình sao chép DNA làm chết vi khuẩn

 Các hạt bạc nano tương tác với nhóm -SH của các protein, enzyme trên màng tế bào dẫn đến sự thay đổi hình thái và gia tăng tính thấm của màng Sự vận chuyển vật chất qua màng tăng làm vỡ màng tế bào của vi khuẩn

 Nano bạc giúp tạo ra các oxygen hoạt tính từ trong nước hoặc không khí tương tác với các lipid màng làm tổn thương màng tế bào

Nhờ có kích thước rất nhỏ (0.1 nm – 100 nm), diện tích bề mặt của nano bạc rất lớn và hiệu quả hoạt động của nano bạc tăng đáng kể so với hạt bạc có kích thước lớn hơn (micro) Đây là ưu điểm của hạt nano bạc so với hạt bạc có kích thước lớn hơn và với bạc ion Theo tính toán lý thuyết nano bạc có hoạt tính mạnh hơn ít nhất 20 ngàn lần trên mỗi đơn vị bạc

so những dung dịch keo bạc thông thường Vì vậy, người ta có thể sử dụng ít bạc hơn để đạt được hiệu quả tương đương Điều này rất có ý nghĩa vì theo EPA (Environmental Protection Agency), một người chỉ có thể dùng tối đa 350 µg/liều/ngày, nếu nhiều hơn sẽ

bị hiện tượng Argyria hay còn gọi là trúng độc bạc Nếu dùng 1 – 2 muỗng càphê/ngày (20 ppm) tương đương 100 – 200 µg/ngày (thấp hơn so với khuyến cáo của EPA về hàm lượng bạc trong nguồn nước cung cấp ở Mỹ) Điều này đảm bảo cho người dùng có thể sử dụng nano bạc mà không bị hiện tượng Argyria