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

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 NGHIÊN CỨU TẠO MÀNG TỪ CHITOSAN KẾT HỢP NANO BẠC VÀ THỬ NGHIỆM BẢO QUẢN XOÀI CÁT HÒA LỘC Tên đề tài: 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 Tp Hồ Chí Minh, … LỜI CÁM ƠN Lời xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Cơng Nghiệp TP Hồ Chí Minh, Phòng Quản lý Khoa học Hợp tác Quốc tế Viện Công nghệ Sinh học - Thực phẩm, trường Đại học Cơng Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện chúng tơi có hội để thực hoàn thành tốt đề tài Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS TS Lý Nguyễn Bình, người truyền cho tơi nhiều kiến thức, thật nhiều kinh nghiệm đặc biệt có ý kiến đóng góp, trao đổi thật bổ ích Nó nguồn động lực giúp luôn cố gắng phấn đấu Qua đó, tơi muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến cộng PGS.TS Đàm Sao Mai, ThS Phạm Thị Quyên tất nhân viên Phòng thí nghiệm Viện Cơng nghệ Sinh học Thực phẩm em sinh viên khóa 9, 10 hỗ trợ nhiệt tình trình thực đề tài Và lời cuối thật muốn cảm ơn, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè động viên, chia sẻ hỗ trợ Chúng tơi xin chân thành cảm ơn! PHẦN I THƠNG TIN CHUNG I Thơng tin tổng qt 1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu tạo màng từ chitosan kết hợp nano bạc 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 đề tài TT Họ tên (học hàm, học vị) Đơn vị cơng tác Ths Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn Viện CNSH - TP Vai trò thực đề tài Chủ nhiệm đề tài PGS.TS Đàm Sao Mai Viện CNSH - TP Tham gia Ths Phạm Thị Quyên Viện CNSH - TP Tham gia Lâm Gia An Viện CNSH - TP Tham gia 1.4 Đơn vị chủ trì: Viện Cơng 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 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): khơng có 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: ba mươi triệu đồng triệu đồng II Kết nghiên cứu Đặt vấn đề Trong năm gần đây, nhà khoa học nước quan tâm nghiên cứu khả sử dụng chitosan kết hợp với chất có kích thước nano nhằm hướng tới phát triển loại màng nano có tính kháng khuẩn, kháng nấm áp dụng bảo quản thực phẩm Để sử dụng màng bao thực phẩm, loại màng cần phải ổn định mặt sinh hóa, vi sinh đảm bảo an toàn thực phẩm Hầu hết, cơng trình nghiên cứu nhằm vào mục đích chung xây dựng cơng thức tạo màng từ vật liệu thích hợp để chế biến loại màng hoạt tính (active film and coating) mang tính chất cần thiết loại bao bì thực phẩm tính chất học, tính cản nước, kháng nấm Hoạt tính màng xem đặc tính vượt trội so với loại màng bao truyền thống làm từ vật liệu plastic, có khả tự hủy nên trở thành loại bao bì thân thiện với mơi trường Vùng Nam có loại ăn mang tính đặc trưng vùng nhiệt đới có giá trị kinh tế cao gắn liền với dẫn địa lý bưởi Da xanh, xồi cát Hịa Lộc, măng cụt Lái Thiêu, vú sữa Lị Rèn, long Bình Thuận… canh tác theo quy trình sản xuất hàng hóa, nhiên cơng nghệ bảo quản sau thu hoạch (STH) cịn chưa trọng nên tổn thất sau thu hoạch lớn, số lượng chất lượng dẫn đến hiệu kinh tế không cao Hiện nay, Việt Nam có số doanh nghiệp lớn siêu thị có phương tiện tồn trữ trái nhiệt độ thấp, đa số vựa thu mua trái nông dân thu hoạch, vận chuyển tồn trữ trái theo tập qn, chưa có quy trình bảo quản Việc thiếu đầu tư công nghệ bảo quản nông sản sau thu hoạch dẫn đến tính chất thời vụ, dẫn đến tình trạng ứ đọng hư hỏng sản phẩm Trong thời gian gần đây, loại trái với đầy đủ chủng loại từ nho, táo lê Mỹ, Úc, Trung Quốc, chuối Philippin, đến sầu riêng, xoài Thái Lan… tiêu thụ thị trường Việt Nam Việc xây dựng thương hiệu trái Việt Nam để cạnh tranh vấn đề cần thiết cấp bách, không trái Việt Nam chỗ đứng thị trường nước cạnh tranh thị trường nước Chitosan loại hợp chất sinh học cao phân tử chiết xuất từ vỏ tôm có đặc tính ưu việt loại hố chất khác dùng bảo quản trái Màng chitosan chống thoát nước, kháng vi sinh vật, thân thiện với môi trường người Bạc biết đến có tính kháng khuẩn mạnh, hạn chế tiêu diệt phát triển nấm mốc, bạc nguyên tử kích thước nano, hoạt tính sát khuẩn tăng lên khoảng 20 – 50 lần so với bạc ion (Đặng Văn Phú, 2008) Điều thu hút nhiều nhà khoa học quan tâm nghiên cứu ứng dụng nano bạc vào thực tiễn Mục tiêu Tạo màng bao chitosan độ deacetyl 70% – nano bạc có hoạt tính kháng nấm kéo dài thời gian bảo quản thời gian sử dụng xồi cát Hịa Lộc Phương pháp nghiên cứu 3.1 Các phương pháp phân tích Chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM): xác định kích thước phân bố kích thước trung bình hạt nano bạc Phương pháp đo phổ phát xạ nguyên tử cảm ứng plasma (ICP-AES): cho biết hàm lượng nano bạc cần xác định Phương pháp xác định hàm lượng Vit C phương pháp chuẩn độ Iot Đánh giá tiêu chất lượng xoài: acid tổng, độ Brix, đường tổng Tính chất học màng: đánh giá qua lực kéo đứt, độ giãn dài mô–đun đàn hồi màng Khả trao đổi nước qua màng: đánh giá tính thấm nước (Water Vapor Permeability – WVP) dựa phương pháp gia tăng khối lượng tiêu chuẩn AFNOR, NF H00-030 (1974) áp dụng cho vật liệu dạng màng mỏng Bảng 3.1 Nội dung phương pháp nghiên cứu TT Các nội dung, công việc thực Tạo màng chitosan Tạo keo nano bạc Phương pháp nghiên cứu Phương pháp đo lý Phương pháp hóa học: sử dụng AgNO3 tạo nano bạc, dùng phương páp chụp tem, sem xác định kích thước, số lượng Tạo màng chitosan – nano Phương pháp đo lý bạc Thử invitro kháng nấm Phương pháp thử hoạt tính kháng nấm, đo vịng kháng nấm Bảo quản xồi Phương pháp hóa học xác định tiêu liên quan đến chất lượng xoài 3.2 Phương pháp thu thập xử lý kết Các thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên, lặp lại lần với hay nhân tố thay đổi Kết thí nghiệm trước chọn làm thơng số cố định cho thí nghiệm sau Số liệu thu thập xử lý phần mềm Statgraphics Centurion 15.2 Phân tích phương sai (ANOVA) theo kiểm định LSD để kết luận sai khác trung bình thực nghiệm Tổng kết kết nghiên cứu Qua kết thí nghiệm q trình nghiên cứu chế tạo màng chitosan bước đầu thử nghiệm bảo quản xồi cát Hịa Lộc, rút kết luận sau: Nồng độ chitosan giá trị pH thích hợp để tạo màng bọc xồi 1% chitosan pH = 3.6 Đối với chitosan có độ deacetyl 70% nồng độ giá trị pH tạo màng có tính chất tốt để tăng hiệu bảo quản xoài cát Hòa Lộc Bước đầu khảo sát khả kháng nấm màng chitosan với nồng độ: 0.5%, 0.75%, 1%, 1.25%, 1.5% Kết cho thấy nồng độ cao khả kháng nấm chitosan tăng Hàm lượng keo nano bạc tạo từ nồng độ bạc nitrat 0.001M với hàm lượng 75ppm dung dịch chitosan trì chất lượng xồi tốt mẫu xồi khơng bao thời gian bảo quản 35 ngày Kết nghiên cứu trường hợp bảo quản xoài nhiệt độ 12oC Đánh giá kết đạt kết luận Qua kết thí nghiệm q trình nghiên cứu chế tạo màng chitosan - nano bạc bước đầu thử nghiệm bảo quản xồi cát Hịa Lộc, rút kết luận sau: Bảo quản xoài cát Hòa Lộc 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 dung dịch chitosan trì chất lượng mẫu xồi khơng bao thời gian bảo quản 35 ngày Kết nghiên cứu trường hợp bảo quản xoài nhiệt độ 12oC Kết cho thấy chất lượng xồi có bao màng chitosan – nano bạc tốt xồi khơng bọc màng hạn chế vitamin C, xồi bị mềm, bị hao tổn khối lượng, q trình chín diễn không nhanh thuân lợi cho việc vận chuyển xa xuất xồi bị thán thư,… Giữa mẫu xoài bọc màng chitosan – nano bạc rửa nước ấm (500C) rửa nước thường kết kiểm tra tiêu cho thấy chất lượng mẫu Vì nước ấm tiêu diệt bớt vi sinh vật bề mặt quả, không làm ảnh hưởng chất lượng bên Tóm tắt kết (tiếng Việt tiếng Anh) TÓM TẮT Mục đích đề tài nghiên cứu tạo màng chitosan độ deacetyl 70% kết hợp nano bạc, khảo sát yếu tố để tạo keo nano bạc thích hợp sau kết hợp chitosan để tạo màng, thử nghiệm bảo quản xồi cát Hịa Lộc, theo dõi tiêu xoài để biết khả bảo quản màng Các yếu tố khảo sát bao gồm yếu tố ảnh hưởng đến khả tạo keo: nồng độ bạc nitrat (0.001M, 0.0015M, 0.01M, 0.015M) Hàm lượng bạc kết hợp bạc chitosan 50ppm; 75ppm; 100ppm Khi có kết nồng độ hàm lượng bạc nitrat thích hợp, tiến hàng phối vào màng chitosan với chitosan 1% pH 3.6 Sau tạo màng hoàn chỉnh tiến hành đo lý màng, kháng nấm Collectotrichum nấm Fusadium Sau thử nghiệm bảo quản xồi cát Hịa Lộc với mẫu: không bao màng rửa nước thường, không bao màng rửa nước ấm (50oC), bao màng chitosan – nano bạc rửa nước thường bao màng chitosan – nano bạc rửa nước ấm (50oC), bảo quản nhiệt độ 12oC Kết cho thấy màng bao chitosan kết hợp nano bạc có tác dụng hạn chế nước, trì màu sắc vỏ hàm lượng chất tan tổng số làm chậm trình hư hỏng vi sinh vật tốt 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 kết đào tạo 3.1 Kết nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3) TT Tên sản phẩm Yêu cầu khoa học hoặc/và tiêu kinh tế - kỹ thuật Đăng ký Đạt Màng chitosan Màng chitosan Nồng độ chitosan 1% pH = 3.6 tạo màng tốt Tạo keo nano bạc Nano bạc Nồng độ bạc nitrat sử dụng 0.001M tạo nano bạc có kích thước < 200nm Màng chitosan – nano bạc Màng chitosan – nano bạc Nồng độ nano bạc 75 ppm phân bố màng Thử invitro kháng nấm Khả kháng Kháng nấm tốt nấm màng Bảo quản xoài Bảo quản xoài Bảo quản 35 ngày 12oC báo khoa học Tạp chí Khoa học công nghệ, ĐHCN Đã đăng 3.2 Kết đào tạo TT Họ tên Thời gian thực đề tài Sinh viên Đại học Luận văn tốt Tháng năm 2017 đến nghiệp đại học tháng 04 năm 2018 Tên đề tài Tên chuyên đề NCS Tên luận văn Cao học Khảo sát biến đổi chất lượng xồi cát Hịa Lộc q trình bảo quản màng chitosan nano bạc kết hợp với gelatin, carrageenan Đã bảo vệ Đã bảo vệ IV Tình hình sử dụng kinh phí T T A B Nội dung chi Chi phí trực tiếp Th khốn chun môn Nguyên, nhiên vật liệu, Thiết bị, dụng cụ Cơng tác phí Dịch vụ th ngồi Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu kỳ In ấn, Văn phịng phẩm Chi phí khác Chi phí gián tiếp Quản lý phí Chi phí điện, nước Tổng số Kinh phí duyệt (triệu đồng) Kinh phí thực (triệu đồng) 6.000.000 20.000.000 6.000.000 20.000.000 500.000 3.500.000 500.000 3.500.000 30.000.000 30.000.000 Ghi V Kiến nghị - Nghiên cứu thêm nhiệt độ bảo quản nhằm kéo dài thêm thời gian sử dụng xoài - Nghiên cứu bổ sung thêm số hợp chất nhằm tăng tính bền dẽo cho màng - Đưa vào thực tế bảo quản xồi góp phần nâng cao chất lượng xồi cát Hịa Lộc xuất VI Phụ lục - Bài báo 1: Nghiên cứu tạo màng chitosan độ đeacetyl 80 % ứng dụng bảo quản xồi cát hịa lộc Đăng tạp chí NN- PTNT - Bài báo 2: Nghiên cứu chế tạo màng chitosan độ deacetyl 70% ứng dụng bảo quản xoài cát hịa lộc Đăng tạp chí KHCN – IUH - Hướng dẫn đồ án sinh viên: Khảo sát biến đổi chất lượng xồi cát Hịa Lộc trình bảo quản 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 Tp HCM, ngày tháng năm Chủ nhiệm đề tài Phòng QLKH&HTQT Viện CNSH - TP Viện Trưởng (Họ tên, chữ ký) 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 hoá học chitosan 15 1.3 Khả tạo màng chitosan 16 1.4 Đặc tính ức chế vi sinh vật chitosan 17 1.5 Quy trình sản xuất chitosan 18 1.6 Kim loại bạc vai trò bạc 19 1.6.1.Cơ chế sát khuẩn bạc nano bạc 19 1.6.2 Ứng dụng bạc nano bạc 20 1.6.3 Điều chế nano bạc 21 1.7 Cơ chế ổn định hạt nano bạc 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 sử dụng 25 1.8.5 Những biến đổi xoài yếu tố ảnh huởng trình bảo quản xoài 25 1.9 Một số bệnh gây hư hỏng sau thu hoạch nấm gây 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 29 1.9.4 Bệnh héo (do nấm Fusarium sp) 29 1.10 Tình hình nghiên cứu nước 29 1.10.1 Nghiên cứu nước 29 1.10.2 Nghiên cứu nước 30 CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Phương tiện nghiên cứu 32 2.1.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu 32 2.1.2 Nguyên liệu hóa chất 32 2.1.2.1 Nguyên liệu 32 2.1.2.2 Hóa chất 32 2.1.3 Dụng cụ 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 xử lý kết 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 yếu tố đến khả tạo màng 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 tạo màng chitosan nano bạc 37 2.3.4.1 Thí nghiệm 2.1: Khảo sát hàm lượng nano bạc thời gian tồn nano bạc dung dịch chitosan 37 2.3.4.2 Thí nghiệm 2.2: Thử hoạt tính kháng nấm Colletotrichum nấm Fusadium màng chitosan – nano bạc 38 2.3.5 Thí nghiệm 3: So sánh chất lượng xồi cát Hịa Lộc sau bảo quản màng chitosan kết hợp nano bạc với phương pháp bảo quản khác 39 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41 ... cứu chế tạo màng chitosan - nano bạc bước đầu thử nghiệm bảo quản xoài cát Hịa Lộc, rút kết luận sau: Bảo quản xồi cát Hịa Lộc phương pháp bao màng chitosan kết hợp nano bạc có nồng độ chitosan. .. định LSD để kết luận sai khác trung bình thực nghiệm Tổng kết kết nghiên cứu Qua kết thí nghiệm trình nghiên cứu chế tạo màng chitosan bước đầu thử nghiệm bảo quản xồi cát Hịa Lộc, rút kết luận... tin tổng quát 1.1 Tên đề tài: Nghiên cứu tạo màng từ chitosan kết hợp nano bạc thử nghiệm bảo quản xồi cát hịa lộc 1.2 Mã số: 171.4241 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài TT