VẬT LIỆU NANO TINH DẦU TRONG BẢO QUẢN THỰC PHẨM

Chất bảo quản thực phẩm sử dụng hóa chất mà kết hợp với nhiều loại hóa chất có tác dụng khác Chất bảo quản thực phẩm an toàn chất bảo quản nằm danh mục phụ gia thực phẩm phép sử dụng theo quy định Bộ Y Tế Danh mục chất bảo quản an toàn phép sử dụng Việt Nam gồm khoảng 43 chất (theo thông tư số 24/2019/TT-BYT ngày 30/8/2019) 1.2 Lịch sử hình thành Từ lâu trước, người nhận thiết yếu việc bảo quản thực phẩm nên họ tìm cách để giữ cho thực phẩm lâu hư hỏng Từ 5000 năm trước Cơng Ngun, người biết sử dụng phương pháp bảo quản thực phẩm làm khô loại ngũ cốc cất giữ hộp, dùng muối để bảo quản thịt, cá, dùng rượu, giấm để ngâm chua bảo quản thực phẩm,… Đầu kỉ 19, ngành cơng nghiệp hóa học xuất hiện, người ta bắt đầu tổng hợp nhiều chất phụ gia dùng chúng để bảo quản thực phẩm Nhu cầu sử dụng bảo quản thực phẩm người ngày tăng, có nhiều chất bảo quản thực phẩm tổng hợp Chẳng hạn để tránh bột mì bị mốc, người ta cho thêm chất lindane cho malathion, cho thêm propane vào khoai tây khoai tây bảo quản lâu dài hơn, để giúp loại hoa cam cà chua không bị mốc người ta cho thêm diphenyl,… Ngày nay, người tiếp tục nghiên cứu tổng hợp chất bảo quản thực phẩm để giữ cho thực phẩm lâu hư hỏng an toàn với sức khỏe [Thịnh, P T N D (2004) Các chất phụ gia dùng sản xuất thực phẩm Bài giảng sử dụng cho học viên cao học ngành công nghiệp thực phẩm Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Công nghệ Sinh học Cơng nghệ Thực phẩm.] Rất khó để xác định xác vào năm người tìm cách chiết xuất tinh dầu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA HÓA HỌC BÁO CÁO MƠN HỌC GIỚI THIỆU NGÀNH HĨA HỌC Đề tài VẬT LIỆU NANO TINH DẦU TRONG BẢO QUẢN THỰC PHẨM STT 10 Họ tên Nguyễn Quốc Trung Huỳnh Đình Gia Ân Quản Vũ Hoàng Anh Nguyễn Trương Ngọc Ánh Nguyễn Thanh Hùng Đỗ Tâm Như Đào Lê Uyên Phương Nguyễn Phương Thảo Nguyễn Thiết Minh Thư Huỳnh Nhật Huy Mentor: Kim Minh Dương Tháng 11/2021 MSSV 21140010 21140014 21140018 21140019 21140043 21140081 21140091 21140272 21140277 21140358 LỜI CẢM ƠN Trước tiên với tình cảm sâu sắc chân thành nhất, cho phép chúng em bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy Cơ Ban Chủ nhiệm Khoa Hóa học tạo hội cho nhóm tiếp cận gần với hoạt động nghiên cứu khoa học Đây hội tốt cho nhóm chúng em nói riêng bạn sinh viên khác nói chung có dịp đào sâu kiến thức, đưa ý tưởng, làm quen với kỹ nghiên cứu khoa học kỹ mềm khác Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy Cô phụ trách môn Giới thiệu ngành Hóa học tập trung thời gian cơng sức truyền tải vốn kiến thức quý báu cho chúng em suốt thời gian thực đề tài Nhờ có định hướng, góp ý thầy mà chúng em hồn thành tốt nội dung giao Trong q trình thực đề tài, nhóm nhận quan tâm, giúp đỡ anh Kim Minh Dương Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến anh trực tiếp giúp đỡ, quan tâm, hướng dẫn nhóm em hồn thành tốt đề tài thời gian qua Đồng thời cảm ơn thành viên nhóm ln cố gắng nỗ lực để hồn thành nhiệm vụ cách tốt Bài báo cáo thực khoảng thời gian 08 tuần Những kết nghiên cứu thu chúng em bước đầu nghiên cứu khoa học nên khơng tránh khỏi thiếu sót, nhóm em mong nhận ý kiến đóng góp q báu Thầy Cơ để kiến thức nhóm em lĩnh vực hoàn thiện đồng thời có điều kiện bổ sung, nâng cao kĩ Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm tác giả MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT iii DANH MỤC HÌNH ẢNH iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iii MỞ ĐẦU PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1 Chất bảo quản thực phẩm 1.1 Khái niệm 1.2 Lịch sử hình thành 1.3 Tính chất Tinh dầu 2.1 Khái niệm 2.2 Hoạt tính sinh học 2.3 Tổng hợp tinh dầu 2.4 Ưu điểm hạn chế Vật liệu nano tinh dầu bảo quản thực phẩm 3.1 Khái niệm 3.2 Tính chất – cấu trúc 3.3 Phương pháp tổng hợp 3.4 Các hướng nghiên cứu 3.4.1 Hướng nghiên cứu Việt Nam 3.4.2 Hướng nghiên cứu giới PHẦN KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang Hình DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Tên bảng Trang MỞ ĐẦU ABC PHẦN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chất bảo quản thực phẩm 1.1 Khái niệm Bảo quản thực phẩm gồm hành động giữ cho thực phẩm không bị biến đổi chất, không hư hỏng, không biến dạng, không biến đổi cấu trúc, hương vị, màu sắc, thành phần nồng độ nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm gồm bước chế biến thực phẩm khác để trì chất lượng thực phẩm mức mong muốn, nhằm đạt lợi ích giá trị dinh dưỡng tối đa [Phạm Bảo, N (2017) Nguyên lý bảo quản chế biến thực phẩm, Đại học Trà Vinh.] [Amit, S K., Uddin, M M., Rahman, R., Islam, S R., & Khan, M S (2017) A review on mechanisms and commercial aspects of food preservation and processing Agriculture & Food Security, 6(1), 1-22.] Chất bảo quản thực phẩm chất phụ gia thực phẩm có nguồn gốc tự nhiên tổng hợp, chủ động thêm vào thực phẩm, có tác dụng ức chế hay làm chậm q trình thối hóa, hư hỏng thực phẩm phát triển vi sinh vật, nấm mốc, hoạt động enzym q trình oxy hóa [Gokoglu, N (2019) Novel natural food preservatives and applications in seafood preservation: A review Journal of the Science of Food and Agriculture, 99(5), 2068-2077.] Chất bảo quản thực phẩm sử dụng hóa chất mà kết hợp với nhiều loại hóa chất có tác dụng khác Chất bảo quản thực phẩm an toàn chất bảo quản nằm danh mục phụ gia thực phẩm phép sử dụng theo quy định Bộ Y Tế Danh mục chất bảo quản an toàn phép sử dụng Việt Nam gồm khoảng 43 chất (theo thông tư số 24/2019/TT-BYT ngày 30/8/2019) 1.2 Lịch sử hình thành Từ lâu trước, người nhận thiết yếu việc bảo quản thực phẩm nên họ tìm cách để giữ cho thực phẩm lâu hư hỏng Từ 5000 năm trước Cơng Ngun, người biết sử dụng phương pháp bảo quản thực phẩm làm khô loại ngũ cốc cất giữ hộp, dùng muối để bảo quản thịt, cá, dùng rượu, giấm để ngâm chua bảo quản thực phẩm,… Đầu kỉ 19, ngành cơng nghiệp hóa học xuất hiện, người ta bắt đầu tổng hợp nhiều chất phụ gia dùng chúng để bảo quản thực phẩm Nhu cầu sử dụng bảo quản thực phẩm người ngày tăng, có nhiều chất bảo quản thực phẩm tổng hợp Chẳng hạn để tránh bột mì bị mốc, người ta cho thêm chất lindane cho malathion, cho thêm propane vào khoai tây khoai tây bảo quản lâu dài hơn, để giúp loại hoa cam cà chua không bị mốc người ta cho thêm diphenyl,… Ngày nay, người tiếp tục nghiên cứu tổng hợp chất bảo quản thực phẩm để giữ cho thực phẩm lâu hư hỏng an toàn với sức khỏe [Thịnh, P T N D (2004) Các chất phụ gia dùng sản xuất thực phẩm Bài giảng sử dụng cho học viên cao học ngành công nghiệp thực phẩm Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Công nghệ Sinh học Cơng nghệ Thực phẩm.] Rất khó để xác định xác vào năm người tìm cách chiết xuất tinh dầu Chỉ biết tinh dầu lần đem đến Châu Âu người Ả Rập vào kỉ thứ Đến kỉ 16, loại tinh dầu phương pháp tách chiết chúng từ loại nước thơm dần biết đến nhiều hơn, lúc tinh dầu thương mại hóa với ngành cơng nghiệp, trị liệu mỹ phẩm Vào cuối kỉ thứ 19, nhà khoa học lập tái tạo lại phân tử hoạt động tinh dầu nước hoa, trị liệu ngành công nghiệp [Hanif, M A., Nisar, S., Khan, G S., Mushtaq, Z., & Zubair, M (2019) Essential oils In Essential oil research (pp 3-17) Springer, Cham.] 1.3 Tính chất Hiện thị trường có nhiều loại chất bảo quản khác nhau, chia loại thành nhóm, gồm nhóm chất chống oxy hóa, nhóm chất kháng sinh, nhóm loại hóa chất để giữ tươi Chất chống oxy hóa tocopherol, dẫn xuất propyl ester, làm chậm phát triển q trình thiu thực phẩm có chứa dầu mỡ, chất béo Chất kháng sinh ngăn chặn phát triển vi khuẩn có hại loại thực phẩm đóng hộp Chất diệt nấm giúp ức chế phát triển nấm mốc hoa tươi, phô mai, bánh mì, trái khơ Chất giữ ẩm giúp trì độ ẩm cần thiết cho loại thực phẩm Các chất sử dụng nhóm chất bảo quản phải chất không độc, giữ cho thực phẩm không bị biến đổi chất lượng, không làm thực phẩm thay đổi cấu trúc, có khả hịa tan không làm thay đổi hương vị, màu sắc, thành phần nồng độ nguyên liệu để làm nên thực phẩm [Phạm Bảo, N (2017) Tài liệu giảng dạy môn nguyên lý bảo quản chế biến thực phẩm Trường đại học Trà Vinh] Tinh dầu: 2.1 Khái niệm Hiện có số quan niệm khác tinh dầu Amorati cho tinh dầu chất lỏng tự nhiên, dễ bay hơi, có mùi thơm thu từ thực vật, số người khác cho tinh dầu sản phẩm thứ cấp trình trao đổi chất thực vật (Protzen 1993; Grassmann and Elstner 2003; Schmidt 2010; Sell 2010) Theo Martin Petozilka Charles Ehret, tinh dầu sản phẩm thu phương pháp chưng cất lôi nước từ nguyên liệu thực vật Quan niệm nhiều người thừa nhận [Văn, N H (2013) Tinh dầu, hương liệu-Phương pháp nghiên cứu ứng dụng, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội.] [Turek, C., & Stintzing, F C (2013) Stability of essential oils: a review Comprehensive reviews in food science and food safety, 12(1), 40-53.] [Amorati, R., Foti, M C., & Valgimigli, L (2013) Antioxidant activity of essential oils Journal of agricultural and food chemistry, 61(46), 10835-10847.] 2.2 Hoạt tính sinh học Hiện nay, tinh dầu biết đến chất phụ gia thực phẩm, ví dụ chất kháng khuẩn, chất chống oxy hóa, Trong lĩnh vực y học an toàn thực phẩm, tinh dầu dùng chất kháng nấm vi sinh vật gây bệnh 2.2.1 Kháng khuẩn (Antibacterial) Nhiều loại tinh dầu biết đến với đặc tính kháng khuẩn Trong nhiều trường hợp, hoạt tính diện thành phần hoạt động, chủ yếu dạng phản ứng với isoprenes monoterpenes, sesquiterpenes and liên quan đến alcohols, hydrocarbons khác phenols Đặc tính ưa béo khung hydrocacbon đặc tính ưa nước nhóm chức có tầm quan trọng hoạt động kháng khuẩn thành phần tinh dầu [Saad, N Y., Muller, C D., & Lobstein, A (2013) Major bioactivities and mechanism of action of essential oils and their components Flavour and Fragrance Journal, 28(5), 269-279.] Để định danh hợp chất tinh dầu có khả kháng khuẩn tốt việc khó khăn tinh dầu hỗn hợp nhiều loại thành phần khác tùy thuộc vào phương pháp ly trích, tách chiết tinh dầu mùa thu hoạch Một số hợp chất quan trọng tinh dầu mono sesquiterpenes, carbohydrate, phenol, rượu, ete, andehit xeton Các hợp chất phenolic cơng nhận có hoạt tính sinh học Một số chế tác động tinh dầu lên vi khuẩn: Hình Cơ chế tác động tinh dầu lên vi sinh vật 2.2.2 Kháng nấm (Antifungal) Tinh dầu có khả kháng nấm rõ rệt Những tác dụng ức chế quan sát thấy loại nấm khác nấm da, nấm mốc, nấm men Trong năm gần đây, tiềm kháng nấm tinh dầu coi quan trọng đáng kể Các hoạt tính chống nấm tinh dầu có liên quan đến phân hủy sợi nấm hợp chất mono- sesquiterpene có tinh dầu Hơn nữa, tinh dầu khuếch đại tính thấm màng; hợp chất hòa tan màng tế bào gây sưng màng, làm giảm chức màng (Dorman Deans, 2000 ) Ngồi ra, đặc tính ưa béo tinh dầu chịu trách nhiệm cho hoạt động chống nấm chúng đặc tính cho chúng khả xuyên qua thành tế bào ảnh hưởng đến enzym tham gia vào trình tổng hợp thành tế bào, làm thay đổi đặc điểm hình thái nấm (Cox cộng sự, 2000) [Pandey, A K., Kumar, P., Singh, P., Tripathi, N N., & Bajpai, V K (2017) Essential oils: Sources of antimicrobials and food preservatives Frontiers in microbiology, 7, 2161.] Các đặc tính kháng nấm tinh dầu từ hoa oải hương, bạc hà, húng quế, xô thơm, cỏ xạ hương cỏ roi ngựa thử nghiệm chống lại số thực phẩm hư hỏng nấm gây bệnh Các hoạt động chống nấm tốt thể dầu cỏ xạ hương cỏ roi ngựa [Böhme, K., Barros-Velázquez, J., Calo-Mata, P., & Aubourg, S P (2014) Antibacterial, antiviral and antifungal activity of essential oils: Mechanisms and applications In Antimicrobial compounds (pp 51-81) Springer, Berlin, Heidelberg.] 2.2.3 Chống oxy hóa (Antioxidant) Khả chống oxy hóa tinh dầu chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học chúng Một số hợp chất tinh dầu có cấu trúc giống với phenol thực vật, tiếng với hoạt tính chống oxy hóa, số thymol carvacrol báo cáo có hiệu cao Vì tinh dầu hoạt động chất chống oxy hóa tự nhiên tiềm năng, chẳng hạn ngăn chặn bắt đầu chuỗi, loại bỏ gốc tự do, chất khử; kết thúc q trình oxy hóa; ngăn cản hấp thụ hydro chấm dứt hình thành oxy đơn lẻ Với chức đó, tinh dầu sử dụng để chống lại oxy hóa lipid thực phẩm [Tongnuanchan, P., & Benjakul, S (2014) Essential oils: extraction, bioactivities, and their uses for food preservation Journal of food science, 79(7), R1231-R1249.] Tinh dầu chiết xuất từ thực vật truyền thống Achillea Filipendulina (Cúc vạn diệp), Galagania fragrantissima, , Anethum graveolens (Thì là), Mentha longifolia (Bạc hà),… nguồn cung cấp phong phú monoterpene oxy aldehyde, xeton,… Ngoài ra, hiđrocacbon monoterpen ( A absinthi A.scoparia ) terpenoid phenolic, chẳng hạn thymol carvacrol (O tyttanthum Mentha longifolia) hợp chất hóa học dẫn đến hoạt động chống oxy hóa mạnh [Bhavaniramya, S., Vishnupriya, S., Al-Aboody, M S., Vijayakumar, R., & Baskaran, D (2019) Role of essential oils in food safety: Antimicrobial and antioxidant applications Grain & oil science and technology, 2(2), 49-55.] 2.3 Ly trích tinh dầu 2.3.1 Phương pháp ép: Phương pháp áp dụng cho loại có phần tinh dầu nằm lớp vỏ (cam, chanh, bưởi…) Túi tinh dầu lớp vỏ loại dễ bị bật bị cọ xát Do đó, ta gọt lớp vỏ cho vào máy ép để thu tinh dầu Với phương pháp này, phần bã vỏ ln cịn 30-40% tinh dầu nên sau người ta thường dùng phương pháp khác để lấy lượng tinh dầu lại [Lê Ngọc Thạch (2003) Tinh dầu Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.] 2.3.2 Phương pháp hấp thụ: Phương pháp tiến hành cách trộn nguyên liệu thực vật với chất hấp thụ (tiêu biểu than hoạt tính) rải nguyên liệu thực vật lên lớp chất hấp thụ Khi ta thổi luồng khí vào nguyên liệu thực vật (thường cánh hoa), tinh dầu cánh hoa bốc theo luồng khí Ta dẫn luồng khí qua than hoạt tính, than hấp thụ tinh dầu Sau dùng dung mơi (ethanol) để ly trích tinh dầu [Lê Ngọc Thạch (2003) Tinh dầu Nhà xuất Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh.] 2.3.3 Phương pháp chưng cất nước: Qua trình đun nóng nước, cấu trúc tế bào nguyên liệu thực vật bị phá vỡ, giải phóng tinh dầu Lượng tinh dầu dẫn qua ống sinh hàn, sau ngưng tụ lại thành tinh dầu dạng lỏng Tuy nhiên, phương pháp làm biến đổi tính chất số loại tinh dầu tác động nhiệt độ cao Hình Sơ đồ minh họa chưng cất nước (Nguồn: Tongnuanchan, P., & Benjakul, S., 2014) [Tongnuanchan, P., & Benjakul, S (2014) Essential oils: extraction, bioactivities, and their uses for food preservation Journal of food science, 79(7), R1231-R1249.] 2.3.4 Phương pháp vi sóng: Trong phương pháp này, nguyên liệu thực vật ngâm dung môi tiếp xúc với lượng vi sóng Khi nguyên liệu thực vật nóng lên, áp suất thành tế bào tăng dẫn đến cấu trúc tế bào nguyên liệu thực vật bị phá vỡ, từ giải phóng tinh dầu Hơi tinh dầu bị lôi theo nước dẫn qua ống sinh hàn ngưng tụ thành tinh dầu dạng lỏng Phương pháp vi sóng giúp tăng suất, giảm thời gian chiết xuất tinh dầu chi phí thấp Tuy nhiên, phương pháp không thân thiện với môi trường yêu cầu lượng dung môi hữu lớn [Fokou, J B H., Dongmo, P M J., & Boyom, F F (2020) Essential Oil’s Chemical Composition and Pharmacological Properties In Essential Oils-Oils of Nature IntechOpen] 2.3.5 Phương pháp chiết CO2 lỏng: Trong phương pháp này, CO2 lỏng sử dụng làm dung mơi Chiết CO2 lỏng tạo tinh dầu chất lượng cao CO2 hồn tồn vơ hại khơng làm thay đổi tính chất tinh dầu khơng có tác động nhiệt độ CO2 lỏng có vai trị hịa tan tinh dầu nguyên liệu thực vật Sau CO2 lỏng đưa áp suất tự nhiên, trở thành khí CO2 Chất lỏng cịn lại tinh dầu [UNTAPPING THE POWER OF NATURE: ESSENTIAL OIL EXTRACTION METHODS - New Directions Aromatics] 2.4 Ưu điểm nhược điểm tinh dầu bảo quản thực phẩm: 2.4.1 Ưu điểm: Tinh dầu có tính chất chống tác nhân oxy hóa Nhờ vào khả bắt gốc tự do, tinh dầu có chứa dẫn xuất phenol (như đinh hương, cỏ xạ hương, húng, ) có tính chống oxy hóa khả diệt khuẩn cao tinh dầu phi-phenol Tinh dầu phá vỡ cấu trúc chức tế bào VSV, ứng dụng làm chất kháng VSV (VSV gram âm, VSV gram dương, vi khuẩn, nấm, ), kháng nhiều mầm bệnh truyền qua thực phẩm Bên cạnh đó, tinh dầu dễ dàng kết hợp tác nhân hóa học khác (phenylpropanoid, phenolic monoterpenes, ) để tăng thêm hoạt tính sinh học kháng sâu bọ kháng VSV Số lượng tinh dầu đa dạng, phong phú (có vỏ quả; lá, thân, cánh hoa nhiều lồi thực vật, ) thân thiện với mơi trường [Basavegowda, N., & Baek, K H (2021) Synergistic Antioxidant and Antibacterial Advantages of Essential Oils for Food Packaging Applications Biomolecules, 11(9), 1267.] 2.4.2 Nhược điểm: Đa số tinh dầu có thành phần dễ bay nên nhanh chóng bị phân hủy biến chất chịu tác động (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, ) từ mơi trường, khó ứng dụng bảo quản thực phẩm Trong số trường hợp, mùi hương tinh dầu làm ảnh hưởng đến đặc tính cảm quan thực phẩm Vì vậy, có nhiều phương pháp đưa để khắc phục nhược điểm trên, bật số ứng dụng cơng nghệ nano để bảo quản tinh dầu Từ khắc phục nhược điểm sử dụng tinh dầu thơng thường (mùi hương, tính dễ bay hơi, dễ bị biến chất, ) [Basavegowda, N., & Baek, K H (2021) Synergistic Antioxidant and Antibacterial Advantages of Essential Oils for Food Packaging Applications Biomolecules, 11(9), 1267.] Vật liệu nano tinh dầu bảo quản thực phẩm 3.1 Khái niệm Hạt nano hạt keo siêu mịn có kích thước siêu nhỏ, tính đơn vị nanomet (nm; nm= 10-9 m), hạt nano tồn giới tự nhiên người tạo thông qua số phương pháp lý hóa Do có kích thước siêu nhỏ, nên chúng có số đặc điểm độc đáo, sử dụng làm lớp phủ vật liệu/ chất mang cho hợp chất hoạt tính sinh học có nguồn gốc thực vật [Prakash, B., Kujur, A., Yadav, A., Kumar, A., Singh, P P., & Dubey, N K (2018) Nanoencapsulation: An efficient technology to boost the antimicrobial potential of plant essential oils in food system Food control, 89, 1-11.] [King, S , Jarvie, Helen and Dobson, Peter (2019, May 14) nanoparticle Encyclopedia Britannica.] Nano tinh dầu sử dụng hạt nano làm chất mang tinh dầu, tạo thành tổ hợp, nhằm tăng tính ổn định cho tinh dầu, khắc phục tình trạng dễ bay hơi, bảo vệ tinh dầu khỏi tương tác với thành phần thực phẩm, giúp khóa mùi, ngăn mùi tinh dầu ảnh hưởng đến thực phẩm cần bảo quản, hạt keo nano giúp tinh dầu tăng khả bao phủ lên thực phẩm, mang lại hiệu bảo quản cao [Donsì, F., Annunziata, M., Sessa, M., & Ferrari, G (2011) Nanoencapsulation of essential oils to enhance their antimicrobial activity in foods LWT-Food Science and Technology, 44(9), 1908-1914.] 3.2 Tính chất – cấu trúc Tính chất nano tinh dầu 3.3 Phương pháp tổng hợp 3.3.1 Biopolymer-Based Nanoencapsulation 3.3.1.1 Dựa polysaccharide Các chất phân giải sinh học dựa polysaccharide phân loại Polysaccharide đồng thể Polysaccharide dị thể tùy thuộc vào số lượng loại đơn vị monosaccharide cấu thành chuỗi Polysaccharide sử dụng để bao bọc thường có ưu điểm sau: độc tính thấp giá thành rẻ, độ ổn định cao khoảng pH rộng, khả phân hủy sinh học tốt 3.3.1.2 Dựa protein Protein chất mang nano đầy hứa hẹn cho mục đích phân phối nhờ vào đặc tính chức chúng mang lại: cấu trúc phân tử chúng phụ thuộc vào trình tự axit amin yếu tố mơi trường pH, cường độ ion, nhiệt độ, khả tạo nhũ tốt, độ hòa tan, độ ổn định, v.v khả thay đổi kết cấu, hương vị màu sắc chất thực phẩm mà chúng kết hợp vào 3.3.1.3 Sự tạo phức polyme sinh học Trong số kỹ thuật sử dụng nay, sử dụng rộng rãi để điều chế hệ thống viên nang nano phương pháp đông tụ phức tạp Trong đó, hai loại polyelectrolytes có điện tích trái dấu sử dụng làm vật liệu làm tường, vật liệu cốt lõi phân tán dung dịch vật liệu làm tường. Bằng cách thay đổi giá trị pH, nhiệt độ nồng độ dung dịch cách thêm chất điện phân muối vô để thay đổi tương tác tĩnh điện hệ thống, độ hịa tan vật liệu tường giảm xuống để tạo thành nano/vi nang. Các polyelectrolytes thường sử dụng protein polysaccharide tích điện trái dấu, chẳng hạn gelatin, carboxymethyl cellulose, alginate, chitosan polylysine. Để có phức chất bền, điều quan trọng phải kiểm sốt điều kiện mơi trường để tạo thành polyme tích điện trái dấu với cường độ tương tác ion đủ lớn. Quá trình phương pháp đông tụ phức tạp xảy tương đối nhẹ nhàng 3.3.2 Lipid-Based Nanoencapsulation 3.3.2.1 Nhũ tương nano Nhũ tương nano giọt có kích thước nano phân tán keo nhiều pha hình thành cách phân tán chất lỏng chất lỏng trộn lẫn khác cách khuấy học (3). Tùy thuộc vào chất kỵ nước ưa nước chất kháng khuẩn, hệ nhũ tương O/W W/O sử dụng để ổn định chất hịa tan dầu hòa tan nước, tương ứng. Nhũ tương chứa hạt nano có kích thước nhỏ 100 nm có đặc tính khác với nhũ tương thông thường, đặc biệt độ nhớt, màu sắc độ phân tán. Nhũ tương nano thường điều chế hai cách tiếp cận từ xuống (năng lượng cao) từ lên (năng lượng thấp). Các phương pháp lượng thấp dựa thay đổi thơng số q trình, chẳng hạn nhiệt độ thành phần pha, để đạt nhũ tương nano với lượng đầu vào hơn.Cịn phương pháp lượng cao, phương pháp thường sử dụng trộn cắt cao, đồng áp suất cao, vi lỏng hóa đồng hóa vi kênh. Q trình nhũ hóa chia thành hai giai đoạn: Giai đoạn phá vỡ giọt thô thành giọt nhỏ hơn, giai đoạn hai hấp thụ chất nhũ hóa lên bề mặt phân cách hình thành để ngăn chặn kết tụ lại (2) Vì giọt nhũ tương nano nhỏ, chúng có tính ổn định động học điều kiện định trình tách pha, keo tụ, kết tụ kết tủa hệ thống không xảy thời gian dài.  3.3.2.2 Lipsome Lipsome chất mang bao bọc dựa lipid thường sử dụng thực phẩm thuốc. Cấu trúc chúng lớp kép phospholipid. Liposome có nhiều đặc tính tuyệt vời, chẳng hạn khả đưa thuốc vào tế bào (nhắm mục tiêu tế bào), lực sinh học độc tính thuốc thấp, tăng tính ổn định dung nạp thuốc. So với liposome thông thường, liposome nano nhúng đồng thời hai hoạt chất có khả hịa tan khác nhau. Một ưu điểm quan trọng khác lipsome nano nhắm mục tiêu, phân phối giải phóng tải trọng chúng vị trí mục tiêu in vivo in 10 vitro. Để bao bọc chất chống vi khuẩn ưa mỡ tinh dầu vào liposome, hợp chất cần hòa tan trước với phospholipid.  3.3.2.3 Hạt nano Lipid rắn Hạt nano lipid rắn (SLN), gọi chất mang lipid có cấu trúc nano, chất huyền phù hạt lipid rắn có kích thước nano phân tán môi trường nước. SLN chủ yếu điều chế từ chất béo rắn, chẳng hạn axit béo (ví dụ, axit palmitic), chất béo trung tính (ví dụ, trilaurin), steroid (ví dụ, cholesterol), phần glyxerit (ví dụ, glyceryl monosterat). Từ quan điểm xây dựng, SLN giống với nhũ tương, chúng thu cách sử dụng lipid rắn nhiệt độ phòng để tạo thành pha lipid, dẫn đến hạt phân tán rắn giọt dầu. Do chất rắn SLN, chúng có độ ổn định cao thời gian lưu trữ lâu so với liposome nước (3). Sự biến động khơng ổn định EO giảm thiểu đáng kể hệ thống SLNs (4). Tuy nhiên, có hai kỹ thuật sản xuất để sản xuất SLN quy mô lớn chế biến thực phẩm: đồng nhiệt đồng lạnh 3.3.3 Equipment-Based Nanoencapsulation Để bao gói hợp chất hoạt tính sinh học, thơng thường cần sử dụng số thiết bị chung, bao gồm máy đồng hóa, máy xay, thiết bị trộn, v.v. Tuy nhiên, số yêu cầu cụ thể định, chẳng hạn sợi nano giàn giáo nano, thực thiết bị phát triển chuyên dụng máy quay điện máy phun điện Kỹ thuật điện quay điện phun hai loại quy trình điện động lực học sử dụng tia điện tích điện để quay phun dung dịch polyme để tạo sợi hạt. Việc ứng dụng hai công nghệ việc bảo quản thực phẩm mang lại kết đầy hứa hẹn nhờ vào ưu điểm sau: kích thước thay đổi với diện tích bề mặt lớn, khả mang hợp chất nhạy cảm với nhiệt khả sản xuất hàng loạt. Công nghệ điện quay sử dụng để chuẩn bị sợi nano kháng khuẩn để bao bọc bacteriocin chế phẩm sinh học để giải phóng lâu dài trình chế biến bảo quản thực phẩm.  Trích dẫn tài liệu (1) Solans, C.; Esquena, J.; Forgiarini, A.M.; Uson, N.; Morales, D.; Izquierdo, P.; Azemar, N.; Garcia-Celma, M.J Nano-emulsions: Formation, properties, and applications. Surfactant Sci Ser. 2003, 109, 525–554 (2) Donsì, F.; Sessa, M.; Ferrari, G Effect of emulsifier type and disruption chamber geometry on the fabrication of food nanoemulsions by high pressure homogenization. Ind Eng Chem Res. 2011, 51, 7606–7618 11 (3) Guan, P.; Lu, Y.; Qi, J.; Niu, M.; Lian, R.; Wu, W Solidification of liposomes by freeze-drying: The importance of incorporating gelatin as interior support on enhanced physical stability. Int J Pharm. 2015, 478, 655–664 (4) Nasseri, M.; Golmohammadzadeh, S.; Arouiee, H.; Jaafari, M.R.; Neamati, H Antifungal activity of Zataria multiflora essential oil-loaded solid lipid nanoparticles in-vitro condition. Iran J Basic Med Sci. 2016, 19, 1231 3.4 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 3.4.1 Hướng nghiên cứu Việt Nam Lý Thị Minh Hiền cộng (2020) nghiên cứu khả bảo quản thịt hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen điều chế phương pháp đồng hóa tốc độ cao Kết cho thấy ngâm thịt tươi (lợn, gà) vào chế phẩm phút có khả làm giảm tốc độ phát triển vi sinh vật hiếu khí so với mẫu đối chứng Đối với thịt có tẩm gia vị, mẫu có bổ sung chế phẩm với nồng độ 1% bảo quản đến ngày tốt mẫu đối chứng (3 ngày) Sau thời điểm này, mật độ vi sinh vật hiếu khí hai mẫu tăng nhanh khác biệt ý nghĩa thống kê [Hiền, L T M., Thu, T T., Thu, P T A., Thảo, T T P., & Đào, Đ T A (2020) Khảo sát khả bảo quản thịt hệ nhũ tương nano tinh dầu tiêu tạo thành phương pháp đồng hóa tốc độ cao KỸ THUẬT VÀ CƠNG NGHỆ, 15(1), 4757.] Đồn Văn Đạt cộng (2019) thực nghiên cứu cho kết khả quan nano tinh dầu vỏ cam sành Các hạt nano nhũ tương từ tinh dầu vỏ cam kết hợp với nano bạc tổng hợp thành công phương pháp rung siêu âm hỗ trợ khuấy học, kết hợp sử dụng chất nhũ hóa Tween 80 Span 80 Nghiên cứu rằng, yếu tố kỹ thuật tỉ lệ dầu/nước, tỉ lệ chất nhũ hóa, tốc độ khuấy thời gian khuấy có ảnh hưởng rõ rệt lên kích thước hạt trung bình So với mẫu nhũ tương từ tinh dầu vỏ cam, mẫu nano nhũ tương có kết hợp với nano bạc thể tính kháng khuẩn E.coli vượt trội [ĐẠT, Đ V (2019) TỔNG HỢP NANO NHŨ TƯƠNG TỪ TINH DẦU VỎ CAM SÀNH ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU KHÁNG KHUẨN Journal of Science and Technology-IUH, 39(03).] Phức hệ nano chitosan (NCS) - tinh dầu nghệ (TDN) nano bạc (NB) Nguyễn Thị Kim Cúc cộng công bố năm 2014 cho thấy TDN bổ sung trực tiếp vào mơi trường ni cấy với NCS có hoạt tính kháng khuẩn mạnh so với TDN bọc hạt NCS Kết cho thấy chủng vi khuẩn bị ức chế sinh trưởng hoàn toàn nồng độ 0,025 % chất nghiên cứu bổ sung vào môi trường nuôi cấy Nồng độ chất bổ sung vào mơi trường giảm xuống ½, sinh trưởng hai chủng Listonella damsela Bacillus cereus bị ức chế tới 99 % so với đối chứng MICs cho chủng vi khuẩn nghiên 12 cứu 125 μg/ml (NCS-TDN), 20 μg/ml (NCS-TDN-NB) cho thấy tiềm ứng dụng chúng bảo quản thực phẩm [Cúc, N T K., Dung, T T K., Anh, N M., Ngoan, N T., & Cường, P V (2014) ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH ĐỐI KHÁNG VI KHUẨN CỦA PHỨC HỆ NANOCHITOSANTINH DẦU NGHỆ VÀ NANO BẠC Vietnam Journal of Science and Technology, 52(2), 177.] Với kết nghiên cứu khả quan nêu bên trên, nano tinh dầu trở thành sản phẩm tiềm có ứng dụng chuyên sâu cho nhiều ngành nghề Việt Nam, đặc biệt Hóa học Cơng nghệ thực phẩm 3.4.2 Hướng nghiên cứu giới Elsherif, W M., Shrief, L M T A (2021) nghiên cứu khả kháng khuẩn tinh dầu kinh giới (Elsholtzia ciliata), đinh hương (Syzygium aromaticum L.), đen (Elwendia persica) nhũ tương nano chúng tác động đến vi khuẩn gram dương (L monocytogenes) vi khuẩn gram âm (S flexneri) đồng thời đánh giá in vivo phô mai Talaga Ai Cập Kết cho thấy hạt nano hình cầu mang lại hiệu kháng khuẩn cao nano carvacrol tinh dầu kinh giới có hoạt tính kháng khuẩn cao nồng độ 0.78% khơng có thay đổi tính chất cảm quan thực phẩm, điều giải thích rằng, kích thước nano, carvacrol dễ dàng xâm nhập qua màng tế bào tăng khả gây độc vi khuẩn [Elsherif, W M., & Shrief, L M T A (2021) Effects of three essential oils and their nano-emulsions on Listeria monocytogenes and Shigella flexneri in Egyptian Talaga cheese International Journal of Food Microbiology, 355, 109334.] Zhang, H cộng (2020) phát triển lớp màng ăn dựa Chitosan-Gelatin (Cs-Ge) kết hợp với tinh dầu Tarragon (Artemisia dracunculus L.) khảo sát tác động Chitosan-Gelatin có chứa Tarragon (TEO) nano TEO (TEO-NPs) việc bảo quản thịt lợn tủ lạnh 16 ngày Kết cho thấy phương pháp bảo quản màng Cs-Ge@TEO-NPs hạn chế đáng kể suy giảm chất lượng thịt lợn, góp phần chống 13 oxy hóa, kháng khuẩn đặc tính cảm quan thịt cải thiện Nghiên cứu cho thấy Cs-Ge@TEO-NPs có tiềm việc bảo quản thịt lợn [Zhang, H., Liang, Y., Li, X., & Kang, H (2020) Effect of chitosan-gelatin coating containing nano-encapsulated tarragon essential oil on the preservation of pork slices Meat science, 166, 108137.] Hạt nano composite Zein-Citrus Pectin mang tinh dầu quế (ZCCPEs) Jiang, Y cộng công bố năm 2020 cho thấy hiệu kháng khuẩn vượt trội so với tinh dầu nguyên chất Thí nghiệm tiến hành hai loại nấm: alternaria alternata botrytis cinerea, sau thử nghiệm lát táo Sau ngày, điều kiện nhiệt độ phòng, mức độ nấm mốc xuất mẫu đối chứng cao so với mẫu thử xử lý với ZCCPEs [Jiang, Y., Wang, D., Li, F., Li, D., & Huang, Q (2020) Cinnamon essential oil Pickering emulsion stabilized by zein-pectin composite nanoparticles: Characterization, antimicrobial effect and advantages in storage application International journal of biological macromolecules, 148, 1280-1289.] Hình: Kết cảm quan lát táo bảo quản thí nghiệm khác sau ngày PHẦN KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] APA 14 15 ... bảo quản thực phẩm 1.1 Khái niệm 1.2 Lịch sử hình thành 1.3 Tính chất Tinh dầu 2.1 Khái niệm 2.2 Hoạt tính sinh học 2.3 Tổng hợp tinh dầu 2.4 Ưu điểm hạn chế Vật liệu nano tinh dầu bảo quản thực. .. tinh dầu khỏi tương tác với thành phần thực phẩm, giúp khóa mùi, ngăn mùi tinh dầu ảnh hưởng đến thực phẩm cần bảo quản, hạt keo nano giúp tinh dầu tăng khả bao phủ lên thực phẩm, mang lại hiệu bảo. .. nguyên liệu để làm nên thực phẩm [Phạm Bảo, N (2017) Tài liệu giảng dạy môn nguyên lý bảo quản chế biến thực phẩm Trường đại học Trà Vinh] Tinh dầu: 2.1 Khái niệm Hiện có số quan niệm khác tinh dầu