6. Điểm mới của đề tài
3.2.7.1. Khảo sát khả năng lên men tạo màng của chủng
trường dinh dưỡng từ nước gạo
Chúng tôi tiến hành lên men tạo màng từ chủng G. xylinus với môi trường dinh dưỡng nước gạo thay thế nước dừa.
Bảng 3.12. Khối lượng màng BC tươi khi lên men ở môi trường dinh dưỡng nước gạo thay thế nước dừa
Lô thí nghiệm 1 Khối lượng màng
tươi Lô thí nghiệm 2
Khối lượng màng tươi Thí nghiệm 1 20,92g Thí nghiệm 1 23,73g Thí nghiệm 2 22,34g Thí nghiệm 2 18,24g Thí nghiệm 3 22,01g Thí nghiệm 3 20,87g Thí nghiệm 4 24,07g Thí nghiệm 4 17,34g Thí nghiệm 5 22,55g Thí nghiệm 5 21,37g Thí nghiệm 6 19,67g Thí nghiệm 6 23,15g Thí nghiệm 7 21,56g Thí nghiệm 7 19,09g
Khối lượng trung bình: 21,87g ± 0,52 Khối lượng trung bình: 20,54g ± 0,91
Hình 3.17. Khối lượng màng BC thu được khi thay thế nước dừa bằng nước gạo
Như vậy, khả năng thu màng từ môi trường nước gạo tương đương với môi trường nước dừa. Thu màng ở ngày thứ 5, màng mỏng, dai, nhẵn. Vậy môi trường nước gạo có thể thay thế cho môi trường nước dừa trong lên men tạo màng BC từ chủng G. xylinus BHN2 .
3.2.7.2. So sánh khả năng tạo màng của chủng G. xylinus trên môi trường nước dừa và môi trường nước gạo thay thế nước dừa
Chúng tôi đồng thời lên men tạo màng trên môi trường nước dừa và môi trường nước gạo thay thế nước dừa ở cùng thể tích, cùng các chất bổ sung như nhau. Mỗi loại môi trường tiến hành 10 thí nghiệm, kết quả được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 3.13. So sánh khả năng tạo màng của chủng G. xylinus trên môi trường nước dừa và môi trường nước gạo thay thế nước dừa
Đặc điểm màng BC Môi trường nước dừa Môi trường nước gạo Màu sắc, cảm quan Màng mỏng, dai, nhẵn,
màu trong
Màng mỏng, nhẵn, màu gợn đục
Khối lượng màng tươi trung bình
thu được 25,12g ± 1,2 21,20g ± 0.73
Hình 3.18. Màng BC tươi của môi trường nước dừa và môi trường nước gạo thay thế nước dừa
Như vậy, lên men tạo màng trên môi trường nước gạo thay thế nước dừa có khả năng tạo màng tốt, không có sự chênh lệch lớn về khối lượng. Tuy
nhiên về màu sắc cảm quan thì màng nước gạo không đạt độ trong và độ dai so với màng nước dừa.
3.3. Khảo sát định hƣớng ứng dụng cho sản phẩm màng BC
Mặc dù bản chất hóa học tương tự cellulose thực vật nhưng nhờ sản xuất dễ dàng, đặc tính cơ học cao, tính ổn định dưới hóa chất, nhiệt độ, cellulose vi khuẩn là loại vật liệu được chọn cho nhiều ứng dụng (Watanabe K., và cộng sự 1998) [38].
3.3.1. Khảo sát khả năng bảo quản thực phẩm và thay thế túi ni lông
Chúng tôi tiến hành lấy màng BC đã qua xử lý và sấy tới 1 độ ẩm nhất định, sau đó bao quanh cà chua mới được thu hái, bên cạnh đó, chúng tôi còn tiến hành nghiên cứu đối chứng và bảo quản với loại màng bao khác, túi ni lông. Thu được kết quả ở bảng sau :
Bảng 3.14. So sánh bảo quản cà chua bằng màng BC với túi ni lông thông thường và không bảo quản
Thời gian (ngày) Bảo quản bằng màng BC (quả)
Bảo quản bằng túi ni lông (quả)
Không bảo quản (quả) 7 Số quả không hỏng 30 ± 1 12 ± 1 20 ± 1 Số quả hỏng 0 ± 1 18 ± 1 10 ± 1 15 Số quả không hỏng 30 ± 1 0 ± 1 0 ± 1 Số quả hỏng 0 ± 1 30 ± 1 30 ± 1 20 Số quả không hỏng 28 ± 1 0 ± 1 0 ± 1 Số quả hỏng 2 ± 1 30 ± 1 30 ± 1
Kết quả thu được so với túi ni lông và không bảo quản, màng BC cho chất lượng tốt nhất. Nếu để hoa quả trong điều kiện thường chỉ 5 - 7 ngày quả đã bắt đầu bị hỏng. Nếu để hoa quả trong túi ni lông thông thường thì sau 7 -
10 ngày quả cũng bắt đầu hỏng. Có thể giải thích kết quả thí nghiệm này như sau:
Bảo quản cà chua trong túi ni lông chỉ 7 - 10 ngày quả sẽ bị hỏng hoàn toàn. Túi ni lông được làm từ polymer có tên là Polyethylen. Đây là loại nhựa được sử dụng rộng rãi để tạo túi thường được gọi là “bọc ni lông‟‟, mềm dẻo và trong suốt. Nhưng túi ni lông có độ thấm khí kém nên để tăng cường chất lượng bảo quản rau quả, phải dùng kỹ thuật đục lỗ.
Bảo quản cà chua bằng màng BC có thể kéo dài 15 - 20 ngày vẫn giữ được đặc tính ban đầu, không hỏng, ít bị biến đổi về độ cứng, hương vị của quả. Vì màng BC là màng dẻo, có khả năng bám dính, cấu trúc độ thấm khí nhất định (155 - 250ml/phút) và độ thấm hút nước giúp điều chỉnh môi trường bảo quản luôn ổn định, kiềm chế quá trình hô hấp của rau quả, có khả năng ngăn cản vi khuẩn, nên có thể kéo dài thời gian bảo quản đến 3 tuần mà quả vẫn giữ được màu sắc tươi, chất lượng tốt.
Như vậy, cà chua bọc bằng màng BC có thể để lâu được ba tuần mà vẫn giữ được độ tươi trong khi bảo quản bằng túi ni lông hoặc không bảo quản sẽ bị thối, hỏng sau 5 - 10 ngày. Vậy màng BC có thể ứng dụng làm màng bảo quản thực phẩm.
3.3.2. Ứng dụng bảo quản thực phẩm và thay thế túi ni lông
Tiến hành bảo quản một số loại quả bằng màng BC đã qua xử lý.
Mô hình nghiên cứu: chọn các loại quả chín hay được bảo quản: nho, cà chua, cam, cà rốt, roi, dưa chuột,… chưa được bảo quản bằng chất bảo quản thực phẩm sau đó thực hiện bảo quản bằng màng BC đã xử lý với các loại quả này. Đồng thời cũng không bảo quản các quả này và bảo quản bằng túi ni lông thông thường. Tất cả các loại quả thí nghiệm được đặt trong cùng
một điều kiện môi trường. Lặp lại các thí nghiệm ít nhất 3 lần, kết quả sau nhiều lần tiến hành quan sát được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 3.15. So sánh bảo quản một số loại quả bằng màng BC, túi ni lông và không bảo quản
STT Loại quả Lô đối chứng (ngày)
Lô bảo quản túi ni lông thông thường (ngày)
Lô bảo quản bằng màng BC (ngày) 1 Cà chua 10 ± 1 14 ± 1 23 ± 1 2 Nho 4 ± 1 6 ± 1 8 ± 1 3 Roi 4 ± 1 10 ± 1 10 ± 1 4 Dưa chuột 5 ± 1 5 ± 1 7 ± 1 5 Cà rốt 5 ± 1 5 ± 1 5 ± 1 6 Cam xanh 7 ± 1 10 ± 1 14 ± 1 7 Cam dây 10 ± 1 18 ± 1 20 ± 1 8 Xoài 4 ± 1 4 ± 1 7 ± 1
Qua kết quả nghiên cứu chúng tôi nhận thấy:
Các loại quả thông thường khi để ngoài môi trường rất dễ bị hỏng do bị các loại vi khuẩn xâm nhập và do mất nước nên thời gian bảo quản rất ngắn chỉ từ 5 -10 ngày là đã bị hỏng hoàn toàn tùy thuộc từng loại quả.
Các loại quả được bảo quản bằng túi ni lông có thời gian bảo quản lâu hơn do có sự ngăn cản vi khuẩn của túi ni lông nhưng cũng chỉ bảo quản được trong thời gian ngắn chỉ từ 5 - 18 ngày tùy thuộc từng loại quả khác nhau. Thời gian bảo quản bằng túi ni lông thông thường so với không bảo quản dài hơn từ 1 - 8 ngày.
Đặc biệt bảo quản các loại quả bằng màng BC có thể kéo dài thời gian bảo quản vẫn giữ được đặc tính ban đầu, không hỏng, giúp rau quả có thể sống được lâu, ít bị biến đổi về độ cứng, hương vị của quả. Các loại quả có thể bảo quản từ 5 - 23 ngày tùy thuộc vào từng loại quả. Thời gian bảo quản bằng màng BC so với các phương pháp bảo quản bằng túi ni lông và không bảo quản là dài hơn rất nhiều, có thể tăng gấp đôi thời gian bảo quản. Có kết
quả như vậy là do màng BC là màng dẻo, có khả năng bám dính, cấu trúc độ thấm khí nhất định (155 – 250 ml/phút) và độ thấm hút nước giúp điều chỉnh môi trường bảo quản luôn ổn định, kiềm chế quá trình hô hấp của rau quả, có khả năng ngăn cản vi khuẩn, nên có thể kéo dài thời gian bảo quản nhiều ngày mà quả vẫn giữ được màu sắc, chất lượng tốt.
Hình 3.19.A. Cà chua bọc bằng màng BC Hình 3.19.B. Cà chua hỏng sau 7 ngày
Hình 3.20.A. Cà chua bọc túi nilông hỏng sau 12 ngày
Hình 3.20.B. Cà chua bọc hỏng màng BC hỏng sau 23 ngày
Hình 3.21.A. Roi hỏng sau 4 ngày Hình 3.21.B. Roi hỏng sau 12 ngày
Cà chua không bảo quản sau 7 ngày
Cà chua bọc màng BC sau 23 ngày
Roi không bảo quản sau 4 ngày
Roi bọc túi ni lông và màng BC sau 12 ngày Cà chua bọc túi ni
Hình 3.22.A. Bảo quản dưa chuột Hình 3.22.B. Dưa chuột hỏng sau 5 ngày
Hình 3.23.A. Cam hỏng sau 12 ngày Hình 3.23.B. Cà rốt hỏng sau 5 ngày
Dựa vào kết quả nghiên cứu thực tế chúng tôi thấy rằng màng BC sau xử lý có tác dụng bảo quản các loại quả. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Yoshinaga 1997 [41]. Vì vậy màng BC có thể dùng thay thế túi ni lông thông thường trong bảo quản thực phẩm.
Dưa không bảo quản, bọc ni lông sau 5 ngày
Cam không bảo quản sau 12 ngày
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
1.1. Từ 4 nguồn nguyên liệu (dứa, xoài, trà khô, bia Hà Nội) đã phân lập tuyển chọn được 4 chủng Gluconacetobacter (C1, C2, B2, D1) trong đó có 2 chủng G. xylinus (C1, B2) có khả năng hình thành màng BC.
1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng và tìm được môi trường dinh dưỡng thích hợp cho khả năng tạo màng BC của vi khuẩn G. xylinusgồm: cacbon: 20; (NH4)2SO4: 3; KH2PO4: 2; MgSO4.7H2O: 2 (g/l); nước dừa thích hợp nhất (500ml)/l. Đã xác định được khả năng tạo màng BC của chủng G. xylinus trên môi trường nước gạo thay thế nước dừa.
1.3. Màng BC có thể dùng thay thế túi ni lông thông thường trong bảo quản thực phẩm.
2. Kiến nghị
2.1. Tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về tính đa dạng, đặc tính sinh học của chủng vi khuẩn G. xylinus.
2.2. Tiến hành thử nghiệm việc thay thế túi ni lông bằng màng BC trên nhiều đối tượng hoa quả và thực phẩm.
CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
Đinh Thị Kim Nhung, Nguyễn Trung Kiên, Trần Thị Mai (2013),“Môi trường dinh dưỡng nước gạo thay thế nước dừa cho chủng Gluconacetobacter
lên men tạo màng BC”, Tạp chí Khoa học, ĐHSPHN2, số tháng 8, năm 2013.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Lân Dũng (1976), Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học, tập 1, 2, 3, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội.
[2]. Nguyễn Thành Đạt, Nguyễn Duy Thảo, Vương Trọng Hào (1990), Thực hành vi sinh vật, Nxb giáo dục, trang. 17-34, 63-74, 89-92.
[3]. Đặng Thị Hồng (2007), Phân lập, tuyển chọn và nghiên cứu một số đặc tính sinh học của vi khuẩn Acetobacter xylinum chế tạo màng sinh học, Luận văn thạc sĩ sinh học ĐHSP Hà Nội.
[4]. Nguyễn Quỳnh Hương (2005), Đa dạng hóa các môi trường sản xuất bacterial cellulose từ vi khuẩn Acetobacter xylinum, Luận văn Thạc sĩ sinh học Trường Đại Học Nông Lâm TP.HCM.
[5]. Nguyễn Thúy Hương (2008), “Ảnh hưởng của nguồn cơ chất và kiểu lên men đến năng suất và chất lượng cellulose vi khuẩn”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, số 24, trang, 205-210. [6]. Huỳnh Thị Ngọc Lan, Nguyễn Văn Thanh (2006), “Nghiên cứu các đặc
tính màng cellulose vi khuẩn từ Acetobacter xylinum sử dụng làm màng trị bỏng”, Tạp chí dược học, số 361.
[7]. Nguyễn Thị Nguyệt (2008), Nghiên cứu vi khuẩn Acetobacter xylinum cho màng Bacterial cellulose làm mặt nạ dưỡng da, Luận văn Thạc sĩ sinh học ĐHSP Hà Nội.
[8]. Đinh Thị Kim Nhung (1996), Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học của vi khuẩn Acetobacter và ứng dụng chúng trong lên men axit acetic theo phương pháp chìm, Luận án Tiến sỹ Sinh học, Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội.
[9]. Đinh Thị Kim Nhung, Dương Minh Lam (2012), “Nghiên cứu định danh chủng vi khuẩn BHN2_21 có khả năng tạo màng Bacterial cellulose
học lần 8, ĐHKHTN- ĐHQG Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 9 và 10 tháng 11, năm 2012.
[10]. Đinh Thị Kim Nhung, Nguyễn Thị Thùy Vân, Hoàng Thị Thảo (2011), “Nghiên cứu vi khuẩn Acetorbacter xylinum sinh tổng hợp màng Bacterial cellulose ứng dụng trong điều trị bỏng”, Tạp chí Y học thảm họa và bỏng, ISSN 1859-3461 Số 2, trang, 122-127.
[11]. Đinh Thị Kim Nhung (2012), Nghiên cứu thu nhận màng cellulose từ vi khuẩn Acetobacter, ứng dụng trị bỏng, Đề tài trọng điểm cấp Bộ (2010- 2012).
[12]. Trần Như Quỳnh (2009), Nghiên cứu một số đặc tính vật lý của màng bacterial cellulose từ Acetobacter xylinum, ứng dụng trị bỏng. Luận văn Thạc sĩ sinh học ĐHSP Hà Nội.
[13]. Trần Linh Thước (2006), Phương pháp phân tích vi sinh vật, Nxb giáo dục, 2006, trang, 1- 29, 40- 69.
[14]. Nguyễn Thị Thùy Vân (2009), Nghiên cứu đặc tính sinh học và khả năng tạo màng Bacterial cellulose của vi khuẩn Acetobacter xylinum phân lập từ một số nguồn nguyên liệu ở Việt Nam, Luận văn Thạc sĩ khoa học sinh học, trường ĐHSP Hà Nội.
[15]. Alaban C.A. (1967), “Studies on the optimum conditions for „nata de coco‟ bacterium or „nata‟ formation in coconut water”, The Philippnie Agriculturist, v.45,pp. 490-515.
[16]. Alexander Steinbuchel, Sang Ki Rhee (2005). Polysaccharides and polyamides in the food industry, www.wiley..vch. pp. 31-85.
[17]. Alina Krystynowicz, Marianna Turkiewicz, Stanislaw Bielecki, Emilia Klemenska, Aleksander Masny, Andrzej Plucienniczak (2005). “Molecular basis of cellulose biosynthesis disappearance in submerged
culture of Acetobacter xylinum”, Acta biochimica polonica, Vol. 52, pp. 691-698.
[18]. Brown A.J. (1886), ”An acetic ferment which forms cellulose”, J. Chem. Soc., v.49, pp. 432-439.
[19]. Bergey. H, John. G. Holt.( 1992). Bergey’s manual of dererminativa bacteriology, Wolters kluwer health, pp.71- 84.
[20]. Barbara Surma – S‟lusarska, Sebastion, Presler, Dariusz Danielewicz (2008), “Characteristics of Bacterial Cellulose Obtained from
Acetobacter xylinum culture for applycation in papermarking”, FIBRES TEXTILES in Eastem Europe, vol.16, No.4, pp.108 – 111.
[21]. Bworn E. (2007), Bacterial cellulose Thermoplastic polymer nanocomposites. Master of science in chemical engineering, Washington state university.
[22]. Brown R.M. (1999), “Cellulose structure and biosynthesis”, Pure Appl. Chem. 71 (5), pp. 765-775.
[23]. Brown R.M., Willison J.H., Richardson C.L. (1976), “Cellulose biosynthesis in Acetobacter xylinum: Visualization of the site of synthesis and direct measurement of the in vivo process”, Proceedings of the National Academy of Science, Vol. 73, pp. 4565 – 4569.
[24]. Brown R.M., Cousins S.K., Krystyna Kudlicka (1992), “Gravity effects on cellulose assembly”, American journal of botany 70 (11), pp. 1247 - 1258.
[25]. Costa S.M., Rogero S.O. (2007), “Hydrogel membranes of PVP and bacterial cellulose”, International symposium on natural polymers and composites.
[26]. Cazjia W., Young D.J.; Kawechi M., Brown. R. M. (2007), “The future prospects of microbial cellulose in biomedical applications”,
Biomacromolecules, Vol. 8, pp. 1- 12.
[27]. Deiter Klemm, Deiter Schumann, Ulrike Udhardt, Silvia Marsch (2001), “Bacterial synthesized cellulose – artificial blood vessels for microsurgery”, Progress in Polymer Science, 26, pp.1561-1603.
[28]. Jay shah, Brown. M. R. (2005). “Toward electronic paper displays made from microbial cellulose”. Vol. 66, Apply microbiol Biotechnol, 2005, pp. 352- 355.
[29]. Jonas, R. and Farah, L.F. (1998). ”Production and application of microbial cellulose”, Polym. Gegrad. Stab., 59: 101-106.
[30]. Meftahi, A. et al (2009), "The effects of cotton gauze coating with microbial cellulose", Cellulose 17, pp. 199-204.
[31]. Neelobon S., Jiraporn B, Suwanncee T.,.(2007). “Effect of culture conditions on bacterial cellulosee (BC) production from Acetobacter xylinum TISTR976 and physical properties of BC parchment paper”,
Vol. 14, o
N . 4, Suranaree J.Sci. Technol, 2007, pp. 357- 365.
[32]. Pikul Wanichapichart, Sanae Kaewnopparat, Khemmarat Buaking, Waravut Puthai (2002), “Characterization of cellulose membranes produced by Acetobacter xylinum”, Songklanakarin J. Sci. Technol, pp. 855 - 862.
[33]. Saibuatong O., Sangrungraungroj W., Sanchavanakit N., Phisalaphong M. (2007), Biosynthesis and characterization of bacterial cellulose, Email: muenduen.p@chula.ac.th.
[34]. Schramm M., Hestrin S. (1954). “Factor affecting production of cellulose at the air/liquid interface of a culture of Acetobacter xylinum”, J.gen. Microbiol, Vol. 11, pp. 123-129.
[35]. Sherif M.A.S.Keshk. (2008). “Homogenous reactions of cellulose from different natural sources”, Carbohydrate Polymers, 74, 942-945.
[36]. Sievers, M. & Swings, J. (2005). “Family Acetobacteraceae”,
In Bergey's Manual of Systematic Bacteriology, 2nd edn, vol. 2, pp. 41– 95. Edited by G. M. Garrity. New York: Springer.
[37]. Thesis Homles (2004), “Bacterial cellulose”, Department of chemical and prosess engineering university of Canterbury Christchurch, New Zealand, pp. 1-65.
[38]. Watanabe K., T.M., Morinaga Y., Yoshinaga F. (1998). ”Struture features and properties of bacterial cellulose produced in agitated culture”, Cellulose. 5: 187-200.
[39]. Wojciech K. Czaja, David J. Young, Marek Kawecki, Malcolm Brown. R, Jr.(2007). “The future prospects of microbial cellulose in biomedical applications”. Vol.8, No.1. Biomacromolecules, 2007, pp.1-12.
[40]. Yamanaka S, Ishihanra M, Sugiyama J (2000). ”Structural mod-ification of bacterial cellulose”, Cellulose 7: 213-225.
[41]. Yoshinaga, T.T. (1997). ”Prodution of Bacterial cellulose by agiation culture systems”, Pure and application chemistry. 69: 2453-2458.