2.5.1.1. Cấu tạo và tính chất của PAG
- Cấu tạo: Polyhexamethylene guanidine (PAG) là một polyme hữu cơ tổng hợp mà trong cấu trúc phân tử của nó có phân tử guanidine.
Hình 2.2. Công thức cấu tạo của PAG
Nhờ có thế dương điển hình trên Guanidin mà toàn bộ phân tử có khả năng hút các vi khuẩn vốn mang điện tích âm từ đó hình thành trên màng tế bào của vi khuẩn một lớp polyme làm ức chế khả năng trao đổi chất của chúng và kết quả là ngăn cản được sự phát triển cũng như hình thành các tế bào mới. Độc tố thấp của PAG có được nhờ hệ men trong cơ thể người (máu nóng) có khả năng phân huỷ nó khi nó vào cơ thể (dạ dày).
- Tính chất: PAG tồn tại ở dạng lỏng (dạng nhũ dầu), là chất không màu, không mùi, có khả năng tan tốt trong nước, rượu, glycol, ete glycol nên nó có nhiều ưu điểm như không ăn mòn bề mặt kim loại, cao su, gỗ hoặc nhựa, không ăn mòn da khi tiếp xúc. Với nồng độ thấp (nồng độ ≤ 1%) sẽ không gây độc, không phản ứng và phát sinh ra các sản phẩm phụ độc hại khác có khả năng gây ung thư như sử dụng clo hoặc nước gia ven truyền thống. Mặt khác, đây là chất có hiệu lực diệt khuẩn cao, có tác dụng trong thời gian dài (32 tuần), sử dụng đơn giản, không đòi hỏi điều kiện bảo quản đặc biệt, không đòi hỏi thiết bị đặc biệt khi sử dụng và có giá trị kinh tế cao (Vũ Hoàng Duy, 2010).
Tính ưu việt của chất diệt khuẩn họ PAG so với các sản phẩm khác thể hiện ở một số điểm sau: Không độc (ở hàm lượng nhất định), không phản ứng và phát sinh ra các chất phụ khác có khả năng gây ung thư như sử dụng clo hoặc nước gia ven truyền thống, không ăn hỏng da khi tiếp xúc, không mùi, không bay hơi mà nhờ nó những vi khuẩn dễ bay hơi vẫn bị tiêu hủy ở thời gian nhất định. Hiệu lực và phổ diệt khuẩn cao: có khả năng đảm bảo về hiệu lực diệt khuẩn đến 32 tuần. Không đòi hỏi vị trí bảo quản đặc biệt, sử dụng đơn giản, không đòi hỏi thiết bị đặc biệt khi sử dụng, rẻ tiền (Vũ Hoàng Duy, 2010).
2.5.1.2. Ứng dụng của PAG
Với những ưu điểm trên nên PAG được ứng dụng trong nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác nhau như y học, ngành giầy da, thủy sản, dệt may và trong công nghệ môi trường, xử lý nước bể bơi, nước sinh hoạt.
Đặc biệt trong nông nghiệp, PAG được dùng để tẩy trùng phòng bảo quản sản phầm nông nghiệp, khử trùng các nguyên liệu trồng trọt trước khi trồng như khoai tây, củ cải, các loại hạt trước khi gieo trồng và hoa quả trước khi đưa vào kho bảo quản: khoai tây, cà chua, bắp cải, táo, cà rốt…
1. Hiện nay người ta thường sử dụng chế phẩm MEDIPAG-20 để tiến hành khử trùng nguyên liệu, xử lý các cây trồng sống được, xử lý các loại rau và bảo vệ các sản phẩm nông nghiệp (“Ứng dụng BIOPAG trong bảo quản các sản phẩm nông nghiệp”, n.d).
2. Khử trùng các nguyên liệu trước khi trồng: khoai tây trước khi gieo trồng được thực hiện bằng dung dịch nước 0,25-0,5% chế phẩm. Chi phí chế phẩm 20 lít cho một tấn củ. Để chuẩn bị 100 lít 0,25% dung dịch cần: 1,25 lít 20% nồng độ và đổ 98,75 lít nước và chộn đều. Khử trùng các hạt trước khí reo
được thực hiện bằng dung dịch nước 0,75% của chế phẩm. Tiêu hao chế phẩm là 20 lít cho một tấn hạt. Ngoài ra khi sử dụng chế phẩm này để reo củ cải đỏ cho hiệu quả rất cao; xử lý hạt giống cây trồng trước khi trồng bằng dung dịch nước 0,1 -1%.
Nếu trong đất có nguồn gây nhiễm thì xử lý nó bằng dung dịch nước 0,01% (50 - 100 lít/ha). Trong trường hợp này để đạt được sự giảm ô nhiễm của đất do nấm gây bệnh đạt được mức cho phép và giảm tương ứng các thành phần độc tố trong sản phẩm nông nghiệp.. Ngoài việc bảo vệ chống lại nhiễm trùng, Ngoài việc bảo vệ chống lại nhiễm trùng, chế phẩm này còn bảo vệ cây trồng khi dùng thuốc diệt cỏ quá liều.
+ Xử lý các cây trồng sống được và ra hoa kết quả khi xuất hiện các dấu hiệu của bệnh: khi xuất hiện các dấu hiệu của bệnh của các cây trồng đang sống nên xử lý chúng bằng dung dịch nước 0,01-0,1%: xử lý các lá hoàn toàn bảo vệ khoai tây khỏi bị tổn thương do bệnh mốc sương. Ngoài ra khi sử dụng chế phẩm trên các cây trồng lúa mạch mùa xuân đảm bảo việc thu hoach hạt đảm bảo được các tiêu chuần làm bia: filmy tại mức 9,12-9,14%; hàm lượng tinh bột đạt 62,32- 63,26%, các chất chiết xuất 78,80-79,71%. Kích thước hạt tại mức 95,4-95,9% (theo tiêu chuẩn 95% cho loại 1). Xử lý lúa mỳ (yến mạch, lúa mạch, đậu Hà Lan) khi đẻ nhánh và ra khỏi ống được làm bằng dung dịch 0,1%. Đưa chế phẩm MEDIPAG-20 vào đất khi gieo đậu Hà Lan cho phép tăng năng xuất – tăng có thể đạt 2,6-3,8T/ha. Xử lý đất trước khi trồng lúa mì, yến mạch và lúa mạch hiệu quả như thế không thể đạt được. Đây có lẽ là do tác động của chế phẩm đối với một số chủng vi khuẩn trong đất có ảnh hưởng khác nhau đến năng suất của các loại ngũ cốc (lúa mạch, lúa mì mùa xuân) và các loại đậu (đậu Hà Lan).
+ Xử lý các loại rau:
Đối với rau cải bắp: Trước khi trồng cây con vào các hốc, đổ 0,5 lít dung dịch 0,01% và sau khi trồng 4 ngày tiếp tục tưới một lượng như vậy dưới các gốc cây.
Cà chua: trồng cà chua được xử lý trong giai đoạn đang lớn và kết quả năng suất sẽ tăng từ 2 đến 4 lần. Cây được tưới bằng dung dịch MEDIPAG-20 có nồng độ 0.02% bằng bình xịt khí. Xử lý lần đầu được tiến hành sau khi cấy trên mặt đất mở. Việc xử lý lần thứ hai được thực hiện vào giai đoàn bắt đầu đậu quả. Còn lại khi cần thiết sẽ thực hiện, khi xuất hiện dấu hiệu các cây bị nhiễm trùng.
Trong trường hợp xử lý này các cây sẽ không bị chết do Phytophthora, vẫn đảm bảo năng suất cao.
Dưa chuột: Sử dụng dung dịch MEDIPAG-20 để xử lý khi gieo hạt dưa chuột xuống đất. Việc xử lý được thực hiên bằng dung dịch nước 0,01%. Dung dịch phun vào cây bằng bình phun cơ khí. Việc xử lý có thể thực hiện 2 đến 4 lần. Trên vị trí cây được xử lý bằng chất đó sẽ kéo dài việc đậu quả trong suốt thời gian một tháng.
Hành: Những củ hành trước khí trồng xuống đất sẽ được ngâm vào dung dịch nước MEDIPAG-20 0,25% trong thời gian 20 phút và phơi khô.
- Bảo quản sản phẩm nông nghiệp: Ngoài việc dùng để khử trùng và xử lý, PAG còn có tác dụng bảo quản các sản phẩm nông nghiệp trước khi đưa vào bảo quản như khoai tây, cà chua, cà rốt… Khoai tây được xử lý bằng dung dịch nước 0,25% MEDIPAG-20 sau đó được đưa vảo kho bảo quản, kết quả theo dõi cho thấy là sẽ giảm hai lần số lượng khoai bị nhiễm bệnh. Trong số đó sẽ giảm tới 0 số lượng củ bị hỏng do bệnh rụng lá, 4,5 lần giảm số củ bị hỏng do bệnh
Rhizoctonia, 15 lần giảm các củ bị “ngạt thở”. Có thể thấy rằng ở nồng độ 0,05- 0,1% ức chế sự phát triển của tác nhân gây bệnh như blackleg (Pectobacterium phythoplit), thối ướt (Pseudomonas xanthochlora), thối cao su (Ospora lactis), Fusarium (Fusarium sp.) makrosporoz (Alternaria solani), hoại tử (Phoma sp.). Ở nồng độ 0,1-0,25% thuốc có hiệu quả chống lại các tác nhân gây bệnh thối vòng (Corinebacterium sepedonieum), bệnh ghẻ nói chung và vảy bạc (Streptom. Sp.) Và Rhizoctonia (Spondilochadium atrovirens) (“Ứng dụng BIOPAG trong bảo quản các sản phẩm nông nghiệp”, n.d).
Việc xử lý các củ được thực hiện bằng việc rửa hoặc phun, sau đó không cần phải làm khô các củ khoai đã được xử lý. Công việc bảo quản có hiệu quả được bảo quản kéo dài tới 5-6 tháng mùa động. Đặc biệt, xử lý như vậy không làm hại con người: sau 3 tháng sau khi đặt vào kho các cử khoai tây đã được xử lý bằng dung dịch MEDIPAG-20 đem phân tích thấy trong khoai tây tinh khiết với 0,8mg/kg (nồng độ cho phép là 1,5mg/kg) và trong khoai tây luộc không phát hiện thấy chất MEDIPAG-20.
Dung dịch MEDIPAG-20 có thể sử dụng và để xử lý rau và hoa quả trước khi đưa vào kho bảo quản. Khi đó trên bề mặt của quả tạo thành một màng mỏng polimer, màng đó sẽ bảo vệ chúng khỏi bị tác động của các vi khuẩn và dễ rửa bằng nước. Xử lý cà chua bằng dung dịch 0,1–0,5% đảm bảo bảo quản được 80%
quả trong thời gian 1 tháng. Cà rốt được xử lý trước khi đưa và kho bảo quản bằng dung dịch nước 0,1% sẽ được bảo vệ rất tốt trong thời gian bảo quản chúng trong các túi có lỗ (cà rốt không được xử lý khi đựng trong túi như vậy sẽ bị hỏng hoàn toàn. Xử lý và bảo quản tương tự bắp cải sẽ 2 lần làm giảm thiệt hại do nấm mốc. Xử lý táo bằng dung dịch 0,05% sẽ giảm thiệt hại 2 lần khi bảo quản chúng.
Theo Phạm Xuân Liêm (2015): xử lý quả nhãn trong dung dich hỗn hợp dung dịch PAG 0,1% có tác dụng diệt vi khuẩn trên bề mặt vỏ quả nhãn giúp kéo dài thời gian bảo quản quả.
* Qua việc tìm hiểu có thể thấy PAG - đặc biệt chế phẩm MEDIPAG-20 có tác dụng rất tốt không chỉ trong việc khử trùng, tăng kích thước, khả năng ra hoa, đậu quả cho cây trồng mà còn trong việc bảo quản sản phẩm nông nghiệp; đặc biệt chế phẩm này rất thân thiện môi trường, tính độc rất thấp.
2.5.2. Natri hypochlorit (NaClO)
Natri hypochlorit là một hợp chất hóa học có công thức NaClO, có tính kiềm (pH11) và là chất ôxy hóa mạnh. NaClO là một dạng tồn tại của chlorine. Dưới tác dụng của ánh sáng và nhiệt độ dễ bị phân hủy mạnh bởi axit và giải phóng khí clo.
Natri hypochlorit đã và đang được dùng để khử trùng nước uống. Một dung dịch cô cạn tương đương khoảng 1 lít chất tẩy gia dụng trên 4000 lít nước được dùng. Khối lượng chính xác phụ thuộc vào tính chất hoá học về nước, nhiệt độ, thời gian tiếp xúc, và sự có mặt hay vắng mặt của chắt cặn.
NaClO hay còn gọi là chất khử trùng rất phổ biến được phép dùng trong làm sạch rau quả sau thu hoạch, NaClO có thể bổ sung vào nước để giữ cho nước luôn duy trì độ pH khoảng 6,5 - 7,5 dùng để rửa, ngâm rau quả trước khi đưa vào sử dụng hay bảo quản. Cụ thể, theo đạo luật An toàn nước uống (do cơ quan Bảo vệ môi trường- EPA thiết lập) giới hạn cho phép đối với NaClO hòa tan trong nước trong quá trình xử lý, vệ sinh rau quả, thực phẩm… có thể cho phép cao hơn ngưỡng 4mg/lít.
Rửa sản phẩm trong nước có NaClO sẽ ngăn ngừa được thối hỏng gây ra bởi vi khuẩn, nấm men và nấm mốc trên bề mặt rau quả. Rau quả có thể được rửa trong dung dịch hypochlorit(dung dịch Clo 0,0025% trong 2 phút), sau đó súc rửa, sẽ kiểm soát được thối hỏng do vi khuẩn gây ra. Hoặc, sản phẩm có thể được
nhúng trong dung dịch hypochlorit (dung dịch Clo 50.10--4 - 70.10--4 %), sau đó rửa dưới vòi nước sạch để kiểm soát vi khuẩn, nấm men và nấm mốc (Lisa Kitinoja and Adel A. Kader, 2004).
NaClO hay chlorine cũng được khuyến cáo sử sụng trong xử lý khử trùng quả, theo tiêu chuẩn VietGAP, nồng độ chlorine được khuyến cáo sử dụng là 150 – 200 ppm (Rene Cardinal et al., 2013).
2.6. GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ LOẠI MÀNG BẢO QUẢN 2.6.1. Đặc tính của màng bảo quản 2.6.1. Đặc tính của màng bảo quản
2.6.1.1. Tính thấm của màng bao bì plastic
Đây là một tính chất vô cùng quan trọng khi thiết kế hệ thống MAP. Các màng plastic khác nhau thì có khoảng thấm khí là khác nhau và thường có dải rộng. Tính thấm oxi của màng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
Độ dày của màng
Nhiệt độ và độ ẩm môi trường.
Độ dày của màng càng lớn, khả năng thấm khí của màng càng thấp. Nhiệt độ môi trường càng cao thì khả năng thấm khí càng lớn, do đó khi tính toán ttính thấm khí và khi thiết kế bao gói phải tính toán đến yếu tố độ ẩm của môi trường (O.C. Onwuzulu and T.N. Prabha, 1995; Ramadance Dris, 2001; Shiping Tian et al., 2002).
Đơn vị tính thấm khí được biểu diễn bằng: ml /(m2. mil. s), trong đó: ml - thể tích khí thấm qua
m2 - diện tích màng có khí thấm qua mil - độ dày của màng (1 mil 10m) s - thời gian mà khí oxi thấm qua, giây.
2.2.1.2. Tính thấm hơi nước
Đây cũng là một tính chất cực kì quan trọng trong bao gói các sản phẩm thực phẩm có tính nhạy cảm với độ ẩm của môi trường bảo quản. Tính chất này được xác định dựa trên các đặc tính của các polyme (ví dụ: những polyme có chứa hàm lượng chlorine khả năng thấm độ ẩm thấp). Nhiều nghiên cứu cho thấy, có sự tương quan giữa độ dày của màng với nhiệt độ môi trường và tính thấm hơi nước. Vì vậy, khi kiểm tra khả năng vận chuyển hơi ẩm của màng
polyme cần phải bảo đảm tính chính xác và ổn định cả nhiệt độ và độ ẩm môi trường (Dirm et al., 2003).
Đơn vị thấm hơi ẩm ở nhiệt độ 25 - 30C, độ ẩm RH = 90% là:
Trong đó: m - khối lượng hơi nước vận chuyển qua, g t - thời gian, s
x - độ dày của màng, mil ( 10m) S - diện tích màng, m2
Bảng 2.4. Đặc tính thấm của một số loại màng bao gói TT Loại màng Tính thấm khí ( ml/m
2.mil.24 giờ.atm) PCO2 PO2 CO2: O2
1 Polyeste 180-390 52-130 3,0-3,5
2 Polyethylene low density 7.700-77.000 3.900-13.000 2-5,9
3 Polypropylen 7.700-21.000 1.300-6.400 3,3-5,9
4 Polystyrene 10.000-26.000 2.600-6.400 3,4-3,8
5 Polyvinyl chloride 4.263-8.138 620-7.700 3,6-6,9
6 Saran 52-150 8-26 5,8-6,5
Nguồn: A.K. Thomson (1998) Bảng 2.5. Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ dày đến tính thấm của màng LDPE
Nhiệt độ (C) Độ dày (m) PO2 PCO2
23 20 7.700 - 25 25 6.500 - 38 25 8.500 - 10 50 2.002 8.163 15 50 2.900 12.245 20 50 4.090 15.513 25 50 5.174 19.620
Nguồn: Randoph M. Beaudry (1993); A. Emblem (2003)
2 . . . . 2 m mil s g S x t m MVTR HO
2.6.2. Một số nghiên cứu ứng dụng màng PE
Nguyễn Vũ Hồng Hà và cs.(2001), đã nghiên cứu với 3 loại màng PE có đục lỗ, Poly Amit (PA) và chất dẻo 6-6 để xá định màng thích hợp với quả Thanh long.
Vũ Thị Thư và cs. (2003), đã nghiên cứu màng PE có độ dày 0,01 và 0,03 mm và màng HDPE có độ dày 0,01mm để bảo quản vải Thanh Hà, cam Hà Giang.
Cao Văn Hùng và cs. (2006) đã nghiên cứu thành công quy trình bảo quản rau mùi tàu, hành tây, đậu cô ve Hà Lan, cải bắp, cam Hà Giang, cam Vinh, bưởi Diễn, mận sử dụng bao bì LDPE giúp kéo dài thời gian bảo quản các loại rau quả này.
Theo kết quả của Nguyễn Văn Toản và cs. (2010) cho thấy bao bì LDPE đã ức chế quá trình sinh tổng hợp ethylene, làm giảm cường độ hô hấp, hàm lượng ACC và kìm hãm hoạt lực ACC oxydase của quả chuối trong quá trình bảo quản sau thu hoạch, chiều dày thích hợp nhất của bao bì LDPE là từ 25 µm đến 35 µm. Ngoài ra, khi sử dụng bao bì LDPE có chiều dày từ 25 µm đến 35 µm kết hợp với nồng độ, thời điểm phun AVG tương thích (0,8 g/l, 78 ngày) và bảo quản ở nhiệt độ thấp (130C) có thể kéo dài thời gian bảo quản tươi chuối tiêu 44 - 46 ngày, so với thời gian chỉ 38 ngày khi bảo quản ở cùng điều kiện không sử dụng bao bì.
Phạm Xuân Liêm và cs (2015), nghiên cứu sử dụng các loại bao bì PP và LDPE trong bảo quản quả nhãn ở nhiệt độ thường cho thấy bảo quản trong túi LDPE đục lỗ 1% diện tích, nhiệt độ 29 - 310C, độ ẩm 80 - 85% sẽ giúp giữ được chất lượng quả nhãn tươi trong 5 – 7 ngày.
PHẦN 3. VẬT LIỆU, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1. ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU