Vi sinh vật Giới hạn cho phép trong 1g sản phẩm (cfu/g) Tổng số vi sinh vật hiếu khí 3.105 Coliforms 50 Escherichia coli 3 Clostridium perfringens 0 Salmonella 0 Bacillus cereus 10 Staphylococcus aureus 10 Clostridium botulinum 0
Bảng 2.3. Chỉ tiêu hóa lý của đậu phụ( TCVN 49 : 78)
Tên chỉ tiêu Yêu cầu
Hàm lượng nước ≤ 83% Hàm lượng protein ≤ 10% Hàm lượng lipit ≤ 4,5% Hàm lượng chất xơ ≤ 0,7% Độ chua tính theo % trọng lượng( tính
theo acid acetic) 0,9 ± 0,1 Tạp chất và bã cháy Không có
2.2. Tổng quan về chitosan.
2.2.1. Nguồn gốc của Chitin và Chitosan.
Chitin được Braconnot phát hiện đầu tiên vào năm 1811 trong căn dịch chiết từ một loại nấm và đặt tên là “fungine” để ghi nhớ nguồn gốc tìm ra nó. Năm 1823, Odier phân lập được một chất từ bọ cánh cứng mà ông gọi là “chitin” hay “chiton”, theo tiếng Hy Lạp nghĩa là vỏ giáp, nhưng ông không phát hiện ra sự có mặt của nito. Cuối cùng cả Braconnot và Odier đều cho rằng cấu trúc của chitin giống cấu trúc của cellulose [7].
Chitin là một polysaccharide tự nhiên quan trọng với số lượng lớn đứng thứ hai sau cellulose. Chitin tồn tại trong động vật, một số loại nấm [7].
Trong động vật, chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng của một số động vật không xương sống như: Côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn. Trong đó, động vật bậc cao monomer của chitin là thành phần chủ yếu trong mô da, nó giúp cho sự tái tạo và gắn liền các vết thương ở da.
Ngoài ra chitin còn có trong màng tế bào nấm họ Zygemycetes, các sinh khối nấm mốc, một số loại tảo…Trong nấm men Saccharomyces cerevisiae chitin chiếm 5% trọng lượng khô của thành tế bào. Hầu hết chitin nằm giữa các sẹo chồi, chỉ một phần nhỏ phân bố ở phần khác trên thành tế bào [1].
Trong các loài thủy sản đặc biệt là vỏ tôm, cua, mực hàm lượng chitin khá cao khoảng 3 – 41% so với trọng lượng khô. Vì vậy, vỏ của chúng là nguồn nguyên liệu quan trọng để sản xuất chitin [7].
Bảng 2.4. Hàm lượng chitin trong vỏ một số động vật giáp xác [7] STT Phân loại Hàm lượng chitin theo trọng lượng
1 Đầu tôm 11
2 Vỏ tôm 27
3 Vỏ tôm phế thải hỗn 12-18
4 Vỏ tôm hùm 37
5 Càng tôm hùm 24 6 Chân cua tuyết 32 7 Mai mực ống 30-35 8 Đỉa biển 34-49
Chitosan là một polysaccharide sinh học với các đơn phân N- acetyl glucosamine được deacetyl hóa một phần, hiện diện tự nhiên trong vách một số giống nấm như Mucorales. Tuy nhiên phần lớn chitosan hiên nay được thu nhận và sử dụng lại chủ yếu từ quá trình deacetyl hóa chitin.
2.2.2. Cấu trúc hóa học của chitosan.
Chitosan thu được từ quá trình deacetyl hóa chitin, thay thế nhóm N- acetyl thành nhóm amin ở vị trí nhóm 𝐶2 . Do quá trình khử acetyl xảy ra không hoàn toàn nên người ta quy ước nếu độ deacetyl hóa(degree of deacetylation) DD > 50% thì gọi là chitosan, nếu DD < 50% thì gọi là chitin. Chitosan có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị 2 –amino-2-deoxy-ß-D- glucosamine liên kết với nhau bằng liên kết ß-(1-4) glucozit.
Công thức cấu tạo của chitosan:
Hình 2.2. Cấu trúc hóa học của Chitosan
Tên gọi khoa học: Poly(1-4)- 2amino-2-deoxy-ß-D- glucose; poly(1-4)-2-amino- 2-deoxy-ß- glucopyranose.
Công thức phân tử :[𝐶6𝐻11𝑂4𝑁]𝑛
Phân tử lượng: 𝑀𝑐ℎ𝑖𝑡𝑜𝑠𝑎𝑛=(161,07)𝑛
Trong thực tế các mạch chitin- chitosan đan xen nhau, vì vậy tạo ra nhiều sản phẩm đồng thời, việc tách và phân tích chúng rất phức tạp.
2.2.3. Đặc tính kháng vi sinh vật của chitosan.
Chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của rất nhiều vi khuẩn như E.coli,
Staphylococcus aureus,… Ngoài ra các thí nghiệm cũng cho thấy có rất nhiều ion kim loại có thể ảnh hưởng tới đặc tính kháng khuẩn của chitosan như: K+, Na+, 𝑀𝑔2+,
𝐶𝑎2+,… Cơ chế chính xác về hoạt động kháng khuẩn của chitosan vẫn chưa được nghiên cứu và công bố rõ ràng, những cơ chế chính đã được đề xuất như sau [23]. Tương tác giữa các ion tích điện dương trên các phân tử chitisan và các ion tích điện âm trên màng tế bào vi sinh vật dẫn đến thay đổi trong cấu trúc màng tế bào, thay đổi khả năng thẩm thấu gây rò rỉ protein và các thành phần khác trong tế bào, làm giảm chức năng sinh lý và sinh hóa của vi khuẩn dẫn đến mất khả năng bảo vệ, trao đổi chất của tế bào. Chitosan có độ deacetyl trên 95% cho hiệu quả kháng khuẩn tốt với cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm, chitosan có khối lượng phân tử từ 50-80 kDa cho kháng khuẩn tốt nhất [47]. Theo Serrano (2000) và Samar (2013) cho thấy rằng chitosan tác động kháng khuẩn lớn khi trọng lượng phân tử thấp [45],[46]. Một nghiên cứu khác đã chứng minh rằng hiệu quả kháng nấm trên E.coli giảm khi trọng lượng phân tử của chitosan tăng, và chỉ ra rằng 1,5 kDa là trọng lượng phân tử tối ưu của chitosan để kháng vi sinh [50]. Vì vậy, khả năng kháng vi khuẩn, kháng nấm của chitosan phụ thuộc rất nhiều vào độ deacetyl và khối lượng phân tử của chitosan.
Chitosan ức chế hệ thống sinh sản của virus thực vật đã được nghiên cứu, mức độ ngăn cản sự truyền nhiễm virus khác nhau theo trọng lượng phân tử của chitosan, có nhiều nghiên cứu kết luận rằng chitosan có khả năng kháng virus trên khoai tây, thuốc lá, dưa chuột,…[36].
Hoạt tính kháng nấm của chitosan được chứng minh qua các nghiên cứu với nhiều loại nấm khác nhau: Saccharomycodes ludwigii, Pseudomonas fragi, Candia,
Zygosaccharomyces bailii, Pyricularia grisea,… Sự ức chế và làm ngưng hoạt động
của nấm men, nấm mốc phụ thuộc vào nồng độ chitosan, pH, nhiệt độ, đặc điểm dinh dưỡng.
2.2.4. Một số ứng dụng của chitosan trong công nghệ thực phẩm.
Chitosan được ứng dụng trong tạo màng bao bảo quản hoa quả, thịt cá, trứng, hạn chế tổn thất chất dinh dưỡng trong thực phẩm nhờ khả năng tạo màng có tính kháng khuẩn và kháng nấm. Nguyễn Đức Tuân và cộng sự đã nghiên cứu ứng dụng màng chitosan với nồng độ dung dịch 1,5% có thể bảo quản bưởi Đoan Hùng trong
vòng 90 ngày vẫn cho kết quả tốt [6]. Nghiên cứu của Lê Thị Minh Thủy và Trương Thị Mộng Thu (2011) đã sử dụng dung dịch chitosan 0,5% để bảo quản cá tra fillet đông lạnh đạt hiệu quả tốt trong suốt 6 tháng bảo quản [5].
Chitosan được ứng dụng trong công nghiệp sản xuất nước quả. Chitosan là tác nhân tốt loại bỏ độ đục, làm trong nước quả và điều chỉnh độ chua của nước quả, giữ màu sắc nước quả [35]. Sử dụng chitosan nồng độ 2% trong acid acetic 7% giúp làm giảm độ đục hiệu quả hơn so với dùng gelatin và betonit trong ứng dụng làm trong nước ép táo, cam.
Chitosan ứng dụng trong bảo quản thủy sản: Bảo quản cá tươi trong quá trình cấp đông chậm (-250 C) sẽ xảy ra hiện tượng mất nước, làm trọng lượng cá giảm. Để khắc phục hiện tượng này sử dụng màng chitosan 2,5% bao phủ bề mặt cá, sau đó mới cấp đông thì phần trăm hao hụt thấp: 0,94% so với mẫu đối chứng 1,98%. Sau khi rã đông đem cá nấu chín thì thấy mùi vị sản phẩm không thay đổi. Còn với sản phẩm cá khô sử dụng dung dịch chitosan 2% trong dụng dịch acid acetic 1,5% sấy ở nhiệt độ 30℃ cá có độ ẩm 26-30% thì có thể bảo quản gấp 1,5 lần mẫu đối chứng [3].
Chitosan được sử dụng thay thế hàn the : do đặc tính giòn dai, có khả năng giữ nước. Đối với sản phẩm giò chả sử dụng chitosan với hàm lượng 2,5g/kg thịt thì thấy sản phẩm ngon, mặt hồng mịn, thơm mùi thịt, dai và có khả năng bảo quản tương tự như sử dụng hàn the. Sử dụng 24g dung dịch chitosan 3,4% cho 1 kg bột bánh cuốn sẽ giúp bánh mịn, dai, ngon [8].
2.3. Tổng quan về acid citric.
2.3.1. Nguồn gốc của acid citric.
Vào thế kỉ VIII, nhà giả kim thuật người Iran đã phát hiện ra acid citric. Các học giả thời Trung cổ tại Châu Âu cũng đã nhận thức về bản chất acid của các loại nước cam, chanh. Acid citric lần đầu tiên được tổng hợp bằng cách kết tinh từ nước chanh năm 1784 bởi một nhà hóa học người Thụy Điển tên là Carl Wilhelm Scheele. Năm 1860, acid citric được sản xuất ở quy mô công nghiệp dựa trên ngành công nghiệp sản xuất các loại quả cam chanh của Italia [51].
Acid citric tồn tại trong một loạt các loại rau quả, chủ yếu là các loại quả của chi Citrus. Các loại quả này có hàm lượng acid citric cao; có thể tới 8% khối lượng khô trong quả của chúng( 1,38-1,44 gam trên mỗi aoxơ nước quả). Hàm lượng của acid citric trong quả cam chanh nằm trong khoảng từ 0,005 mol/l đối với các loài cam và bưởi chùm tới 0,03 mol/l trong các loài chanh. Các giá trị này cũng phụ thuộc vào các điều kiện môi trường gieo trồng [2].
Năm 1893, C. Wehmer phát hiện ra rằng nấm mốc Penicillum cũng có thể sản xuất ra acid citric từ đường, tuy nhiên sản xuất sinh học của acid citric đã không trở thành quan trọng về mặt công nghiệp cho đến khi chiến tranh thế giới thứ nhất làm gián đoạn xuất khẩu cam chanh của Italia. Năm 1917, nhà hóa học thực phẩm người Mỹ là James Currie phát hiện ra rằng một số biến thể của nấm Aspergillus niger có thể là các nguồn sản xuất acid citric có hiệu quả, từ đó phát triển ở quy mô công nghiệp bằng kĩ thuật này [51].
2.3.2. Cấu tạo của và tính chất của acid citric.
Acid citric là một acid hữu cơ yếu. Nó là một chất bảo quản tự nhiên và cũng được sử dụng để bổ sung vị chua cho thực phẩm hay các loại nước ngọt. Trong hóa sinh học, nó là tác nhân trung gian quan trọng trong chu trình acid citric và vì thế xuất hiện trong trao đổi chất của gần như mọi sinh vật. Nó được coi là tác nhân làm sạch tốt về mặt môi trường và đóng vai trò của chất chống oxy hóa [2].
Công thức cấu tạo:
Danh pháp IUPAC: Acid 2-hydroxypropan- 1,2,3-tricacboxylic
Tên khác: Acid 3-hydroxypentanedioic acid 3- cacboxylic Citrat hidro Acid citric có số INS: 330, ADI: CXĐ
Công thức phân tử: 𝐶6𝐻8𝑂7
Khối lượng phân tử 192,13g/mol [2].
Tính chất của axit citric
Ở nhiệt độ phòng, acid citric là chất bột kết tinh màu trắng, nó có thể tồn tại ở dạng khan (không chứa nước) hay dưới dạng ngậm một phân tử nước (monohydrat). Dạng khan kết tinh từ nước lạnh. Dạng monohydrat có thể chuyển hoá thành dạng khan khi đun nóng tới trên 74℃. Acid citric cũng hòa tan trong etanol khan tuyệt đối (76 phần acid citric trên mỗi phần etanol) ở 15℃ [2].
-Có vị chua đặc trưng
-Khối lượng phân tử: 192.13g/mol -Có dạng: tinh thể màu trắng - Nhiệt độ nóng chảy: 153℃ -Nhiệt độ sôi: 175℃
Về cấu trúc hóa học, acid citric có các tính chất của các acid cacboxylic khác. Khi bị nung nóng trên 175℃, nó bị phân hủy để giải phóng dioxid cacbon và nước [2].
2.3.3. Một số ứng dụng của acid citric
Năm 2007, tổng sản lượng sản xuất acid citric trên khắp thế giới là khoảng 1.700.000 tấn. Trên 50% sản lượng này được sản xuất tại Trung Quốc, Trên 50% được sử dụng như là chất tạo độ chua trong các loại đồ uống và khoảng 20% trong các ứng dụng thực phẩm khác, 20% cho các ứng dụng chất tẩy rửa và 10% cho các ứng dụng phi thực phẩm khác như hóa mỹ phẩm và công nghiệp hóa chất.
Acid citric không được sử dụng trực tiếp với vai trò là chất chống vi sinh vật. Nó thể hiện một số hoạt tính chống một số nấm mốc và vi khuẩn. Acid citric ở nồng độ 0,75% thể hiện khả năng ức chế nhẹ sự phát triển nhưng ức chế mạnh sự sinh tổng hợp các toxin của loài Aspergillus parasiticus. Với loài Aspergillus versicolor nồng
độ trên có thể kìm hãm sự phát triển nhưng để ức chế sự sinh tổng hợp các toxin thì chỉ cần nồng độ 0,25%. Trái lại, acid citric 0,75% không ảnh hưởng đến sự phát triển và sự tạo ra toxin của loài Penicillium expasum. Người ta nghiên cứu và thấy rằng acid citric có khả năng ức chế Samonella mạnh hơn acid lactic và acid hydrochloric [51].
Trong thực phẩm, acid citric được tìm thấy trong danh sách thành phần của nhiều sản phẩm thực phẩm. Acid citric được bổ sung vào thực phẩm, các loại đồ uống giúp tăng cường hương vị. Tạo vị chua và điều chỉnh độ ngọt của các loại nước uống đóng chai. Ngăn chặn độc đục, ức chế quá trình oxy hóa và kiểm soát độ pH trong các sản phẩm bia rượu. Với các sản phẩm bánh kẹo, acid citric giúp chống lại hiện tượng oxy hóa, ngăn chặn hiện tượng lại đường đồng thời bổ sung hương vị cho sản phẩm. Acid citric được thêm vào các sản phẩm đồ hộp như trái cây đóng hộp để cung cấp đủ độ chua, đảm bảo yêu cầu về vi sinh cũng như giữ được chất lượng sản phẩm kéo dài thời hạn sử dụng. Ngoài ra, để ức chế sự suy giảm màu sắc và hương vị gây ra bởi quá trình oxy hóa enzyme xúc tác kim loại thì acid citric được sử dụng kết hợp với các chất chống oxy hóa như acid ascorbic (mức độ sử dụng 0,1%- 0,3% với chất chống oxy hóa ở 100- 200ppm)
Trong ứng dụng làm chất tẩy rửa, acid citric có thể thay thế acid nitric trong công nghệ sinh học và công nghệ dược phẩm nhờ khả năng tạo phức với nhiều kim loại có tác dụng tích cực trong xà phòng và chất tẩy rửa để làm sạch ống dẫn. Acid citric là thành phần hoạt hóa trong một số dung dịch tẩy rửa nhà bếp và phòng tắm.Trên thị trường acid citric được bán thương mại như một chất khử trùng để loại bỏ cặn xà phòng, vết nước cứng,vôi, rỉ sét.
Trong việc làm đẹp, một số mỹ phẩm có chứa thành phần là acid citric giúp điều trị mụn trứng cá nhẹ, da sạm nám, nếp nhăn. Acid citric cũng là một cứu cánh tuyệt vời chó phái đẹp trong chăm sóc, cải thiện về vấn đề da, chống lão hóa.
Trong lĩnh vực dược phẩm, có thể tìm thấy trong thành phần của một số loại thuốc nhai, siro hoặc viên uống có acid citric. Acid citric đóng vai trò là bảo quản các thành phần hoạt động và được sử dụng để tăng cường hoặc che giấu mùi vị của các loại thuốc.
Acid citric dùng trong thực phẩm phải ở dạng kết tinh khan hoặc ngậm một phân tử nước, không màu, không mùi. Loại khan phải chứa không ít hơn 99,5% acid citric, 1g acid citric tan trong 0,5ml nước hoặc trong 2ml ethanol. Ở liều lượng cao (1380mg/kg thể trọng) trên chó không thấy hiện tượng tổn thương thận. Với chuột cống trắng, liều lượng 1,2% trong thức ăn hàng ngày, không ảnh hưởng tới máu và tác động nguy hại gì đến các bộ phận trong cơ thể, khả năng sinh sản,… mà chỉ hơi ảnh hưởng đến răng so với chuột đối chứng.
2.4. Tổng quan về chế phẩm hydroperoxide nano bạc
2.4.1. Công thức cấu tạo
Hydroperoxide hoặc hydroperoxit có công thức hóa học là 𝐻2𝑂2
Cấu trúc phân tử
Hydroperoxide có hình dạng xiên lệch, do lực đẩy giữa các liên kết đơn O-O trên nguyên tử oxy. Góc liên kết bị ảnh hưởng bởi liên kết hydro, tạo nên sự khác nhau giữa dạng tinh thể với dạng hơi, trong các tinh thể khoảng rộng [52].
Tên khác: Hydroperoxit, hydrogen peroxide Công thức phân tử: 𝐻2𝑂2
Trạng thái: rắn, lỏng, khí Mùi: mùi gắt
Độ hòa tan trong nước: hòa tan hoàn toàn Màu sắc: không màu, trong suốt
Độ pH = 2,5-3,5
Phân tử gam: 34,01g/mol Điểm sôi: 141℃ (414 K) Độ nhớt: 1,245Cp ở 20℃ [52].
2.4.2. Hydroperoxide sinh ra trong quá trình lên men lactic.
Tác dụng diệt khuẩn của hydroperoxide là do khả năng oxy hóa mạnh của nó trên tế bào vi khuẩn. Các lipid màng và các nhóm protein có thể bị oxy hóa. Hơn nữa, một số phản ứng hydroperoxide tạo ra oxy nguyên tử do đó tạo ra một môi trường yếm khí, không thích hợp cho một số loài vi sinh vật. Sự hình thành hydroperoxide: trong điều kiện có oxy, vi khuẩn axit lactic có thể tổng hợp hydroperoxide (H2O2). Trong trường hợp không có nguồn heme, vi khuẩn axit lactic không tạo ra catalase