Dung môi Nồng độ thường sử dụng (%)
Acid acetic 1 - 2 Acid formic 1 - 2 Acid lactic 1 - 2 Acid propionic 1 - 2 Acid clohydric 0,25 – 0,5 Acid citric 5 - 10 Acid glutamic 1 - 3 Acid ascorbic 1 - 2
24
Chitosan được xem như là một poly Cationic có khả năng bám dính vào bề mặt của các điện tích âm và có khả năng tạo phức hợp với ion kim loại.
Chitosan có độc tính rất thấp chỉ số D50= 16g/kg trọng lượng cơ thể, không gây độc trên súc vật thực nghiệm và người.
Chitosan phản ứng với acid đặc tạo muối khó tan, cho phản ứng màu tím khi tác dụng với Iod và acid sunfuric do đó có thể dùng phản ứng này để định tính chitosan.
1.3.4. Ứng dụng của chitosan
Chitosan có tính tạo gel, tạo màng, tính kháng khuẩn, kháng nấm... nên chitosan đã và đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực:
Trong nông nghiệp, chitosan được sử dụng để bọc hạt giống nhằm mục đích ngăn ngừa sự tấn công của nấm và vi khuẩn trong đất. Đồng thời nó cịn có tác dụng cố định phân bón, thuốc trừ sâu, tăng cường khả năng của hạt.
Viện Khoa Học Nông Nghiệp Miền Nam và Trung tâm Công Nghệ Sinh Học Thủy Sản cùng nghiên cứu tác dụng của chitosan đối với một số loại hạt dễ mất khả năng nảy mầm và góp phần thúc đẩy sinh trưởng, phát triển cây trồng ngồi đồng. Kết quả là có khả năng kéo dài thời gian sống và duy trì khả năng nảy mầm tốt của hạt giống cà chua và đậu cô ve sau thời gian bảo quản 9 – 12 tháng trong điều kiện bình thường [6].
Hiện nay, chitosan dùng làm thực phẩm tăng trưởng cho gà. Khi thêm 10% chitosan vào thức ăn cho gà làm gà thêm khỏe mạnh, phát triển nhanh, không độc hại và không để lại hậu quả nào.
Trong y học, chitosan được ứng dụng trong lĩnh vực y tế rất nhiều như: chữa bỏng, chăm sóc vết thương, dùng chỉ khâu da, làm da nhân tạo…và còn nhiều hướng đang nghiên cứu như: chống ung thư, tác động kích thích miễn dịch…Nhờ vào tính ưu việt của chitosan, cộng với đặc tính khơng độc, hợp với cơ thể, tự tiêu
hủy được, nên chitosan đã được ứng dụng rộng rãi và có hiệu quả trong kỹ nghệ bào chế dược phẩm, làm thuốc chữa bỏng, giảm đau, thuốc hạ cholesterol, thuốc chữa bệnh dạ dày, chống đông tụ máu, tăng sức đề kháng, chữa xương khớp và chống
25
được cả bệnh ung thư..Theo một số nhà khoa học thì chitosan có khả năng khống chế sự gia tăng của tế bào ung thư.
Hiện nay nước ta đã chế tạo được màng chữa tổn thương về da có tên là Vinachitin do các ngành khoa học thuộc Viện Hóa Học – Trung Tâm Khoa Học Tự Nhiên và Công Nghệ Quốc Gia cùng các bác sĩ Đại Học Y Khoa Hà Nội – Bộ y tế phối hợp nghiên cứu. Màng Vinachitin được dùng để chữa các vết thương ở diện rộng và tương đối sau. Chúng có khả năng hòa hợp sinh học rất cao và thúc đẩy việc gắn liền vết thương, chống mất nước, tăng khả năng tái tạo da và đặc biệt vết
thương không để lại sẹo [3].
Tại cuộc chiến Iraq vừa qua, Mỹ cũng đã sử dụng loại băng cứu thương kiểu mới, kỹ thuật cao, có thành phần cấu tạo bởi chất chitosan. So với các loại băng
thường, tốc độ cầm máu, tính sát khuẩn và thời gian lành mơ khi sử dụng loại băng
này có hiệu quả hơn gấp nhiều lần. Và từ lâu, một số chuyên gia ở Trung tâm Huyết Học thuộc Viện Hàn Lâm Y Học Nga cũng phát hiện, chitosan có thể ngăn chặn sự phát triển của chứng nhồi máu cơ tim và bệnh đột qụy [2].
Trong công nghiệp giấy, chitosan làm tăng độ bền cho giấy, chỉ cần thêm trọng lượng bằng 1% trọng lượng của giấy sẽ làm tăng lên gấp đôi độ bền của giấy khi ẩm ướt, tăng độ nét khi in.
Trong công nghiệp dệt, nhờ vào tính khơng tan trong nước của chitosan đã làm cho nó có khả năng hồ lên vải làm vải chống ẩm, ngồi tính khơng thấm nước vải sợi sau khi xử lý cịn có khả năng bắt lửa, cách nhiệt, chịu nắng tốt, chống mục. Chitosan có thể dùng để sản xuất bao bì chống ẩm, dụng cụ bảo hộ lao động trong sản xuất và nghiên cứu. Chitosan được dùng để hồ vảicó tác dụng cố định hình in hoa, ưu điểm là nó có thể thay thế được hồ tinh bột để làm cho vải hoa, tơ, sợi bền hơn, chịu được sự cọ xát, bề mặt bóng đẹp, chịu được acid và kiềm nhẹ.
Trong hóa mỹ phẩm, chitosan như một chất phụ gia để làm kem thoa mặt, thuốc làm mềm da, làm tăng khả năng hòa hợp sinh học giữa da và kem thuốc, chế tạo ra kem lột da mặt vì bản chất chiosan là cố định dễ dàng trên biểu bì da bởi những nhóm NH4+ thường được các nhà khoa học gắn với những chất lọc tia cực tím hay
26
những chất giữ nước. Vì vậy, chitosan trở thành gạch nối giữa hoạt chất của kem và da.
Trong công nghiệp xử lý nước, nhờ vào khả năng làm đông tụ các thể rắn lơ lửng giàu protein và nhờ khả năng kết dính tốt với các ion kim loại như: Pb, Hg... Do đó, chitosan được dử dụng để tẩy lọc nguồn nước thải công nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm.
Trong công nghệ thực phẩm, do chitosan là một polymer tự nhiên, khơng độc và rất an tồn với thực phẩm. Nó có những tính chất rất đặc trưng như có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống ẩm, tạo màng, có khả năng hấp thụ màu mà không hấp thụ mùi, hấp thụ một số kim loại nặng…do đó nó được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực công nghệ sản xuất.
Nhiều kết quả nghiên cứu đã được công bố trên thế giới về khả năng kết hộ của chitosan với các loại vật liệu tạo màng bao bọc sinh học không độc cũng như khả năng kéo dài thời gian bảo quản của nhiều đối tượng như rau quả tươi, thịt, cá, nước quả...của chitosan và dẫn xuất của nó.
Tác giả Đống Thị Anh Đào và các cộng sự (Khoa Cơng Nghệ Hóa Học Và Dầu Khí - Trường Đại Học Bách Khoa TP HCM) đã nghiên cứu chế tạo một số màng bán thấm polysaccaride như: CMC, chitosan dùng bao gói bảo quản nhãn trong mơi trường có nồng độ CO2 cao hơn mơi trường khí quyển. Kết quả là nhãn được bao gói bằng màng bán thấm vẫn giữ được giá trị thương phẩm sau 45 ngày bảo quản (kéo dài thời gian bảo quản nhãn lên gấp 3 - 9 lần so với cùng điều kiện bảo quản khơng có bao bì) [5].
Tác giả Bùi Văn Miên và Nguyễn Anh Trinh (Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Trường Đại Học Nông Lâm) đã nghiên cứu dùng chitosan tạo màng để bao gói thực phẩm. Màng chitosan có tính kháng khuẩn, tính giữ nước nên có thể dùng để bảo quản các thực phẩm tươi sống giàu đạm như: cá, thịt… Đồng thời, bổ sung các chất phụ gia (Etylen Glycol- EG, Polyethylen Glycol - PEG) để tăng tính dẻo dai và đàn hồi cho màng. Các tác giả đã ứng dụng màng này trong bao gói xúc xích thì thấy
27
rằng ngồi việc giúp cho sản phẩm xúc xích có hình dáng đẹp, màng chitosan cịn có tác dụng đặc biệt là không làm mất màu và mất mùi đặc trưng của xúc xích [9]. Từ thành công trên, các tác giả này cũng nghiên cứu dùng vỏ bọc chitosan bảo quản các loại thủy sản tươi và khô. Bảo quản cá tươi bằng chitosan sẽ hạn chế được hiện tượng mất nước và tổn thất chất dinh dưỡng của cá khi cấp đông và sau khi rã đông. Đặc biệt, khi nấu cá đã được bảo quản bằng chitosan thì thấy chitosan khơng làm thay đổi mùi vị của sản phẩm. Đối với thủy sản khô như: cá khơ, cá mực… thì tiến hành pha dung dịch chitosan 2% trong dung dịch acid acetic 1,5% sau đó nhúng cá khô và mực khô vào dung dịch được pha, làm khơ bằng cách sấy ở nhiệt độ 300C có quạt gió. Sản phẩm thu được có thể bảo quản tốt ở nhiệt độ bình thường. Tùy theo độ ẩm của cá và mực khơ mà sản phẩm có thời gian bảo quản khác nhau, độ ẩm càng thấp thì thời gian bảo quản càng dài. Với độ ẩm 26 - 30%, cá khô bảo quản được 83 ngày, mực khơ 85 ngày; cịn độ ẩm 41- 45% thì cá khơ giữ được 17 ngày, mực khô giữ được 19 ngày.
Qua nghiên cứu của Châu Văn Minh và các cộng sự thuộc Viện Hóa Học các hợp chất tự nhiên, Trung tâm khoa học tự nhiên và Công Nghệ Quốc Gia đã điều chế được chế phẩm BQ-1 với nguyên liệu chính là chitosan có tác dụng bảo quản quả tươi (cà chua, nho, vải...) rất tốt. Chế phẩm này có tác dụng chống mốc, chống sự phá hủy của một số loại nấm men, vi sinh vật gram âm trên các loại hoa quả. Từ kết quả nhận được Châu Văn Minh tiếp tục thử nghiệm khả năng bảo quản thực phẩm tươi sống của BQ-1 (thịt bò, thịt lợn, trứng gà tươi). Nhờ khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây thối nên kéo dài thời gian sử dụng của sản phẩm trong một thời gian nhất đinh [11], [12].
Nhóm tác giả Jia và cộng sự (2007) đã nghiên cứu khả năng kiểm soát bệnh sau thu hoạch của cà chua đã chỉ ra rằng khi hòa tan chitosan 0,5% trong acid HCl 1% thì có khả năng làm giảm đáng kể nấm mốc màu xám và mốc màu xanh do
B.cinerea và P.expansum trong quả cà chua khi bảo quản ở 250C [19].
Chitosan có tình kháng khuẩn và hạn chế q trình oxy hóa lipid nên được dùng để bảo quản thịt nhằm hạn chế quá trình hư hỏng của thịt (Kamil và cộng sự, 2002;
28
No và cộng sự, 2002). Đặc biệt rất phù hợp để bảo quản các sản phẩm khô, sản phẩm ăn liền. Các mẫu thịt bò quay được nhúng vào dung dịch chitosan (0,5-1%), sau đó đóng gói và bảo quản lạnh ở 40C thì lượng vi khuẩn Listeria monocytogenes giảm đáng kể so với mẫu không xử lý chitosan. Đối với sản phẩm thịt bò tẩm gia vị, kết quả nghiên cứu của Youn và cộng sự (2002) cũng cho thấy chất lượng của thịt bị tẩm gia vị có bổ sung 1% chitosan (120kDa, 85%DD) hòa trong acid lactic 0,3% được cải thiện đáng kể [18].
Chunprasert và cộng sự (2004) đã kết hợp chitosan với các loại bao bì như
LLDPE (Linear low density polyethlene) và PE (polyethylene) để bảo quản quả na.
Na sau khi nhúng vào dung dịch chitosan 0,5% và 1% được bao gói riêng từng quả bằng hai loại bao bì trên sau đó đem bảo quản ở 130C, độ ẩm khơng khí 95%. Kết
quả cho thấy bao gói bằng bao PE rất có hiệu quả trong việc giảm hao hụt trọng
lượng, kéo dài quá trình chín và giữ được màu sắc của vỏ sau 12 ngày bảo quản
[21].
Nhiều kết quả nghiên cứu đã được công bố trên thế giới về khả năng kéo dài thời gian bảo quản của nhiều loại rau quả tươi, thịt, nước quả... của chitosan và dẫn xuất của nó (Roller và Covill, 1999; Sagoo và cộng sự, 2002; Shahidi và cộng sự, 1999 và Ali-Khateeb, 2003). Chitosan được sử dụng để bảo quản quả tươi (đào, lê, kiwi, dưa chuột, dâu tây , cà chua, vải, xồi...). Chitosan có khả năng tạo màng rất tốt và màng chitosan là màng bán thấm nên có khả năng làm thay đổi thành phần các chất khí trong mơi trường bảo quản. Do nó tạo ra rào cản hạn chế sự cung cấp oxy trên bề mặt quả và hàm lượng CO2 bên trong màng tăng lên nên quá trình hơ hấp của rau quả bị ức chế và hạn chế quá trình biến nâu của quả. Vải và nhãn là những loại quả có giá trị kinh tế cao nhưng có thời gian bảo quản rất ngắn ở điều kiện bình thường (Jiang, 2001; Jiang, 2005) và chúng bị giảm giá tri nhanh do sự biến nâu ở vỏ. Màu của vỏ quả nhãn và vải là do hợp chất phenol (chủ yếu là anthocyanin) trên vỏ quyết định. Polyphenol oxydase oxy hóa các hợp chất phenol nên gây sự biến nâu của vỏ. Màng chitosan hạn chế lượng oxy qua màng nên q trình hơ hấp chậm dần, q trình oxy hóa các hợp chất phenol giảm đi (Jiang, 2005). Sử dụng chitosan nồng độ
29
2% có hiệu quả tốt nhất để kiểm sốt sự biến nâu và kéo dài thời gian bảo quản của vải và nhãn ở 2 0C, độ ẩm 90-95% (Jiang và Li, 2001, Jiang và cộng sự, 2005) [18]. Nhiều tác giả trong nước cũng khác cũng có những nghiên cứu dùng màng chitosan để bảo quản trái cây như: sử dụng chitosan trong bảo quản cam ở Việt Nam của nhóm tác giả Lê Doãn Diên và các cộng sự và với đề tài này họ có thể bảo quản cam lên đến 42 ngày mà trạng thái của cam vẫn đạt mức thương phẩm; hay đề tài sinh viên của Phạm Hồng Ngọc Thùy bảo quản xoài sau thu hoạch bằng chitosan và phụ gia đã được đánh giá cao; đề tài tốt nghiệp đại học của Phạm Văn Chí bảo quản quýt bằng chitosan.
Chitosan không chỉ có hiệu quả khi bảo quản nguyên quả tươi mà cịn có hiệu quả khi bảo quản quả cắt lát như thanh long, chuối, xồi, cà rốt. vì các loại quả cát lát rất dễ hư hỏng và thời gian bảo quản ngắn. Thanh long cắt lát có thể bảo quản trong 7 ngày ở 80C sau khi nhúng vào chitosan 1% (MW = 12,36 kDa, DD = 95 – 98%). Sau 7 ngày bảo quản ở 80C thì hàm lượng ẩm của các lát thanh long là 70,4 – 78,9%. Các lát xoài được xử lý trong dung dịch chitosan 1%, bảo quản ở 60C thì hạn chế sự mất nước và làm chậm sự biến đổi về màu sắc và mùi vị, làm tăng hàm lượng chất rắn hịa tan và hàm lượng vitamin C và vì vậy kéo dài thời gian bảo quản của xoài cát lát lên 7 ngày (Chien và cộng sự, 2006 & 2007) [18].
Chitosan có khả năng hấp phụ các chất màu, không hấp phụ mùi nên được ứng dụng trong khử màu nước uống.
Chitosan với bản chất là một polyme dương, có khả năng “bắt giữ” các keo âm trong dịch quả, bia, rượu vang, nước giải khát, nên chúng được sử dụng như một chất trợ lọc mang lại hiệu quả cao.
Ngồi ra, chitosan cịn có vai trị như một chất phụ gia an toàn đối với thực phẩm. Sở thương mại Hà Nội, Viện dinh dưỡng, Viện Hóa Học và Hội khoa học kỹ thuật an tồn thực phẩm hợp tác nghiên cứu sản xuất ra phụ gia chitosan-PDP (có polyphosphate) thay thế hàn the – một chất tạo độ dẻo dai, giòn chắc đã bị cấm sử dụng [16].
30
CHƯƠNG 2
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP
31
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2.1.1. Cà chua 2.1.1. Cà chua
Cà chua có tên tiếng Anh là: tomato
Cà chua sử dụng cho quá trình nghiên cứu này là loại cà chua hồng. Các giống
này: quả có hình dạng quả hồng, không chia múi, thịt quả đặc, lượng đường trong quả cao, năng suất và khả năng chống chịu tốt. Để làm thí nghiệm có hiệu quả thường chọn những quả bóng, cứng chắc, màu hồng nhạt hơi xanh để làm thí nghiệm. Quả phải đồng đều về độ chín, màu sắc, hình dạng, kích thước, quả khơng bị khuyết tật, không bị hư hỏng. Cà chua được mua từ chợ Đầm, rồi chuyển về phịng thí nghiệm Bộ mơn Cơng Nghệ Thực Phẩm thuộc trường Đại Học Nha Trang.
2.1.2. Chitosan
Chitosan được cung cấp bởi Viện Công Nghệ Sinh Học Và Môi Trường của Trường Đại Học Nha Trang.
Đặc điểm của chitosan sử dụng nghiên cứu như sau:
Màu sắc, trạng thái : dạng bột, màu trắng ngà Độ ẩm : 11,15%
Độ deacetyl : 81,2% Độ tan (trong axit axetic) : > 99% Hàm lượng khoáng : 99,67%
Đây là loại chitosan có khả năng tạo màng tốt hơn, có tác dụng bảo vệ thực phẩm cao.
2.1.3. Hóa chất
Để thực hiên nội dung nghiên cứu này tôi đã sử dụng các loại hóa chất: - Acia acetic
- Acid lactic - Acid citric
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 2.2.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
32
2.2.1.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát
Acid citric 1%
Nhiệt độ phòng Nhiệt độ lạnh
Xử lý dung dịch chitosan pha trong các dung môi
ĐC Acid acetic 1% Acid lactic 1%
Làm khô
Kiểm tra chất lượng Nguyên liệu
Phân loại
Xác định các chỉ tiêu ban đầu