Đánh Giá Tác Dụng Kháng Khuẩn Của Màng Axit Polylactic – Nisin Và Khả Năng Ứng Dụng Trong Bảo Quản Thực Phẩm

• Tác giả: Phạm Thị Thu Phương
• Người hướng dẫn: PGS. Lê Thanh Bình
• Trường học: Viện Hàn Lâm Khoa Học Và Đào Tạo Và Công Nghệ Việt Nam
• Chuyên ngành: Vi Sinh Vật Học
• Đề tài: Đánh Giá Tác Dụng Kháng Khuẩn Của Màng Axit Polylactic – Nisin Trong Bảo Quản Thực Phẩm
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

• MỞ ĐẦU
• 1. HIỆN TRẠNG VÀ XU HƢỚNG NGHIÊN CỨU BAO BÌ THỰC PHẨM KHÁNG KHUẨN VÀ PHÂN HỦY SINH HỌC
• 2. LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU VỀ NISIN
• 3. CẤU TRÚC CỦA NISIN
• 4. CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA NISIN

I. Tổng Quan Màng Axit Polylactic PLA Nisin Bảo Quản Thực Phẩm

An toàn vệ sinh thực phẩm và nhu cầu thực phẩm chất lượng cao, tươi ngon là vấn đề cấp thiết. Xu hướng "đóng gói tích cực" với bao bì kháng khuẩn ra đời để đáp ứng. Đóng gói tích cực tương tác giữa vật liệu, thực phẩm và môi trường, kéo dài thời gian bảo quản, tăng độ an toàn, giữ chất lượng và cảm quan. Nghiên cứu tập trung vào chất bảo quản sinh học và vật liệu thay thế polymer dầu mỏ, giảm ô nhiễm. Nisin, một bacteriocin, được quan tâm trong bảo quản. Nó ức chế vi sinh vật gây bệnh, gây hỏng thực phẩm, và được coi là an toàn (GRAS). Nisin được dùng để bảo quản thực phẩm ở hơn 50 quốc gia (E234). Nó khắc phục nhược điểm của hóa chất, kháng sinh và chiếu xạ. Axit polylactic (PLA), một polymer phân hủy sinh học, được tổng hợp từ axit L-lactic từ lên men vi sinh vật. PLA thay thế polymer dầu mỏ và thân thiện môi trường. Mục tiêu là tạo bao bì kháng khuẩn, phân hủy sinh học từ polymer sinh học và chất kháng khuẩn nguồn sinh học, giải pháp phát triển bền vững. Nghiên cứu này đánh giá tác dụng kháng khuẩn của màng PLA-Nisin và khả năng ứng dụng trong bảo quản thực phẩm.

1.1. Vai trò của Màng PLA Nisin trong Kéo Dài Thời Hạn Sử Dụng

Màng PLA-Nisin có tiềm năng lớn trong việc kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm. Bằng cách kết hợp khả năng phân hủy sinh học của PLA với tác dụng kháng khuẩn của Nisin, màng này giúp giảm thiểu sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm, từ đó bảo quản thực phẩm được lâu hơn mà không cần đến các chất bảo quản hóa học độc hại. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các sản phẩm tươi sống, dễ bị hỏng trong quá trình vận chuyển và lưu trữ. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng màng PLA-Nisin có thể được ứng dụng trong bảo quản nhiều loại thực phẩm khác nhau, từ sản phẩm thịt đến sản phẩm sữa và sản phẩm rau quả.

1.2. Nisin Chất Phụ Gia Thực Phẩm Tự Nhiên An Toàn Hiệu Quả

Nisin là một phụ gia thực phẩm tự nhiên được sản xuất bởi vi khuẩn Lactococcus lactis. Điểm đặc biệt của Nisin là tính an toàn cao, đã được các tổ chức y tế và thực phẩm hàng đầu thế giới công nhận. Nisin có khả năng ức chế sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn Gram dương gây hại, trong đó có các vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm nghiêm trọng như Listeria monocytogenes và Staphylococcus aureus. Cơ chế tác động của Nisin là tạo lỗ trên màng tế bào vi khuẩn, làm rò rỉ các chất cần thiết cho sự sống và cuối cùng tiêu diệt vi khuẩn.

II. Thách Thức Bảo Quản Vi Khuẩn Gây Bệnh và Hỏng Thực Phẩm

Thực phẩm đối mặt với nguy cơ mất an toàn vệ sinh và cần đáp ứng nhu cầu chất lượng cao, tươi ngon. Các loại vi khuẩn gây bệnh và hỏng thực phẩm, như Clostridium, Bacillus, Staphylococcus, là mối lo ngại lớn. Chúng làm giảm chất lượng thực phẩm, gây ngộ độc, ảnh hưởng đến sức khỏe. Bảo quản thực phẩm truyền thống thường dùng hóa chất, kháng sinh, có thể gây hại. Vì vậy, cần giải pháp bảo quản an toàn, hiệu quả, thân thiện môi trường. Màng PLA-Nisin có tiềm năng giải quyết vấn đề này, ức chế vi khuẩn, kéo dài thời hạn sử dụng, bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng. Điều này phù hợp với xu hướng sử dụng phụ gia thực phẩm tự nhiên và giảm thiểu tác động đến môi trường.

2.1. Ảnh Hưởng của Vi Khuẩn Gây Bệnh Đến An Toàn Thực Phẩm

Vi khuẩn gây bệnh là một trong những nguyên nhân hàng đầu gây ra các vụ ngộ độc thực phẩm trên toàn thế giới. Các loại vi khuẩn như Salmonella, E. coli và Listeria có thể xâm nhập vào thực phẩm trong quá trình sản xuất, chế biến và bảo quản. Việc tiêu thụ thực phẩm nhiễm vi khuẩn gây bệnh có thể dẫn đến các triệu chứng như buồn nôn, tiêu chảy, sốt và thậm chí tử vong ở những người có hệ miễn dịch yếu. Do đó, việc kiểm soát và ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh trong thực phẩm là vô cùng quan trọng.

2.2. Tác Động của Vi Khuẩn Hỏng Lên Chất Lượng Cảm Quan Thực Phẩm

Ngoài vi khuẩn gây bệnh, các loại vi khuẩn hỏng cũng gây ảnh hưởng lớn đến chất lượng cảm quan thực phẩm. Vi khuẩn hỏng có thể làm thay đổi màu sắc, mùi vị và cấu trúc của thực phẩm, khiến chúng trở nên kém hấp dẫn và không thể tiêu thụ được. Ví dụ, vi khuẩn lactic có thể làm chua sữa, nấm mốc có thể làm mốc bánh mì và các loại rau quả, và vi khuẩn proteolytic có thể làm thối rữa thịt. Việc kiểm soát vi sinh vật hỏng là rất quan trọng để duy trì chất lượng thực phẩm và giảm thiểu lãng phí.

III. Phương Pháp Đánh Giá Tác Dụng Kháng Khuẩn Của Màng PLA Nisin

Đánh giá tác dụng kháng khuẩn của màng PLA-Nisin đòi hỏi phương pháp khoa học. Đầu tiên, cần xác định nồng độ Nisin tối ưu trong màng PLA để đạt hiệu quả cao nhất. Tiếp theo, thực hiện thử nghiệm trên các chủng vi khuẩn gây bệnh và vi khuẩn hỏng phổ biến. Phương pháp bao gồm: đo khả năng ức chế vi khuẩn (đường kính vòng vô khuẩn), đánh giá ảnh hưởng đến sinh trưởng vi khuẩn (đếm số lượng vi khuẩn theo thời gian), và quan sát phản ứng của vi khuẩn với màng. Thử nghiệm được thực hiện trong điều kiện khác nhau (nhiệt độ, độ ẩm) để đánh giá độ ổn định. Kết quả giúp xác định hiệu quả kháng khuẩn, từ đó ứng dụng vào bảo quản thực phẩm.

3.1. Xác Định Nồng Độ Nisin Tối Ưu trong Màng Axit Polylactic

Việc xác định nồng độ Nisin tối ưu trong màng PLA là một bước quan trọng trong quá trình nghiên cứu. Nồng độ Nisin quá thấp có thể không đủ để ức chế sự phát triển của vi khuẩn, trong khi nồng độ quá cao có thể ảnh hưởng đến các tính chất khác của màng PLA như độ bền cơ học và khả năng phân hủy sinh học. Để xác định nồng độ Nisin tối ưu, các nhà nghiên cứu thường tiến hành các thử nghiệm với các nồng độ khác nhau và đánh giá tác dụng kháng khuẩn của màng PLA trên các chủng vi khuẩn mục tiêu.

3.2. Thử Nghiệm Kháng Khuẩn Đánh Giá Khả Năng Ức Chế Vi Khuẩn

Thử nghiệm kháng khuẩn là một phương pháp quan trọng để đánh giá khả năng ức chế vi khuẩn của màng PLA-Nisin. Trong thử nghiệm này, màng PLA-Nisin được đặt trên môi trường thạch đã cấy sẵn các chủng vi khuẩn mục tiêu. Sau một thời gian ủ, khu vực xung quanh màng PLA-Nisin sẽ hình thành một vòng vô khuẩn nếu màng có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn. Đường kính của vòng vô khuẩn được đo để định lượng tác dụng kháng khuẩn của màng. Thử nghiệm này có thể được thực hiện với nhiều loại vi khuẩn gây bệnh và vi khuẩn hỏng khác nhau để đánh giá phổ kháng khuẩn của màng PLA-Nisin.

3.3 Phương pháp đánh giá tính chất cơ học của màng PLA

Để đánh giá độ bền và tính chất cơ học của màng PLA, một số phương pháp thường được sử dụng bao gồm: đo độ bền kéo, độ giãn dài và độ cứng của màng. Các thử nghiệm này giúp xác định khả năng chịu lực và độ dẻo dai của màng PLA, đảm bảo rằng màng có thể chịu được các điều kiện khắc nghiệt trong quá trình bảo quản và vận chuyển thực phẩm.

IV. Ứng Dụng Bảo Quản Nem Chua và Bánh Cốm Bằng Màng PLA Nisin

Nghiên cứu ứng dụng màng PLA-Nisin để bảo quản nem chua và bánh cốm, hai sản phẩm truyền thống Việt Nam. Nem chua dễ bị hỏng do vi khuẩn lactic, bánh cốm dễ bị mốc. Màng PLA-Nisin giúp kiểm soát vi sinh vật, kéo dài thời gian bảo quản. Thử nghiệm: so sánh mẫu nem chua và bánh cốm được bảo quản bằng màng PLA-Nisin với mẫu đối chứng (bao bì thông thường). Đánh giá: đo số lượng vi khuẩn/nấm mốc, đánh giá chất lượng cảm quan (màu, mùi, vị, cấu trúc) theo thời gian. Kết quả cho thấy màng PLA-Nisin hiệu quả trong việc ức chế vi sinh vật, giữ chất lượng thực phẩm tốt hơn.

4.1. Hiệu Quả của Màng PLA Nisin trong Kiểm Soát Vi Sinh Vật ở Nem Chua

Nem chua là một sản phẩm lên men truyền thống của Việt Nam, có hương vị đặc trưng và được nhiều người yêu thích. Tuy nhiên, nem chua cũng dễ bị hỏng do sự phát triển của vi khuẩn lactic và nấm mốc. Màng PLA-Nisin có thể giúp kiểm soát vi sinh vật trong nem chua bằng cách ức chế sự phát triển của vi khuẩn gây hỏng và kéo dài thời gian bảo quản của sản phẩm. Thử nghiệm đã chứng minh rằng màng PLA-Nisin có hiệu quả trong việc giảm số lượng vi khuẩn lactic và nấm mốc trong nem chua, giúp duy trì chất lượng cảm quan của sản phẩm lâu hơn.

4.2. Khả Năng Ngăn Ngừa Nấm Mốc của Màng PLA Nisin trên Bánh Cốm

Bánh cốm là một loại bánh ngọt truyền thống của Việt Nam, được làm từ cốm và nhân đậu xanh. Bánh cốm dễ bị mốc do độ ẩm cao và điều kiện bảo quản không tốt. Màng PLA-Nisin có khả năng ngăn ngừa nấm mốc trên bánh cốm bằng cách tạo ra một lớp bảo vệ kháng khuẩn xung quanh sản phẩm. Thử nghiệm đã cho thấy rằng màng PLA-Nisin có thể làm giảm đáng kể sự phát triển của nấm mốc trên bánh cốm, giúp kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng thực phẩm của sản phẩm.

V. Nghiên Cứu Khả Năng Phân Hủy Sinh Học Của Màng PLA Nisin

Khả năng phân hủy sinh học của màng PLA-Nisin là một yếu tố quan trọng để đảm bảo tính thân thiện với môi trường. Nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá tốc độ phân hủy của màng trong các điều kiện môi trường khác nhau, như đất, nước và điều kiện ủ compost. Các phương pháp đánh giá bao gồm: đo sự thay đổi về khối lượng, cấu trúc và thành phần hóa học của màng theo thời gian. Kết quả giúp xác định khả năng phân hủy sinh học thực tế của màng, từ đó đánh giá tác động đến môi trường và tiềm năng sử dụng trong bao bì thực phẩm bền vững. Các nghiên cứu chỉ ra màng axit polylactic có khả năng phân hủy tốt trong môi trường tự nhiên.

5.1. Đo Lường Tốc Độ Phân Hủy Sinh Học của Màng PLA Nisin trong Đất

Đo lường tốc độ phân hủy sinh học của màng PLA-Nisin trong đất là một phương pháp quan trọng để đánh giá khả năng phân hủy tự nhiên của màng trong môi trường đất. Quá trình này thường được thực hiện bằng cách chôn màng PLA-Nisin trong đất và theo dõi sự thay đổi về khối lượng và cấu trúc của màng theo thời gian. Tốc độ phân hủy sinh học được đo bằng cách xác định lượng carbon dioxide (CO2) được giải phóng trong quá trình phân hủy, cũng như bằng cách quan sát sự thay đổi về hình dạng và kích thước của màng.

5.2. Đánh Giá Khả Năng Phân Hủy của Màng PLA Nisin trong Môi Trường Nước

Đánh giá khả năng phân hủy của màng PLA-Nisin trong môi trường nước là một phương pháp quan trọng để xác định tác động của màng đến môi trường nước sau khi thải bỏ. Quá trình này thường được thực hiện bằng cách ngâm màng PLA-Nisin trong nước và theo dõi sự thay đổi về khối lượng và cấu trúc của màng theo thời gian. Các yếu tố như nhiệt độ, độ pH và sự hiện diện của vi sinh vật trong nước có thể ảnh hưởng đến tốc độ phân hủy của màng. Kết quả đánh giá khả năng phân hủy trong môi trường nước cung cấp thông tin quan trọng để đánh giá tính thân thiện với môi trường của màng PLA-Nisin.

VI. Kết Luận Triển Vọng Màng PLA Nisin Giải Pháp Bảo Quản Tương Lai

Màng PLA-Nisin có tiềm năng lớn trong bảo quản thực phẩm. Nó kết hợp tác dụng kháng khuẩn của Nisin và khả năng phân hủy sinh học của PLA, mang đến giải pháp an toàn, hiệu quả, thân thiện môi trường. Nghiên cứu tiếp theo: tối ưu hóa nồng độ Nisin, cải thiện tính chất cơ học màng, mở rộng ứng dụng cho nhiều loại thực phẩm khác. Màng PLA-Nisin hướng đến bao bì thực phẩm bền vững, góp phần bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và giảm ô nhiễm môi trường. Cần thúc đẩy ứng dụng màng PLA-Nisin trong ngành công nghiệp thực phẩm để tạo ra sản phẩm an toàn, chất lượng cao.

6.1. Hướng Nghiên Cứu Phát Triển Màng PLA Nisin trong Tương Lai

Trong tương lai, hướng nghiên cứu phát triển màng PLA-Nisin sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa thành phần và cấu trúc của màng để nâng cao hiệu quả kháng khuẩn, cải thiện tính chất cơ học và tăng tốc độ phân hủy sinh học. Các nhà nghiên cứu cũng sẽ tập trung vào việc mở rộng ứng dụng của màng PLA-Nisin cho nhiều loại thực phẩm khác nhau, đồng thời tìm kiếm các phương pháp sản xuất màng PLA-Nisin với chi phí thấp hơn để tăng tính cạnh tranh trên thị trường.

6.2. Chính Sách Hỗ Trợ Phát Triển và Ứng Dụng Màng PLA Nisin

Để thúc đẩy sự phát triển và ứng dụng rộng rãi của màng PLA-Nisin, cần có sự hỗ trợ từ các chính sách của nhà nước. Các chính sách này có thể bao gồm việc khuyến khích các doanh nghiệp sử dụng màng PLA-Nisin trong sản xuất và bảo quản thực phẩm, hỗ trợ các dự án nghiên cứu và phát triển màng PLA-Nisin, và tạo ra các tiêu chuẩn và quy định về việc sử dụng màng PLA-Nisin trong ngành công nghiệp thực phẩm.

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh thực phẩm hiện đại đối mặt với thách thức nghiêm trọng về an toàn vệ sinh và nhu cầu ngày càng cao về chất lượng, độ tươi ngon cũng như khả năng cung ứng toàn cầu, việc phát triển các giải pháp bảo quản thực phẩm hiệu quả và thân thiện môi trường trở nên cấp thiết. Theo ước tính, hơn 50 quốc gia đã sử dụng nisin như một chất phụ gia an toàn (E234) trong bảo quản thực phẩm, nhờ khả năng kháng khuẩn rộng và tính an toàn cao. Luận văn này tập trung nghiên cứu và đánh giá tác dụng kháng khuẩn của màng axit polylactic (PLA) kết hợp với nisin, đồng thời khảo sát khả năng phân hủy sinh học và ứng dụng trong bảo quản thực phẩm lên men (nem chua) và bánh cốm tại Việt Nam.

Mục tiêu nghiên cứu cụ thể gồm: đánh giá khả năng kháng khuẩn và phân hủy sinh học của màng PLA – nisin; nghiên cứu điều kiện và thời gian bảo quản màng; ứng dụng màng trong bảo quản thực phẩm. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi từ năm 2013 đến 2014, tại các phòng thí nghiệm của Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, với các mẫu thực phẩm tiêu biểu của Việt Nam. Kết quả nghiên cứu góp phần phát triển vật liệu bao bì sinh học có tính kháng khuẩn, thân thiện môi trường, đồng thời nâng cao chất lượng và an toàn thực phẩm, đáp ứng xu hướng đóng gói tích cực (active packaging) trong ngành công nghiệp thực phẩm.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: (1) Lý thuyết về bacteriocin, đặc biệt là nisin – một peptide kháng khuẩn thuộc nhóm lantibiotic, có khả năng ức chế vi khuẩn Gram dương gây hại trong thực phẩm; (2) Lý thuyết về polymer sinh học phân hủy, trong đó axit polylactic (PLA) được tổng hợp từ axit L-lactic lên men vi sinh vật, có khả năng phân hủy sinh học và thay thế các polymer dầu mỏ truyền thống.

Các khái niệm chính bao gồm: bacteriocin, nisin, axit polylactic (PLA), màng bao bì sinh học, khả năng kháng khuẩn, phân hủy sinh học, đóng gói tích cực, vi khuẩn Gram dương và Gram âm, hoạt tính kháng khuẩn, và cơ chế tác động của nisin qua tương tác với lipid II trên màng tế bào vi khuẩn.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính là các mẫu màng PLA – nisin được tổng hợp trong phòng thí nghiệm, cùng với các chủng vi sinh vật kiểm định như Lactobacillus plantarum JCM1149, Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Listeria monocytogenes và Escherichia coli O157:H7. Phương pháp phân tích bao gồm:

• Tạo màng PLA – nisin bằng phương pháp hòa tan PLA trong methylene chloride, phối trộn với nisin dạng bột, đổ khuôn và bay hơi dung môi.
• Xác định hoạt tính kháng khuẩn bằng phương pháp khuếch tán trên môi trường thạch bán lỏng và đo vòng vô khuẩn.
• Đánh giá khả năng phân hủy sinh học qua thí nghiệm chôn lấp màng trong đất tự nhiên, theo dõi trọng lượng và quan sát bề mặt bằng kính hiển vi điện tử quét.
• Thí nghiệm ứng dụng bảo quản thực phẩm nem chua và bánh cốm, đánh giá cảm quan và vi sinh vật theo thời gian bảo quản.
• Timeline nghiên cứu kéo dài khoảng 1 năm, từ tổng hợp vật liệu, đánh giá tính chất, đến ứng dụng thực tế.

Cỡ mẫu màng tạo ra và số lượng mẫu vi sinh vật kiểm định đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy của kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Ảnh hưởng của dung môi và tỷ lệ thành phần đến màng PLA – nisin: Methylene chloride được lựa chọn làm dung môi tối ưu thay vì chloroform do tạo màng dẻo, trong, dai và có hoạt tính kháng khuẩn cao hơn (vòng vô khuẩn 9 mm so với 5 mm). Tỷ lệ methylene chloride 25 ml và PLA 0,75 g trên diện tích đĩa petri 176,625 cm² cho màng có hoạt tính kháng khuẩn tốt nhất với vòng vô khuẩn 8-9 mm.

2. Hoạt tính kháng khuẩn của màng PLA – nisin: Màng có khả năng ức chế mạnh các vi khuẩn Gram dương như Bacillus cereus (vòng vô khuẩn 26 mm), Staphylococcus aureus (17 mm), Listeria monocytogenes (15 mm), nhưng không có tác dụng với vi khuẩn Gram âm như E. coli O157:H7. Trong môi trường dịch thể, nisin giải phóng từ màng đã tiêu diệt hoàn toàn B. cereus sau 16 giờ, trong khi mẫu đối chứng số lượng vi khuẩn tăng lên đến 1,5 x 10¹⁰ CFU/ml.

3. Khả năng phân hủy sinh học của màng PLA – nisin: Sau 3 tháng chôn lấp trong đất, màng phân hủy trên 50%, với bề mặt xuất hiện các vết rỗ, vỡ vụn rõ rệt. Sau 6 tháng, màng gần như phân hủy hoàn toàn (trên 85%). Đây là minh chứng cho tính thân thiện môi trường của vật liệu.

4. Ảnh hưởng của điều kiện bảo quản đến hoạt tính kháng khuẩn: Màng PLA – nisin bảo quản ở 4-10 °C duy trì hoạt tính kháng khuẩn ổn định trong 3 tháng (giảm dưới 10%), trong khi bảo quản ở 32 °C hoạt tính giảm nhanh hơn, giảm khoảng 40% sau 6 tháng. Hoạt tính kháng khuẩn giảm theo thời gian nhưng vẫn duy trì hiệu quả ức chế vi khuẩn Gram dương trong vòng 15 ngày bảo quản.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc sử dụng methylene chloride làm dung môi tạo màng PLA – nisin không chỉ đảm bảo tính chất cơ lý mà còn duy trì hoạt tính kháng khuẩn của nisin, phù hợp với tiêu chuẩn FDA. Hoạt tính kháng khuẩn mạnh mẽ đối với vi khuẩn Gram dương phù hợp với cơ chế tác động đặc hiệu của nisin qua tương tác với lipid II trên màng tế bào, trong khi vi khuẩn Gram âm được bảo vệ bởi lớp màng ngoài lipopolysaccharide.

Khả năng phân hủy sinh học của màng PLA – nisin được xác nhận qua thí nghiệm chôn lấp, phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về PLA, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường do bao bì nhựa truyền thống. Việc duy trì hoạt tính kháng khuẩn trong điều kiện bảo quản lạnh cho thấy màng phù hợp với các chuỗi cung ứng thực phẩm hiện đại.

So sánh với các nghiên cứu trước đây, màng PLA – nisin tạo ra có hoạt tính kháng khuẩn tương đương hoặc vượt trội, đồng thời giải phóng nisin từ từ, đảm bảo hiệu quả bảo quản kéo dài. Ứng dụng thực tế trên nem chua và bánh cốm cho thấy màng giúp kéo dài thời gian bảo quản, giữ nguyên cảm quan và an toàn vi sinh.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Phát triển quy trình sản xuất màng PLA – nisin quy mô công nghiệp: Tối ưu hóa tỷ lệ PLA và methylene chloride, duy trì nhiệt độ tạo màng khoảng 37 °C để đảm bảo hoạt tính kháng khuẩn và tính chất cơ lý. Thời gian thực hiện dự kiến 12-18 tháng, chủ thể: các doanh nghiệp sản xuất bao bì sinh học.

2. Ứng dụng màng PLA – nisin trong bảo quản thực phẩm lên men và thực phẩm tươi: Ưu tiên sử dụng cho các sản phẩm có hệ vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn Gram dương như nem chua, phomat, thịt tươi. Mục tiêu kéo dài thời gian bảo quản ít nhất 15 ngày ở nhiệt độ phòng hoặc lạnh.

3. Xây dựng hướng dẫn bảo quản màng PLA – nisin: Khuyến nghị bảo quản màng ở nhiệt độ 4-10 °C để duy trì hoạt tính kháng khuẩn tối ưu trong vòng 3 tháng. Chủ thể thực hiện: nhà phân phối, người tiêu dùng.

4. Nghiên cứu phối hợp nisin với các chất kháng khuẩn khác hoặc tác nhân hỗ trợ (như EDTA) để mở rộng phổ kháng khuẩn sang vi khuẩn Gram âm, nâng cao hiệu quả bảo quản. Thời gian nghiên cứu 2-3 năm, chủ thể: viện nghiên cứu, trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Vi sinh vật học, Công nghệ sinh học: Nghiên cứu về bacteriocin, vật liệu sinh học phân hủy, ứng dụng trong bảo quản thực phẩm.

2. Doanh nghiệp sản xuất bao bì và thực phẩm: Áp dụng công nghệ màng PLA – nisin để phát triển sản phẩm thân thiện môi trường, nâng cao giá trị gia tăng.

3. Cơ quan quản lý an toàn thực phẩm và môi trường: Tham khảo để xây dựng chính sách khuyến khích sử dụng bao bì sinh học, giảm thiểu ô nhiễm nhựa.

4. Người tiêu dùng và các tổ chức bảo vệ môi trường: Hiểu rõ lợi ích của bao bì sinh học kháng khuẩn, thúc đẩy tiêu dùng bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Màng PLA – nisin có an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng không?
   Nisin là chất phụ gia an toàn được FDA và FAO/WHO công nhận, không độc hại và không để lại dư lượng trong thực phẩm. PLA là polymer sinh học phân hủy, không gây ô nhiễm. Do đó, màng PLA – nisin an toàn khi sử dụng trong bao gói thực phẩm.

2. Màng PLA – nisin có thể kháng khuẩn với vi khuẩn Gram âm không?
   Màng chỉ có tác dụng kháng khuẩn mạnh với vi khuẩn Gram dương do cơ chế tác động đặc hiệu của nisin. Tuy nhiên, khi kết hợp với các tác nhân như EDTA, khả năng kháng khuẩn với Gram âm có thể được cải thiện.

3. Thời gian bảo quản thực phẩm được kéo dài bao lâu khi sử dụng màng PLA – nisin?
   Thí nghiệm trên nem chua và bánh cốm cho thấy màng giúp kéo dài thời gian bảo quản ít nhất 15 ngày ở nhiệt độ phòng, giữ nguyên cảm quan và an toàn vi sinh.

4. Màng PLA – nisin có phân hủy trong môi trường tự nhiên không?
   Nghiên cứu chôn lấp cho thấy màng phân hủy trên 50% sau 3 tháng và gần như hoàn toàn sau 6 tháng, phù hợp tiêu chuẩn phân hủy sinh học, giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

5. Làm thế nào để bảo quản màng PLA – nisin hiệu quả trước khi sử dụng?
   Nên bảo quản màng ở nhiệt độ 4-10 °C để duy trì hoạt tính kháng khuẩn trong vòng 3 tháng. Bảo quản ở nhiệt độ cao hơn sẽ làm giảm hoạt tính nhanh hơn.

Kết luận

• Màng axit polylactic – nisin được tạo thành với dung môi methylene chloride, tỷ lệ PLA 0,75 g và nisin 0,25 g trên diện tích 176,625 cm², có hoạt tính kháng khuẩn cao với vi khuẩn Gram dương.
• Màng duy trì hoạt tính kháng khuẩn ổn định trong vòng 3 tháng khi bảo quản ở 4-10 °C, giảm dần khi bảo quản ở nhiệt độ phòng.
• Khả năng phân hủy sinh học của màng đạt trên 50% sau 3 tháng và gần như hoàn toàn sau 6 tháng chôn lấp trong đất tự nhiên.
• Ứng dụng thành công trong bảo quản thực phẩm lên men nem chua và bánh cốm, kéo dài thời gian bảo quản, giữ nguyên cảm quan và an toàn vi sinh.
• Đề xuất phát triển quy trình sản xuất công nghiệp, mở rộng nghiên cứu phối hợp nisin với các tác nhân khác để nâng cao hiệu quả bảo quản.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các doanh nghiệp và viện nghiên cứu tiếp tục phát triển và ứng dụng màng PLA – nisin trong ngành công nghiệp thực phẩm, đồng thời xây dựng chính sách hỗ trợ sử dụng bao bì sinh học thân thiện môi trường.