Nghiên cứu chế phẩm chitosan nano bạc cho bảo quản quả sau thu hoạch

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU

1.1. Đặc điểm của chitosan

1.2. Sản xuất chitosan

1.2.1. Các phương pháp sản xuất chitosan

1.2.2. Tình hình nghiên cứu quy trình sản xuất tại Việt Nam

1.3. Các tính chất của chitosan

1.3.1. Tính chất vật lý của chitosan

1.3.2. Tính chất hóa học của chitosan

1.3.3. Tính chất sinh học của chitosan

1.4. Đặc tính kháng vi sinh vật của chitosan

1.4.1. Khả năng kháng vi sinh vật của chitosan

1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kháng vi sinh vật của chitosan

1.4.3. Cơ chế kháng vi sinh vật của chitosan

1.5. Ứng dụng của chitosan trong bảo quản rau quả tươi

1.6. Tổng quan về nano bạc

1.6.1. Giới thiệu về công nghệ nano

1.6.1.1. Vật liệu nano

1.6.1.2. Phân loại vật liệu nano

1.6.1.3. Cơ sở khoa học của công nghệ nano

1.6.2. Tính chất lý học của hạt nano bạc

1.6.2.1. Tính chất quang

1.6.2.2. Tính chất điện và nhiệt

1.6.2.3. Hiệu ứng bề mặt

1.6.3. Tổng hợp hạt nano bạc

1.6.4. Đặc tính kháng vi sinh vật của nano bạc

1.6.4.1. Khả năng kháng vi sinh vật của nano bạc

1.6.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kháng khuẩn của nano

1.6.4.3. Cơ chế kháng vi sinh vật của nano bạc

1.6.5. Ứng dụng của nano bạc trong bảo quản rau quả tươi

1.7. Ứng dụng của nano bạc kết hợp với các loại màng và màng chitosan trong bảo quản thực phẩm

1.7.1. Ứng dụng của nano bạc kết hợp với màng polyme không phân huỷ sinh học

1.7.2. Ứng dụng của nano bạc kết hợp với màng polyme phân huỷ sinh học

1.7.3. Ứng dụng của nano bạc kết hợp với màng chitosan trong bảo quản thực phẩm

1.7.4. Sự giải phóng nano bạc từ màng bao vào thực phẩm

1.8. Giới thiệu một số loại quả sử dụng trong nghiên cứu và phương pháp bảo quản quả tại Việt Nam

1.8.1. Tình hình sản xuất và xuất khẩu quả tại Việt Nam

1.8.2. Giới thiệu chung về các loại quả sử dụng trong nghiên cứu

1.8.3. Những biến đổi của quả sau thu hoạch

1.8.4. Các bệnh của quả sau khi thu hoạch

1.9. Một số phương pháp bảo quản quả sau thu hoạch

1.9.1. Công nghệ bảo quản bằng phương pháp xử lý nhiệt

1.9.2. Công nghệ bảo quản trong môi trường thay đổi thành phần khí quyển

1.9.3. Công nghệ bảo quản bằng hóa chất

2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Vật liệu nghiên cứu

2.1.1. Phế liệu tôm

2.1.2. Vi sinh vật

2.1.3. Các loại quả sử dụng trong nghiên cứu

2.1.4. Nguyên vật liệu khác

2.1.5. Thiết bị nghiên cứu

2.2. Môi trường

2.3. Phương pháp nghiên cứu

2.3.1. Nội dung và phương pháp thực nghiệm

2.3.1.1. Phương pháp tạo chế phẩm Chitin và chitosan

2.3.1.2. Phương pháp tinh sạch chitosan

2.3.1.3. Phương pháp tạo nano bạc

2.3.1.4. Phương pháp xác định khả năng kháng vi sinh vật của chế phẩm chitosan

2.3.1.5. Phương pháp xác định hoạt tính kháng vi sinh vật của nano bạc

2.3.1.6. Phương pháp xác định hoạt tính kháng vi sinh vật của chế phẩm chitosan-nano bạc

2.3.1.7. Phương pháp ứng dụng chế phẩm chitosan – nano bạc trong bảo quản vải thiều, cam và bưởi

2.3.2. Phương pháp phân tích

2.3.2.1. Xác định độ deacetyl của chitosan bằng phương pháp UV

2.3.2.2. Xác định độ nhớt của chitosan

2.3.2.3. Xác định độ hòa tan của chế phẩm chitosan thô

2.3.2.4. Tỷ lệ hao hụt

2.3.2.5. Phân tích hàm lượng axit tổng số bằng phương pháp trung hòa

2.3.2.6. Xác định màu của quả

2.3.2.7. Xác định hàm lượng đường và chất khô hòa tan tổng số

2.3.2.8. Xác định lượng tồn dư nano bạc trong quả vải bằng phổ hấp thụ nguyên tử AAS

2.3.2.9. Phương pháp xác định tro, protein

2.3.2.10. Phương pháp xử lý thống kê

3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Một số cải tiến trong quá trình sản xuất chitosan tinh khiết để làm nguyên liệu cho chế tạo chế phẩm chitosan – nano bạc

3.1.1. Tạo chitin từ phế liệu tôm bằng phương pháp sinh học

3.1.2. Tạo chitosan có độ deacetyl hóa cao

3.1.2.1. Ảnh hưởng của thời gian và nhiệt độ đến độ deacetyl

3.1.2.2. Quá trình deacetyl 2 giai đoạn

3.1.3. Tinh sạch chitosan và ảnh hưởng của chế độ sấy đến tính chất của chitosan

3.1.4. Khả năng kháng vi sinh vật của chitosan

3.1.4.1. Ảnh hưởng của pH đệm pha chitosan đến khả năng phát triển của vi sinh vật

3.1.4.2. Khả năng kháng vi khuẩn của chitosan

3.1.4.3. Khả năng kháng nấm men của chitosan

3.1.4.4. Khả năng kháng nấm mốc của chitosan

3.2. Một số cải tiến trong quá trình tổng hợp keo nano bạc làm nguyên liệu cho chế tạo chế phẩm chitosan – nano bạc

3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến đặc tính của dung dịch keo nano bạc

3.2.2. Ảnh hưởng của tốc độ nhỏ dịch đến tính chất hạt nano bạc

3.2.3. Một số đặc tính của hạt nano bạc

3.2.3.1. Hình ảnh dung dịch nano bạc

3.2.3.2. Phân tích hạt nano bạc bằng UV – vis

3.2.3.3. Đặc điểm hạt nano bạc qua kính hiển vi điện tử quét (SEM) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

3.2.4. Khả năng kháng vi sinh vật của dung dịch nano bạc

3.2.4.1. Khả năng kháng vi khuẩn của nano bạc

3.2.4.2. Khả năng kháng nấm men của nano bạc

3.2.4.3. Khả năng kháng nấm mốc của nano bạc

3.3. Tạo chế phẩm chitosan – nano bạc và xác định đặc tính của chế phẩm

3.3.1. Quy trình phối trộn

3.3.2. Một số tính chất hóa lý của chế phẩm chitosan – nano bạc

3.3.3. Tính ổn định của chế phẩm chitosan – nano bạc

3.3.4. Khả năng kháng vi sinh vật in vitro của chế phẩm chitosan-nano bạc

3.3.4.1. Khả năng kháng vi khuẩn của chế phẩm chitosan-nano bạc

3.3.4.2. Khả năng kháng nấm men của chế phẩm chitosan-nano bạc

3.3.4.3. Khả năng kháng nấm mốc của chế phẩm chitosan-nano bạc

3.4. Ứng dụng chế phẩm chitosan – nano bạc trong bảo quản quả vải thiều

3.4.1. Ảnh hưởng của chế độ tiền xử lý đến quá trình bảo quản vải thiều

3.4.2. Ảnh hưởng của nồng độ thành phần chế phẩm đến quá trình bảo quản vải thiều

3.4.2.1. Sự biến đổi các chỉ tiêu lý hóa của quả vải

3.4.2.2. Sự biến đổi tỷ lệ thối hỏng quả vải

3.4.2.3. Sự biến đổi chỉ tiêu vi sinh vật trong quá trình bảo quản quả

3.4.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường bảo quản

3.4.3.1. Sự biến đổi các chỉ tiêu chất lượng của quả

3.4.3.2. Sự biến đổi tỷ lệ thối hỏng của quả

3.4.4. Tồn dư nano bạc trên vỏ quả vải

3.4.5. Quy trình bảo quản vải bằng chế phẩm chitosan – nano bạc

3.5. Ứng dụng chế phẩm chitosan – nano bạc trong bảo quản cam sành

3.5.1. Ảnh hưởng của chế độ tiền xử lý đến quá trình bảo quản cam sành

3.5.2. Ảnh hưởng của nồng độ thành phần chế phẩm

3.5.2.1. Sự biến đổi các chỉ tiêu lý hóa của quả

3.5.2.2. Sự biến đổi tỷ lệ thối hỏng của quả

3.5.2.3. Sự biến đổi chỉ tiêu vi sinh vật trong quá trình xử lý bằng chế phẩm

3.5.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường bảo quản

3.5.3.1. Sự biến đổi các chỉ tiêu lý hóa của quả

3.5.3.2. Sự biến đổi tỷ lệ thối hỏng quả

3.5.4. Quy trình bảo quản cam sành bằng chế phẩm chitosan – nano bạc

3.6. Ứng dụng chế phẩm chitosan – nano bạc trong bảo quản quả bưởi Diễn

3.6.1. Ảnh hưởng của chế độ tiền xử lý tới quá trình bảo quản quả bưởi

3.6.1.1. Sự biến đổi các chỉ tiêu lý hóa của quả bưởi Diễn

3.6.1.2. Sự biến đổi tỷ lệ thối hỏng quả

3.6.2. Ảnh hưởng của nồng độ thành phần chế phẩm

3.6.2.1. Sự biến đổi các chỉ tiêu lý hóa của quả

3.6.2.2. Sự biến đổi chỉ tiêu vi sinh vật trong quá trình xử lý bằng chế phẩm

3.6.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường bảo quản

3.6.4. Quy trình bảo quản quả bưởi Diễn bằng chế phẩm chitosan – nano bạc

3.7. Thảo luận về ứng dụng chế phẩm bảo quản quả

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

PHỤ LỤC

I. Đặc điểm của chitosan

Chitosan là một polysaccharide tự nhiên được chiết xuất từ chitin, có khả năng kháng khuẩn và kháng vi sinh vật cao. Chitosan có nhiều ứng dụng trong bảo quản thực phẩm, đặc biệt là trong việc bảo quản rau quả tươi. Tính chất vật lý và hóa học của chitosan cho phép nó tạo thành các màng bảo quản hiệu quả, giúp kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy, chitosan có khả năng tạo ra một lớp màng bảo vệ, ngăn chặn sự xâm nhập của vi sinh vật và giảm thiểu sự hư hỏng của quả sau thu hoạch. Việc ứng dụng chitosan trong bảo quản thực phẩm không chỉ giúp bảo vệ sản phẩm mà còn an toàn cho sức khỏe người tiêu dùng.

1.1. Tính chất sinh học của chitosan

Tính chất sinh học của chitosan rất đa dạng, bao gồm khả năng kháng vi sinh vật và khả năng tương tác với các chất khác. Chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc, nhờ vào cấu trúc hóa học đặc biệt của nó. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, chitosan có thể làm giảm tỷ lệ hư hỏng của quả trong quá trình bảo quản. Các yếu tố như pH, nhiệt độ và nồng độ chitosan ảnh hưởng đến hiệu quả kháng khuẩn của nó. Việc tối ưu hóa các điều kiện này sẽ giúp nâng cao hiệu quả bảo quản thực phẩm.

II. Tổng quan về nano bạc

Nano bạc là một trong những vật liệu nano được nghiên cứu nhiều nhất trong lĩnh vực bảo quản thực phẩm. Nano bạc có khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ, giúp ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật gây hại. Công nghệ nano cho phép tạo ra các hạt bạc với kích thước nhỏ, tăng diện tích bề mặt và khả năng tương tác với vi sinh vật. Việc sử dụng nano bạc trong bảo quản rau quả tươi không chỉ giúp kéo dài thời gian bảo quản mà còn duy trì chất lượng sản phẩm. Nghiên cứu cho thấy, nano bạc có thể được kết hợp với chitosan để tạo ra các chế phẩm bảo quản hiệu quả hơn.

2.1. Đặc tính kháng vi sinh vật của nano bạc

Khả năng kháng vi sinh vật của nano bạc được xác định qua nhiều nghiên cứu. Nano bạc có thể tiêu diệt vi khuẩn và nấm mốc thông qua cơ chế tác động lên màng tế bào của chúng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, nano bạc có thể làm giảm đáng kể số lượng vi sinh vật trên bề mặt quả, từ đó giảm thiểu tỷ lệ hư hỏng. Việc kết hợp nano bạc với chitosan tạo ra một giải pháp bảo quản hiệu quả, giúp bảo vệ rau quả tươi trong thời gian dài mà không ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.

III. Ứng dụng của chế phẩm chitosan nano bạc trong bảo quản quả

Chế phẩm chitosan-nano bạc đã được nghiên cứu và ứng dụng trong bảo quản nhiều loại quả khác nhau. Việc sử dụng chế phẩm này giúp tăng cường khả năng kháng khuẩn và kéo dài thời gian bảo quản. Nghiên cứu cho thấy, chế phẩm chitosan-nano bạc có thể làm giảm tỷ lệ thối hỏng của quả, đồng thời duy trì các chỉ tiêu chất lượng như độ tươi, màu sắc và hương vị. Các thí nghiệm thực tế đã chứng minh rằng, việc áp dụng chế phẩm này trong bảo quản quả vải thiều, cam và bưởi mang lại hiệu quả rõ rệt.

3.1. Ảnh hưởng của chế độ tiền xử lý đến quá trình bảo quản

Chế độ tiền xử lý trước khi bảo quản có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả của chế phẩm chitosan-nano bạc. Các nghiên cứu cho thấy, việc xử lý quả trước khi áp dụng chế phẩm có thể làm tăng khả năng kháng khuẩn và kéo dài thời gian bảo quản. Các yếu tố như thời gian, nhiệt độ và nồng độ chế phẩm cần được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả tốt nhất. Việc nghiên cứu và áp dụng các chế độ tiền xử lý phù hợp sẽ giúp nâng cao chất lượng và độ bền của quả trong quá trình bảo quản.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu chế phẩm chitosan nano bạc trong bảo quản quả sau thu hoạch