Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn Erwinia sp của chitosan từ mai mực ống trên cà chua sau thu hoạch

LỜI CAM ĐOAN

1. MỤC LỤC

2. DANH MỤC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT

3. DANH MỤC BẢNG

4. DANH MỤC HÌNH

5. ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

6. PHẦN MỞ ĐẦU

6.1. TIỀM NĂNG SỬ DỤNG PHẾ LIỆU MAI MỰC ỐNG LOLIGO SP. ĐỂ THU NHẬN β-CHITIN

6.1.1. Giới thiệu về nguyên liệu mực ống Loligo sp. và phế liệu từ mực sau chế biến

6.1.2. Cấu trúc và thành phần hóa học của nguyên liệu mai mực ống Loligo sp.

6.2. TỔNG QUAN VỀ β-CHITIN VÀ CHITOSAN

6.2.1. Cấu trúc hóa học, nguồn gốc tự nhiên và tính chất của các dạng chitin

6.2.2. Cấu trúc hóa học và tính chất của chitosan

6.2.3. Phương pháp thu nhận chitin và chitosan

6.2.4. Đặc tính sinh học kháng nấm, kháng khuẩn của chitosan

6.3. GIỚI THIỆU VỀ BỆNH THỐI NHŨN TRÊN CÀ CHUA SAU THU HOẠCH

6.3.1. Giới thiệu chung về nguồn nguyên liệu cà chua sau thu hoạch

6.3.2. Tổng quan về bệnh thối nhũn (soft rot) gây hại cà chua sau thu hoạch

6.3.3. Giới thiệu về chủng vi khuẩn Erwinia spp. gây bệnh thối nhũn

6.4. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

6.4.1. Mai mực ống Loligo sp.

6.4.2. Trái cà chua Lycopersicon esculetum

6.4.3. Hóa chất dùng trong nghiên cứu

6.4.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

6.4.4.1. Sơ đồ nghiên cứu tổng quát. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện thu nhận β-chitin

6.4.4.2. Bố trí thí nghiệm xác định điều kiện deacetyl β-chitin thu nhận chitosan

6.4.4.3. Bố trí thí nghiệm phân lập vi khuẩn Erwinia sp. gây bệnh thối nhũn

6.4.4.4. Bố trí thí nghiệm tổng quát đánh giá khả năng kháng khuẩn Erwinia sp. gây bệnh thối nhũn trên trái cà chua sau thu hoạch của β-chitosan ở điều kiện in vitro và in vivo

6.4.5. PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH, XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU

6.4.5.1. Phương pháp xác định các thành phần hóa học cơ bản

6.4.5.2. Phương pháp xác định thành phần acid amin và thành phần khoáng

6.4.5.3. Phương pháp xác định tính chất của β-chitin và chitosan

6.4.5.4. Phương pháp cắt mạch chitosan

6.4.5.5. Phương pháp phân lập chủng vi khuẩn Erwinia sp. gây bệnh thối nhũn

6.4.5.6. Phương pháp chuẩn bị mẫu dịch vi khuẩn Erwinia carotovora

6.4.5.7. Phương pháp gây bệnh nhân tạo

6.4.5.8. Phương pháp đánh giá hiệu quả kháng khuẩn của β-chitosan ở điều kiện in vitro

6.4.5.9. Phương pháp đánh giá hiệu quả kháng khuẩn của β-chitosan ở điều kiện in vivo

6.4.5.10. Phương pháp xác định tổng hàm lượng phenol tổng số trong trái cà chua

6.4.5.11. Phương pháp xử lý số liệu

6.5. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

6.5.1. THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA MAI MỰC LOLIGO SP

6.5.1.1. Thành phần hóa học cơ bản

6.5.1.2. Thành phần khoáng

6.5.1.3. Thành phần acid amin

6.5.2. XÁC ĐỊNH ĐIỀU KIỆN THU NHẬN VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT β-CHITIN TỪ MAI MỰC LOLIGO SP

6.5.2.1. Đánh giá sơ bộ ảnh hưởng của nhiệt độ, nồng độ NaOH và thời gian đến quá trình khử protein trong mai mực Loligo sp.

6.5.2.2. Đánh giá ảnh hưởng chi tiết các yếu tố nhiệt độ, thời gian và nồng độ NaOH đến hiệu quả khử protein và sự cắt mạch của sản phẩm β-chitin

6.5.2.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả khử protein và khối lượng phân tử của sản phẩm β-chitin

6.5.2.2.2. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả khử protein và khối lượng phân tử của sản phẩm β-chitin

6.5.2.2.3. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu quả khử protein và khối lượng phân tử của sản phẩm β-chitin

6.5.2.3. Tính chất của sản phẩm β-chitin từ mai mực ống

6.5.3. ĐIỀU KIỆN DEACETYL β-CHITIN VÀ TÍNH CHẤT CHITOSAN TỪ MAI MỰC LOLIGO SP

6.5.3.1. Đánh giá sơ bộ ảnh hưởng của 3 yếu tố nhiệt độ, nồng độ NaOH và thời gian đến hiệu quả deacetyl β-chitin

6.5.3.2. Ảnh hưởng chi tiết của các yếu tố nhiệt độ, nồng độ NaOH và thời gian đến hiệu quả deacetyl chitin và sự cắt mạch chitosan

6.5.3.2.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến hiệu quả deacetyl chitin và sự cắt mạch chitosan

6.5.3.2.2. Ảnh hưởng của nồng độ NaOH đến hiệu quả deacetyl β-chitin và sự cắt mạch chitosan

6.5.3.2.3. Ảnh hưởng của thời gian đến hiệu quả deacetyl chitin và sự cắt mạch chitosan

6.5.3.3. Điều kiện deacetyl lần 2

6.5.3.4. Hiệu suất thu nhận và tính chất của sản phẩm chitosan

6.5.3.5. Đề xuất quy trình thu nhận chitin, chitosan từ mai mực ống Loligo sp.

6.5.4. KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA CHITOSAN

6.5.4.1. Nghiên cứu phân lập, khẳng định chủng Erwinia sp. gây bệnh thối nhũn trên trái cà chua sau thu hoạch

6.5.4.2. Khả năng kháng khuẩn của β-chitosan ở điều kiện in vitro

6.5.4.3. Khả năng kháng khuẩn của β-chitosan ở điều kiện in vivo

6.5.4.4. Đề xuất quy trình bảo quản cà chua sau thu hoạch bằng dung dịch chitosan từ mai mực Loligo sp.

7. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Khả năng kháng khuẩn của chitosan từ mai mực ống

Nghiên cứu tập trung vào khả năng kháng khuẩn của chitosan được chiết xuất từ mai mực ống đối với vi khuẩn Erwinia sp. gây bệnh thối nhũn trên cà chua sau thu hoạch. Chitosan từ mai mực ống được chứng minh có hiệu quả cao trong việc ức chế sự phát triển của vi khuẩn, nhờ vào cấu trúc hóa học đặc biệt và tính chất sinh học của nó. Kết quả nghiên cứu cho thấy chitosan có thể ứng dụng trong bảo quản nông sản, giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch.

1.1. Cơ chế kháng khuẩn của chitosan

Chitosan từ mai mực ống hoạt động bằng cách phá vỡ màng tế bào của vi khuẩn Erwinia, ức chế quá trình trao đổi chất và ngăn chặn sự nhân lên của vi khuẩn. Nghiên cứu chỉ ra rằng chitosan có khối lượng phân tử thấp (Mw) thể hiện hiệu quả kháng khuẩn cao hơn so với chitosan có khối lượng phân tử lớn. Điều này mở ra hướng ứng dụng chitosan trong việc phát triển các chất kháng khuẩn tự nhiên an toàn và hiệu quả.

1.2. Ứng dụng trong bảo quản cà chua

Chitosan từ mai mực ống được thử nghiệm trên cà chua sau thu hoạch để đánh giá hiệu quả bảo quản. Kết quả cho thấy chitosan không chỉ ức chế sự phát triển của Erwinia sp. mà còn kéo dài thời gian bảo quản cà chua, giữ được chất lượng và độ tươi của sản phẩm. Đây là một giải pháp tiềm năng trong việc giảm thiểu tổn thất sau thu hoạch và nâng cao giá trị kinh tế của nông sản.

II. Quy trình thu nhận chitosan từ mai mực ống

Nghiên cứu đã xác định được quy trình tối ưu để thu nhận chitosan từ mai mực ống, bao gồm các bước khử protein, khử khoáng và deacetyl hóa. Quy trình này đảm bảo sản phẩm chitosan có độ tinh khiết cao, khối lượng phân tử lớn và độ deacetyl hóa trên 90%. Điều kiện thu nhận có thể áp dụng ở quy mô công nghiệp, mở ra tiềm năng sản xuất chitosan chất lượng cao từ nguồn phế liệu thủy sản.

2.1. Khử protein và khử khoáng

Quá trình khử protein và khử khoáng từ mai mực ống được thực hiện bằng cách sử dụng NaOH ở nồng độ và nhiệt độ tối ưu. Kết quả cho thấy hiệu suất thu hồi β-chitin cao, đạt tiêu chuẩn thương mại. Đây là bước quan trọng để đảm bảo chất lượng của chitosan cuối cùng.

2.2. Deacetyl hóa chitin

Quá trình deacetyl hóa β-chitin được thực hiện bằng NaOH ở nhiệt độ cao, tạo ra chitosan có độ deacetyl hóa trên 90%. Sản phẩm chitosan thu được có khối lượng phân tử lớn, phù hợp cho các ứng dụng trong y dược và công nghệ thực phẩm. Quy trình này có thể áp dụng ở quy mô lớn, góp phần tận dụng nguồn phế liệu thủy sản hiệu quả.

III. Đánh giá hiệu quả kháng khuẩn in vitro và in vivo

Nghiên cứu đã tiến hành đánh giá khả năng kháng khuẩn của chitosan từ mai mực ống đối với Erwinia sp. trong điều kiện in vitro và in vivo. Kết quả cho thấy chitosan có hiệu quả cao trong việc ức chế sự phát triển của vi khuẩn, đặc biệt là ở điều kiện in vivo trên cà chua sau thu hoạch. Điều này khẳng định tiềm năng ứng dụng chitosan trong việc bảo quản nông sản và kiểm soát bệnh hại sau thu hoạch.

3.1. Hiệu quả kháng khuẩn in vitro

Trong điều kiện in vitro, chitosan từ mai mực ống thể hiện khả năng ức chế mạnh mẽ sự phát triển của Erwinia sp., đặc biệt là ở nồng độ thấp. Kết quả này cho thấy chitosan có thể được sử dụng như một chất kháng khuẩn tự nhiên hiệu quả trong các ứng dụng y sinh và công nghệ thực phẩm.

3.2. Hiệu quả kháng khuẩn in vivo

Trong điều kiện in vivo, chitosan từ mai mực ống đã chứng minh hiệu quả trong việc kiểm soát bệnh thối nhũn trên cà chua sau thu hoạch. Kết quả nghiên cứu cho thấy chitosan không chỉ ức chế vi khuẩn mà còn kéo dài thời gian bảo quản, giữ được chất lượng và độ tươi của cà chua.

Luận án tiến sĩ: Khả năng kháng khuẩn Erwinia sp của chitosan từ mai mực ống trên cà chua sau thu hoạch