Nghiên cứu tạo chế phẩm compozit chứa chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic ứng dụng trong bảo quản quả đào pháp sau thu hoạch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
KHOA CNSH - CNTP

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM COMPOZIT CHỨA CHITOSAN KHỐI
LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP VÀ AXIT OLEIC ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN
QUẢ ĐÀO PHÁP SAU THU HOẠCH
MÃ SỐ: T2016 – 25

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: Ks. PHẠM THỊ PHƯƠNG

Thái Nguyên, Ngày 09 tháng 03 năm 2017


TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
KHOA CNSH - CNTP

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM COMPOZIT CHỨA CHITOSAN KHỐI
LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP VÀ AXIT OLEIC ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN
QUẢ ĐÀO PHÁP SAU THU HOẠCH
MÃ SỐ: T2016 – 25

Chủ nhiệm đề tài
(Ký, họ tên)

Xác nhận của hội đồng nghiệm thu
(Ký và ghi rõ họ tên)
- Chủ tịch HĐ: ……………………………….
- Phản biện 1: ………………………………...
- Phản biện 2: …………………………………


Thái Nguyên, Ngày 09 tháng 03 năm 2017
BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG

TÊN ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM COMPOZIT CHỨA CHITOSAN KHỐI
LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP VÀ AXIT OLEIC ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN
QUẢ ĐÀO PHÁP SAU THU HOẠCH
MÃ SỐ: T2016 – 25

Chủ nhiệm đề tài:

Phạm Thị Phương

Những người tham gia:

Lương Hùng Tiến
Nguyễn Văn Bình
Bùi Tuấn Hà, Phạm
Thị Ngọc Mai

Phạm Thị Tuyết Mai

Thời gian thực hiện: Tháng 1/2016 đến tháng 12 năm 2016
Địa điểm nghiên cứu: Phòng thí nghiệm khoa CNSH-CNTP Trường ĐH Nông
Lâm Thái Nguyên

Thái Nguyên, Ngày 09 tháng 03 năm 2017
i


MỤC LỤC

MỤC LỤC ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. v
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU .................................................................................................1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ..........................................................................................................5
1.2. Mục đích ...................................................................................................................6
1.3. Yêu cầu ..................................................................................................................... 6
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................7
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHITOSAN ..................................................................7
2.1.1. Nguồn gốc và cấu trúc hóa học của chitosan ........................................................ 7
2.1.1.1. Nguồn gốc chitin/chitosan ..................................................................................7
2.1.1.2. Cấu trúc hóa học của chitosan ............................................................................7
2.1.2 Tính chất vật lý .......................................................................................................8
2.1.3. Tính chất hóa học ..................................................................................................9
2.1.4. Tính chất sinh học và độc tính của chitosan .......................................................... 9
2.1.5. Đặc tích kháng vi sinh vật của chitosan .............................................................. 10
2.1.5.1. Những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kháng vi sinh vật của chitosan ..........11
2.1.5.2. Cơ chế kháng vi sinh vật của chitosan ............................................................. 12
2.1.6. Ứng dụng của chitosan trong bảo quản rau quả tươi...........................................13

2.2. GIỚI THIỆU VỀ CHITOSAN KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP ....................... 14
2.2.1. Khả năng kháng khuẩn của chitosan khối lượng phân tử thấp............................ 14
2.3. GIỚI THIỆU VỀ COMPOZIT CỦA CHITOSAN VỚI AXIT OLEIC.................15
2.3.1. Một số tính chất của compozit của chitosan với axit oleic..................................15
2.3.2. Một số ứng dụng của compozit của chitosan trong bảo quản rau quả tươi .........16
2.4. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU ĐÀO............................................................... 17
2.4.1. Tình hình sản xuất đào trên thế giới và Việt Nam ..............................................17
2.4.1.1. Tình hình sản xuất đào trên thế giới .................................................................17
2.4.1.2. Tình hình sản xuất đào ở Việt Nam..................................................................19
CHƯƠNG 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .21
3.1. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU, ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU...........21
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu .......................................................................................... 21
3.1.2. Vật liệu nghiên cứu.............................................................................................. 21
3.1.3. Dụng cụ, hóa chất, thiết bị nghiên cứu ................................................................ 21
3.1.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu .......................................................................22
ii


3.1.4.1. Địa điểm nghiên cứu......................................................................................... 22
3.1.4.2. Thời gian nghiên cứu ........................................................................................ 22
3.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..................................................................................22
3.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..........................................................................23
3.3.1 Phương pháp tổng hợp chitosan khối lượng phân tử thấp từ chitosan thông
thường ........................................................................................................................... 23
3.3.2. Phương pháp xác định khả năng kháng nấm mốc của chitosan khối lượng phân
tử thấp ............................................................................................................................ 23
3.3.3. Phương pháp chuẩn bị compozit .........................................................................26
3.3.4. Phương pháp xác định một số tính chất của màng ..............................................26
3.3.5. Đánh giá hiệu quả của chế phẩm compozit chitosan khối lượng phân tử thấp với
axit oleic tới chất lượng và thời gian bảo quản quả đào pháp sau thu hoạch .................... 27

3.3.5.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm .........................................................................27
3.3.5.2. Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu ...............................................27
f. Phương pháp đánh giá cảm quan ...............................................................................29
3.4. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU ......................................................................29
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 30
4.1. NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA CHITOSAN KHỐI
LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP ........................................................................................... 30
4.1.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng phân tử tới khả năng kháng nấm mốc của
chitosan khối lượng phân tử thấp ..................................................................................30
4.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ và thời gian xử lý chitosan đến sự phát triển
của nấm mốc ..................................................................................................................31
4.2. NGHIÊN CỨU MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA MÀNG FILM TẠO RA TỪ COMPOZIT
CỦA CHITOSAN KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP VỚI AXIT OLEIC ........................ 32
4.2.1. Tính tan của màng trong nước .............................................................................32
4.2.2. Tính hút ẩm của màng ......................................................................................... 33
4.3. NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ BẢO QUẢN CỦA COMPOZIT CỦA CHITOSAN
KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP VỚI AXIT OLEIC TRONG BẢO QUẢN ĐÀO
PHÁP SAU THU HOẠCH ........................................................................................... 33
4.3.1. Ảnh hưởng của compozit của chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic
đến hao hụt khối lượng tự nhiên .................................................................................... 33
4.3.2. Ảnh hưởng của compozit của chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic
đến hàm lượng chất rắn hòa tan tổng số (TSS) ............................................................. 34
4.3.3. Ảnh hưởng của compozit của chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic
đến hàm lượng vitamin C .............................................................................................. 35
iii


4.3.5. Ảnh hưởng của compozit của chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic
đến tỷ lệ thối hỏng .........................................................................................................37
4.3.6. Ảnh hưởng của compozit của chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic

đến chất lượng cảm quan ............................................................................................... 37
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 38
5.1. KẾT LUẬN ............................................................................................................38
5.2. KIẾN NGHỊ ............................................................................................................39
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 40

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng đào một số nước trên thế giới năm 2008 ....18
Bảng 4.1 Ảnh hưởng của khối lượng phân tử chitosan đến sự phát triển của nấm mốc
Penicillium expansum ................................................................................... 30
Bảng 4.2. Ảnh hưởng của nồng độ và thời gian xử lý chitosan đến sự phát triển của
nấm mốc Penicillium expansum ...................................................................31
Bảng 4.3. Tính tan và tính hút ẩm của compozit của chitosan khối lượng phân tử thấp
với axit oleic..................................................................................................32
Bảng 4.4. Hao hụt khối lượng tự nhiên của đào Pháp trong quá trình bảo quản ..........34
Bảng 4.5. Sự biến đổi chất rắn hòa tan tổng số (oBx) trong quá trình bảo quản
đào Pháp ........................................................................................................35
Bảng 4.6. Sự biến đổi hàm lượng vitamin C trong quá trình bảo quản đào Pháp .........35
Bảng 4.7. Sự biến đổi hàm lượng axit tổng số trong quá trình bảo quản đào Pháp ......36
Bảng 4.8. Tỷ lệ thối hỏng trong quá trình bảo quản đào Pháp ......................................37
Bảng 4.9. Ảnh hưởng của compozit của chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic
đến chất lượng cảm quan của đào sau 28 ngày bảo quản ............................. 37

v


TÓM TẮT KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ
1. Thông tin chung
Tên đề tài: Nghiên cứu tạo chế phẩm compozit chứa chitosan khối lượng phân tử
thấp với axit oleic ứng dụng trong bảo quản quả đào Pháp sau thu hoạch
Mã số: T2016 - 25
Chủ nhiệm đề tài: Phạm Thị Phương
Tel: 0962 075 082
E-mail:
Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên
Cơ quan và cá nhân phối hợp thực hiện: Khoa Công nghệ Sinh học và Công nghệ
Thực phẩm
Thời gian thực hiện: tháng 1/2016 đến tháng 12/2016
2. Mục tiêu:
Tổng hợp được chế phẩm compozit chứa chitosan khối lượng phân tử thấp với
axit oleic được cải tiến một số tính chất, chức năng phù hợp cho bảo quản quả đào
Pháp sau thu hoạch:
- Đánh giá được hiệu quả của chế phẩm compozit chứa chitosan khối lượng phân
tử thấp với axit oleic tới chất lượng và thời gian bảo quản đào Pháp sau thu hoạch.
3. Nội dung chính:
- Tổng hợp chế phẩm compozit chứa chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic.
- Xác định khả năng kháng nấm mốc gây hư hỏng quả đào pháp của chitosan
khối lượng phân tử thấp
- Xác định một số tính chất, chức năng của màng film tạo thành từ compozit
chứa chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic
- Đánh giá được hiệu quả của chế phẩm compozit chitosan khối lượng phân tử
thấp với axit oleic tới chất lượng và thời gian bảo quản quả đào pháp sau thu hoạch.
4. Kết quả chính đạt được
Tổng hợp được chitosan khối lượng phân tử thấp và compozit của chitosan khối
lượng phân tử thấp với axit oleic
- Xác đinh được chitosan khối lượng phân tử 6. 104 có khả năng kháng tốt nhất

sự phát triển của nấm mốc penicillium expansum ở nồng độ 3000ppm và thời gian
kháng tốt nhất là 30 giờ
- Xác định được màng tạo ra từ compozit của chitosan có khối lượng phân tử
là 6.104 Da nồng độ 15ml/l với axit oleic nồng độ 10ml/l có tính tan và khả năng
hút ẩm thấp nhất.
- Xác định được compozit của chitosan khối lượng phân tử thấp kết hợp với axit
1


oleic nồng độ 15ml/l và 10ml/l có khả năng bảo quản tốt nhất đối với quả đào pháp
bảo quản lạnh Sau 28 ngày bảo quản hao hụt khối lượng tự nhiên thấp nhất, hàm lượng
TSS, hàm lượng vitamin C, axit tổng số, giảm it nhất, tỷ lệ thối hỏng thấp nhất, kết quả
đánh giá chất lượng cảm quan được xếp vào loại khá.
5. Sản phẩm:
a. Sản phẩm đào tạo: 02 đề tài nghiên cứu khoa học của sinh viên
b. Sản phẩm khoa học: 01 bài báo đăng tạp chí trong nước
6. Hiệu quả và khả năng ứng dụng:
Chế phẩm compozit của chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic được sử
dụng để bảo quản đào Pháp và một số loại quả ôn đới khác (hồng, lê, mận,..) cho các
tỉnh trồng đào chính như Lào Cai, Hà Giang, Yên Bái,…

2


INFORMATION ON RESEARCH RESULTS
1. General information:
Project title: Study on create composite of chitosan low molecular weight with oleic
acid application on storage France peachs
Code number : T2016-25
Coodinator: Pham Thi Phương

Tel: 0962.075.082

Email:

Implementing institution : Thai Nguyen University of Agriculture and Forestry
Incooperating institution(s): Falcuty of Biotechnology and Food technology
Duration: from 01/2016 to 12/2016
2. Objective(s):
- Created composite of chitosan low molecular weight with oleic acid was
improved some of the characteristics and functions suitable for postharvest France
peachs
- Evaluate the effect of composite of chitosan low molecular weight with oleic
acid on quality and shelf –life of postharvest France peachs.
3. Main contents:
Content 1: Composite of chitosan low molecular weight with oleic acid was created.
Content 2: Evaluate the inhibition ability of chitosan low molecular weight with mold
cause deseas on France peach fruits
Content 3: Determine a number of characteristics of the films formed from composite
of chitosan low molecular weight with oleic acid.
Content 4: Evaluate the effect of composite of chitosan low molecular weight with
oleic acid on the quality and shelf-life of postharvest France peach fruits .
4. Results obtained:
- Synthesized composite of chitosan low molecular weight with oleic acid
- Identification of chitosan molecular weight 6. 104 Da was best able to
inhibiting growth of penicillium expansum molds at concentration of 3000ppm and the
best time sensitivity assay was 30 hours
3


- Films are formed from composites of chitosan low molecular weight (6.104 Da) at

concentration of 15ml/l with oleic acid at concentration of 10ml/l as the lowest solubility
and water vapor permeability.

- Evaluated composite of chitosan low molecular weight with oleic acid at
concentration of 15ml/l and 10 ml/l have the best result with France peach Fruits
storaged in cold temperature. Results after 28 days of storage showed that composite
of chitosan low molecular weight (15 ml/l) with oleic acid (10 ml/l) could maintain the
best colour, the lowest natural weight loss, the lowest total soluble solids, vitamin C,
titratable acid, and decay rate, sensory quality were rated as the highest.
5. Products:
a. Training product: 02 Student science projects
b. Scientific product: 01 article published in domestic magazine
6. Efects and applications:
Composite of chitosan low molecular weight with oleic acid is used to storage
France peach Fruits and ome other temperate fruits (persimmons, pears, plum, ..) for
the main growth plant fruit provinces likes Yen Bai, Lao Cai, Ha Giang,….

4


CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Chitosan được biết đến như là một chất có khả năng kháng vi sinh vật, khả năng
phân hủy sinh học và không độc được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, y
tế, chế biến và bảo quản nông sản (Elsabee et al, 2012). Nhiều công trình nghiên cứu
ứng dụng chitosan để tạo màng bề mặt dùng trong bảo quản rau quả tươi đều có chung
kết luận rằng chitosan có tác dụng làm chậm quá trình chín và già hóa, làm giảm
cường độ hô hấp của rau quả, làm giảm sự hao hụt khối lượng tự nhiên, giữ được màu
sắc cho rau quả (Aider, 2010). Tuy nhiên, do chitosan là một polysacharide có bản
chất ưa nước nên khả năng giữ ẩm kém (Elsabee & Abdou, 2013). Để cải thiện đặc

tính giữ ẩm của chế phẩm tạo màng từ chitosan người ta thường kết hợp chitosan với
một số hợp chất kỵ nước như chất béo (axit béo, dầu thực vật, tinh dầu, sáp) để tạo
chất tạo màng dạng nhũ tương (Aguirre-Loredoa et al., 2014; Galus & Kadzinska,
2015). Bằng cách tạo nhũ tương chitosan với acid oleic, Vargas và cộng sự đã chỉ ra
rằng việc bổ sung axit oleic không những tăng cường hoạt tính kháng vi sinh vật của
chitosan mà còn cải thiện được tính ngăn cản mất nước ở quả dâu tây (Vargas et al.,
2006).
Một hạn chế khác của chitosan thông thường là khả năng kháng vi sinh vật và
tính tan kém. Chitosan thông thường có nồng độ 1% không có tác dụng tiêu diệt hầu
hết các loại nấm mốc gây hư hỏng quả sau thu hoạch. Mặt khác chitosan thông thường
chỉ tan trong dung dịch axit yếu làm hạn chế khả năng ứng dụng của chitosan trong
thực tế, nhất là khi kết hợp chitosan với các hợp chất có tính kiềm gây hiện tượng kết
tủa chitosan, dung dịch chitosan có pH thấp cũng gây ra hiệu ứng sinh lý bất lợi khi
phủ lên bề mặt quả bảo quản. Do đó để cải thiện tính kháng khuẩn và tính tan của
chitosan các nhà khoa học đã tổng hợp chitosan khối lượng phân tử thấp một vật liệu
được đánh giá là có khả năng tan ở một dải pH rộng hơn và có khả năng kháng khuẩn
cao hơn chitosan thông thường (Dutta et al., 2009; Gerasimenko et al., 2004).
Đào là loại cây ăn quả ôn đới, có tên khoa học là Prunus persica (L.) Batsch,
thuộc họ Rosaceae. Trong những năm gần đây, quả đào Pháp là một trong ba loại quả
(hồng, lê, đào) quan trọng trong chiến lược phát triển các giống cây ăn quả ôn đới của
Bắc Hà, Sapa (Lào Cai), Mộc Châu (Sơn La), Đồng Văn (Hà Giang), và các tỉnh như
Hòa Bình, Lai Châu, Lạng Sơn,.. (Viện KHKT Nông Lâm Nghiệp Miền Núi Phía
Bắc). Quả đào là một trong những loại quả có mẫu mã quả đẹp, vị ngọt, chua rất thích
hợp với khẩu vị của nhiều người, quả đào được dùng chính để ăn tươi. Đào là loại quả
rất giàu vitamin C, carotenoid và các hợp chất phenolics là những nguồn chất kháng
5


oxy hóa rất tốt (Tom’as - Baber’an et al., 2001).Tuy nhiên đào là loại quả hô hấp đột
biến có hàm lượng nước khá cao (khoảng 82%), nhiều chất dinh dưỡng và kém bền

vững nên dễ bị hư hỏng nếu không có công nghệ bảo quản tốt. Mặt khác trên thực tế
chưa có nhiều nghiên cứu bảo quản đào nói chung và đào Pháp nói riêng.
Từ những lý do trên chúng tôi tiến hành đề tài “Nghiên cứu tạo chế phẩm
compozit chứa chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic ứng dụng trong bảo
quản quả đào Pháp sau thu hoạch”
1.2. Mục đích
- Tổng hợp và đánh giá được một số tính chất chức năng của chế phẩm
compozit chứa chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic
- Đánh giá được hiệu quả của chế phẩm compozit chứa chitosan khối lượng phân
tử thấp với axit oleic tới chất lượng và thời gian bảo quản đào Pháp sau thu hoạch.
1.3. Yêu cầu
- Tổng hợp được compozit của chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic
- Xác định được khả năng kháng nấm mốc của chitosan khối lượng phân tử thấp
- Xác định được một số tính chất chức năng của màng film tạo ra từ compozit
của chitosan khối lượng phân tử thấp với axit oleic
- Xác định được hiệu quả bảo quản của compozit của chitosan khối lượng phân
tử thấp với axit oleic trong bảo quản quả đào Pháp sau thu hoạch

6


CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHITOSAN
2.1.1. Nguồn gốc và cấu trúc hóa học của chitosan
2.1.1.1. Nguồn gốc chitin/chitosan
Về mặt lịch sử, chitin được Braconnot phát hiện đầu tiên vào năm 1811, trong
cặn dịch chiết từ một loại nấm. Ông đặt tên cho chất này là “Fungine” để ghi nhớ nguồn
gốc của nó. Năm 1923, Odier phân lập được một chất từ bọ cánh cứng mà ông gọi là
“chitin” hay “chitine”, tiếng Hy Lạp gọi là vỏ giáp, nhưng ông không phát hiện ra sự có
mặt của nitơ. Cuối cùng cả Odier và Braconnot đều đi đến kết luận chitin có dạng công

thức giống với cellulose. Sự có mặt của nitơ trong chitin đã được Lassaige chứng minh
vào năm 1843, từ đó nhân loại bắt đầu nghiên cứu và ứng dụng lâu dài hợp chất này và
các dẫn xuất của nó (Shahidi et al., 1999).
Ở động vật chitin là một thành phần cấu trúc quan trọng trong vỏ một số động vật
không xương sống như côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác, giun tròn. Hàm lượng chitin
(theo % chất khô) ở động vật giáp xác như tôm, cua (58,85%), côn trùng (20-60%),
động vật thân mềm (3-26%), giun đốt (20-28%), ruột khoang (3 - 30%), rong biển chứa
một lượng nhỏ chitin, nấm có chứa khoảng 45% chitin (Mati-Baouche et al., 2014). Ở
động vật bậc cao, monome của chitin là một thành phần chủ yếu trong mô da giúp cho
sự tái tạo và gắn liền các vết thương ở da. Ở vi sinh vật chitin có trong thành tế bào nấm,
trong sinh khối nấm mốc và một số loại tảo (Sun et al., 2014)
2.1.1.2. Cấu trúc hóa học của chitosan
a. Công thức cấu tạo của chitin
Chitin có cấu trúc là một polyme được tạo thành từ các đơn vị N - acetyl - β - D glucosamin liên kết với nhau bởi liên kết β - 1 - 4 glucoside.

Hình 2.1. Công thức cấu tạo của chitin
Chitosan thu được từ quá trình diacetyl hóa chitin, thay thế nhóm N-acetyl
thành nhóm amin ở vị trí C2. Do qúa trình acetyl hóa xảy ra không hoàn toàn nên
người ta quy ước nếu độ diacetyl hóa (degree of deacetylation)(DD), DD > 50% thì
gọi là chitosan, nếu DD < 50% thì gọi là chitin.
7


Chitosan có cấu trúc tuyến tính từ đơn vị 2-deoxy-β-D-glucosamine liên kết với
nhau bằng liên kết β-(1-4) glucozit.
b. Cấu trúc hóa học của Chitosan

Hình 2.2. Cấu trúc của chitosan
Tên gọi khoa học: Poly(1-4)-amino-2deoxy- β-D-glucose; poly(1-4)- amino2deoxy- β-D-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 (Huỳnh Nguyễn Duy Bảo
và cs, 2000).
2.1.2 Tính chất vật lý
Chitosan là chất rắn hình vẩy, xốp, nhẹ, màu trắng ngà, không mùi, không vị,
có thể xay nhỏ ở các kích thước khác nhau. Nhiệt độ nóng chảy ở 309 - 3110C tùy vào
trọng lượng phân tử và mức độ diacetyl hóa. Trọng lượng phân tử 10000- 1200000 Da
tùy theo điều kiện sản xuất. Tỷ trọng của chitosan trong động vật giáp xác rất cao
khoảng 0,39g/lit phụ thuộc vào loài giáp xác, phương pháp chế biến, mức độ diacetyl
hóa (Dutta et al., 2004).
Quá trình diacetyl hóa bao gồm quá trình loại nhóm acetyl khỏi chuỗi phân tử
chitin và hình thành phân tử chitosan với nhóm amin hoạt động hóa học cao. Mức độ
diacetyl hóa là một đặc tính quan trọng của quá trình sản xuất chitosan bởi nó ảnh
hưởng đến tính chất lý, hóa học và khả năng ứng dụng của chitosan. Mức độ diacetyl
hóa vào khoảng 70 - 100% phụ thuộc vào loài giáp xác, phương pháp sử dụng. Có
nhiều phương pháp để xác định mức độ diacetyl hóa của chitosan như: Khử ninhydrin,
chuẩn độ theo điện thế, quang phổ hồng ngoại, chuẩn độ pH,.. Trong đó phương pháp
sử dụng hồng ngoại thường được sử dụng để thiết lập các giá trị mức độ deacetyl hóa
của chitosan. Khi ở mức độ diacetyl hóa thấp, chitosan có khả năng hút ẩm lớn do vậy
trước khi phân tích chitosan cần phải sấy (Pal et al., 2007).
Tính tan của chitosan phụ thuộc vào mức độ diacetyl hóa, sự phân bố của các
nhóm acetyl dọc theo chuỗi chính, trọng lượng phân tử và bản chất của các axit được
8


sử dụng để cho proton, nhưng không giống như chitin, chitosan hòa tan trong dung
dịch axit loãng có pH < 6.0 do sự có mặt của các nhóm anin (Leceta et al., 2013a). Các
acid hữu cơ như acetic, formic, lactic thường được sử dụng để hòa tan chitosan. Dung
dịch axit axetic nồng độ cao tại nhiệt độ cao có thể dẫn đến dipolyme hóa chitosan. Ở

pH cao có thể xảy ra hiện tượng kết tủa hoặc đông tụ nguyên nhân là do hình thành
hỗn hợp với chất keo anion. Tính tan của chitosan còn bị ảnh hưởng bởi mức độ
diacetyl hóa, mức độ diacetyl hóa trên 85% để đạt được tính tan mong muốn (Shahidi
et al., 1999).
Chitosan có khả năng tạo màng sử dụng trong bảo quản thực phẩm. Khi sử
dụng màng chitosan dễ dàng điều chỉnh nhiệt độ, độ thoáng cho thực phẩm. Màng
chitosan khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo vẫn được
dùng để bao gói (Shahidi et al., 1999).
2.1.3. Tính chất hóa học
Phân tử chitosan có chứa các nhóm chức -OH, -NHCOCH3 trong các mắt xích
N-acetyl-D-glucosamine và -OH, -NH2 trong các mắt xích D-glucosamine do đó nó
vừa là alcol vừa là amin và amit, phản ứng hóa học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức
tạo ra dẫn suất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế O-, N-.
Chitosan là những polisaccharide mà các đơn phân được nối với nhau bởi các liên
kết β1-4 glucoside, các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các liên kết hóa học như: acid,
base, tác nhân oxy hóa và các enzyme thủy phân (Huỳnh Nguyễn Duy Bảo và cs, 2000).
Trong phân tử các chitosan có chứa các nhóm chức mà trong đó các nguyên
tử oxy và nito của nhóm chức có cặp electron chưa sử dụng nên chúng có khả năng
tạo phức với kim loại như: Hg +, Zn2+, Cu2+, Ni2+, Co2+… Tùy nhóm chức trên mạch
polyme mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau (Hiroshi, 1997).
2.1.4. Tính chất sinh học và độc tính của chitosan
Chitosan là hợp chất tự nhiên không độc, dùng an toàn cho người, có tính hòa
hợp sinh học cao với cơ thể, có khả năng tự phân hủy sinh học (Elsabee et al, 2012).
Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: có khả năng hút nước, giữ ẩm, tính
kháng nấm, tính kháng khuẩn, với nhiều chủng loại vi sinh vật khác nhau, kích thích
sự phát triển tăng sinh của tế bào, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện
ngèo dinh dưỡng, tác dụng cầm máu, chống xưng u (Zemljic et al., 2013).
Chitosan là chất thân lipid có khả năng hấp thụ dầu mỡ cao, chúng có thể hấp
thụ 6 - 8 lần trọng lượng phân tử. Chitosan phân tử lượng nhỏ có điện tích dương nên
có khả năng gắn kết với điện tích âm của lipid và acid tạo thành những chất có phân tử

lượng lớn không bị tác dụng bởi men tiêu hóa. Do đó không bị hấp phụ vào cơ thể mà
được thải ra ngoài làm giảm cholesterol, acid uric trong máu nên tránh được nguy cơ
9


bệnh tim mạch, bệnh gut, kiểm soát được tăng huyết áp và giảm cân. Với khả năng
thúc đẩy hoạt động của các peptide - insulin, kích thích việc tiết ra insulin ở tuyến tụy
nên chitosan đã được dùng để điều trị bệnh tiểu đường. Nhiều công trình nghiên cứu
đã công bố khả năng kháng đột biến, kích thích làm tăng cường hệ thống miễn dịch cơ
thể, tăng cường bạch cầu, hạn chế sự phát triển các tế bào u, ung thư, HIV/AIDS,
chống tia tử ngoại, chống ngứa.. của chitosan (Hsieh et al., 2007)
Vào năm 1968, Arai và cộng sự đã xác định chitosan hầu như không độc, chỉ số
LSD50 = 16g/kg cân nặng cơ thể, không gây độc lên súc vật thực nghiệm và người,
không gây độc tính trường diễn. Dùng chitosan loại trọng lượng phân tử trung bình
thấp để tiêm tĩnh mạch không thấy có tích lũy ở gan. Loại chitosan có DD = 50% có
khả năng phân hủy sinh học cao, sau khi tiêm vào ổ bụng chuột, nó được thải trừ dễ
dàng, nhanh chóng qua thận và nước tiểu, chitosan không phân bố tới gan và lá lách
(Dutta et al., 2004).
2.1.5. Đặc tích kháng vi sinh vật của chitosan
Chitosan có khả năng kháng nhiều loài vi sinh vật như vi khuẩn Gram âm, vi
khuẩn Gram dương, nấm mốc và nấm men. Khả năng kháng khuẩn của chitosan được
cho là do tương tác tĩnh điện giữa các polycation của chitosan với các ion âm trên
màng tế bào vi sinh vật. Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của chitosan đối với vi khuẩn
Gram âm và Gram dương từ 100 - 2000 ppm (Goy et al., 2009). Nghiên cứu khả năng
kháng một số vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm của chitosan cho thấy, nấm men bị
loại bỏ hoàn toàn khi tăng thêm 0,3g chitosan trên mỗi lít nước ép táo đóng chai tiệt
trùng được lưu trữ tại 7°C. Số lượng vi khuẩn lactic tăng với tốc độ chậm hơn. Tuy
nhiên sự gia tăng số lượng vi khuẩn thấp hơn so với đối chứng (Rhoades & Roller,
2000). Chitosan sử dụng để xử lý nước ép trái cây kết quả cho thấy chitosan ức chế
nấm men nhưng không ức chế E. coli O157: H7 (Kiskó et al., 2005). Tuy nhiên, Abd

& Niamah (2012) cho rằng chitosan ở nồng độ 0,2-1 g/L trong nước ép táo có thể ức
chế sự tăng trưởng của một số vi khuẩn, nấm mốc và nấm men gây hư hỏng nước ép
táo. Gần đây phức chitosan arginine cho thấy hoạt động kháng khuẩn E.coli O157
trong nước cốt gà (Lahmer et al., 2012).
Nghiên cứu hiệu quả kháng nấm mốc gây hư hỏng quả của chitosan nồng độ
0,5; 1; 1,5 và 2% cho thấy chitosan có tác dụng kháng nấm ở các giai đoạn phát triển
khác nhau (sự tăng trưởng của sợi nấm, sự nảy mầm của bào tử) của cả Colettochitrum
musae phân lập từ chuối, Colettochitrum gloeosporioides phân lập từ đu đủ và thanh
long (Zahid et al., 2012). Kết quả này cũng tương tự như kết quả của Bautista-Baños et
al (2004) cho rằng sự tăng trưởng của sợi nấm và sự này mầm của bảo tử nấm
Fusarium, Penicillium, và Rhizopus bị ức chế bởi chitosan. Tuy nhiên so với
10


Penicillium, và Rhizopus thì Fusarium là nấm nhạy cảm nhất. Việc giảm tối đa trọng
lượng khô của sợi nấm và ức chế hình thành bào tử được quan sát thấy ở chitosan nồng
độ 2% đối với Colettochitrum musae phân lập từ chuối, Colettochitrum
gloeosporioides phân lập từ đu đủ và thanh long (Zahid et al., 2012). Hiệu ứng tương
tự cũng được chứng minh trong các nghiên cứu trước đây về F. oxysporum phân lập từ
đu đủ (Bautista-Baños et al., 2004). Các nghiên cứu khác cũng đã chỉ ra rằng chitosan
kích thích hình thành bào tử của Penicillium digitatum (Bautista-Baños et al., 2004),
và C. gloeosporioides (Bautista-Baños et al., 2005).
2.1.5.1. Những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kháng vi sinh vật của chitosan
Tính kháng vi sinh vật của chitosan không chỉ phụ thuộc vào các điều kiện bên
ngoài (vi sinh vật đích, tính chất của môi trường, pH, nhiệt độ, vv), mà còn phụ thuộc
vào các yếu tố bên trong (như trọng lượng phân tử, và mức độ polymer hóa và mức độ
diacetyl hóa) (Vargas et al., 2012).
- Trọng lượng phân tử: Nhiều nhà nghiên cứu đã thông báo rằng hoạt tính
kháng khuẩn của chitosan phụ thuộc vào trọng lượng phân tử. Nghiên cứu của Hwang
(1998) khảo sát khả năng kháng E. coli của chitosan có trọng lượng phân tử từ 10000 170000 Dalton cho rằng chitosan có trọng lượng phân tử lớn hơn 30000 Dalton có hiệu

quả diệt E. coli cao nhất. Chitosan có khối lượng phân tử thấp được cho là có khả năng
kháng khuẩn cao hơn so với chitosan thông thường có khối lượng phân tử cao (Dutta et
al., 2009) vì chitosan có khối lượng phân tử thấp có khả năng tan trong nước cao hơn
dẫn đến phản ứng tốt hơn với các vị trí hoạt động của vi sinh vật. Tuy nhiên kết quả
nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của chitosan phụ thuộc vào trọng lượng phân tử là
không hoàn toàn tương thích. Trọng lượng phân tử tăng làm giảm hoạt tính kháng E.coli
của chitosan (Gerasimenko et al., 2004). Ngược lại với kết quả đề cập ở trên không có
sự khác biệt trong hoạt động kháng khuẩn của chitosan có trọng lượng phân tử khác
nhau đối với E. coli và Bacillus subtilis (Gerasimenko et al., 2004).
- Mức độ diacetyl hóa (DD)
Hiệu quả kháng khuẩn của chitosan cũng phụ thuộc vào mức độ diacetyl hóa.
Mức độ diacetyl hóa cao làm tăng khả năng hòa tan chitosan và tăng mật độ điện tích do
đó cải thiện độ bám dính của chitosan lên các tế bào vi sinh vật (Aider & de Halleux,
2010). Mặt khác sự gia tăng DD có nghĩa là số lượng các nhóm amin trong chitosan
tăng lên, kết qủa là trong môi trường có tính acid làm gia tăng sự tương tác giữa chitosan
và các điện tích âm trên màng tế bào vi sinh vật (Elsabee & Abdou, 2013).
- Độ pH
Hoạt động kháng khẩn của chitosan bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi pH. Ở môi
trường có giá trị pH thấp, có khả năng hòa tan chitosan cao và proton trong dung dịch
11


chitosan cao làm tăng hiệu quả kháng khuẩn (Aider & de Halleux, 2010). Nghiên cứu
của Tsa & Su (1999) kiểm soát hoạt động kháng khuẩn của chitosan (DA 98%) đối với
E. coli ở các giá trị pH khác nhau là 5,0; 6,0; 7,0; 8,0; 9,0 cho rằng chitosan có khả
năng kháng khuẩn tốt nhất ở pH 5,0 và chitosan có hoạt tính kháng khuẩn kém ở pH
9,0. Các nhà nghiên cứu khác cũng kết luận rằng chitosan không có hoạt tính kháng
khuẩn ở pH 7,0 do nhóm amin và độ hòa tan của chitosan ở pH này rất kém. Điều này
cho thấy hoạt tính kháng khuẩn còn phụ thuộc vào bản chất cation của chitosan.
- Nhiệt độ

Nhiệt độ cũng có ảnh hưởng đến hoạt tính kháng khuẩn của chitosan. Nhiệt độ
cao hơn 370 C làm tăng cường hoạt tính kháng khuẩn của chitosan so với nhiệt độ lạnh.
Tuy nhiên, ảnh hưởng lớn nhất về hoạt động kháng khuẩn là môi trường xung quanh.
Tsai và Su (1999) kiểm tra tác động của nhiệt độ đến hoạt động kháng E.coli của
chitosan cho biết huyền phù tế bào E.coli trong đệm phosphate (pH 6) có chứa
chitosan nồng độ 150 ppm được nuôi ở các nhiệt độ là 4, 15, 25, 370C trong các
khoảng thời gian khác nhau và định lượng tế bào còn sống sót. Kết quả là hoạt động
kháng khuẩn của chitosan tỷ lệ thuận với nhiệt độ. Ở nhiệt độ 25 và 370C các tế bào
E.coli đã hoàn toàn bị giết chết trong vòng 1 giờ. Tuy nhiên, ở nhiệt độ thấp hơn (4 và
150C) số lượng E.coli giảm trong vòng 5 giờ đầu tiên và sau đó ổn định. Các tác giả
kết luận rằng hoạt động kháng vi khuẩn giảm do tỷ lệ tương tác giữa chitosan và các tế
bào vi khuẩn ở nhiệt độ thấp thì thấp hơn ở nhiệt độ cao.
- Vi sinh vật đích
Các vi sinh vật đích cũng có một vai trò quan trọng trong hiệu quả kháng khuẩn
của chitosan. Mật độ điện tích trên bề mặt tế bào vi sinh vật là một yếu tố quyết định
đến lượng chitosan hấp phụ. Lượng chitosan hấp phụ nhiều rõ ràng sẽ dẫn đến những
thay đổi lớn trong cấu trúc và tính thấm của màng tế bào. Nấm men và nấm mốc
thường nhạy cảm nhất, tiếp theo là vi khuẩn Gram dương và vi khuẩn Gram âm (Aider
& de Halleux, 2010).
2.1.5.2. Cơ chế kháng vi sinh vật của chitosan
Mặc dù cơ chế kháng khuẩn chính xác của chitosan chưa được hiểu một cách
đầy đủ, tuy nhiên có 3 cơ chế giải thích khả năng kháng khuẩn của chitosan là: Khả
năng kháng khuẩn của chitosan là do sự tương tác giữa điện tích dương của nhóm
amin (NH3+) ở giá trị pH thấp hơn 6,3 (các pKa của chitosan) và bề mặt tích điện âm
của vi khuẩn. Kết quả là làm thay đổi các đặc tính của màng bán thấm, do đó gây mất
cân bằng thẩm thấu bên trong và bên ngoài dẫn đến ức chế sự tăng trưởng của vi sinh
vật (Shahidi et al, 1999). Chitosan thủy phân peptidoglycan trong thành tế bào vi sinh
vật dẫn đến làm rò rỉ các chất điện giải trong tế bào như các ion kali, và các thành phần
12

protein có trọng lượng phân tử thấp khác (như protein, axit nucleic, glucoza, và lactat
dehydrogenaza) (Dutta et al., 2009).
Trong nghiên cứu về tính kháng E.coli của chitosan từ vỏ tôm người ta cho rằng
khả năng ức chế vi khuẩn của chitosan là do liên kết giữa chuỗi polyme của chitosan
với các ion kim loại trên bề mặt của vi khuẩn làm thay đổi tính thấm của màng tế bào.
Khi bổ sung chitosan vào môi trường, tế bào vi khuẩn sẽ chuyển từ điện tích âm sang
điện tích dương. Quan sát trên kính hiển vi huỳnh quang cho thấy chitosan không trực
tiếp hoạt động ức chế vi khuẩn E.coli mà do sự kết lại của các tế bào và sự tích điện
dương ở màng tế bào của vi khuẩn.
Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của chitosan có khối lượng phân tử khác nhau
trên 6 loài vi khuẩn. Cơ chế kháng khuẩn của chitosan được xác định dựa trên việc đo tính
thấm của màng tế bào vi khuẩn và quan sát sự nguyên vẹn của tế bào. Kết quả chỉ ra rằng
khả năng này giảm khi khối lượng nguyên tử tăng. Chitosan cũng là nguyên nhân làm rò
rỉ các chất trong tế bào và phá hủy thành tế bào.
2.1.6. Ứng dụng của chitosan trong bảo quản rau quả tươi
Chitosan được biết đến như một chất bảo quản tự nhiên được áp dụng trên
nhiều loại rau quả. Bằng cách tạo ra một màng bán thấm trên bề mặt rau quả, chitosan
có tác dụng làm thay đổi khí quyển bên trong (thay đổi tính thấm nước, oxy, carbon
dioxide) do đó làm giảm sự thoát hơi nước, giảm tỷ lệ hô hấp, trì hoãn quá trình chín,
kéo dài thời gian bảo quản và kiểm soát thối hỏng ở nhiều loại quả (Shi et al., 2013).
Trong hầu hết các nghiên cứu bảo quản rau quả đều cho rằng tác dụng duy trì chất
lượng trái cây của chitosan phụ thuộc phần lớn vào tính chất của màng, loại trái cây,
độ chín cũng như điều kiện bảo quản. Nghiên cứu của Krishna & Rao (2014) bảo quản
ổi bằng chitosan 1% chỉ ra rằng chitosan có tác dụng giảm tỷ lệ hô hấp, giảm hao hụt
khối lượng tự nhiên, màu sắc, độ cứng và chất lượng được duy trì cho đến khi kết thức
quá trình bảo quản ở nhiệt độ thường (28 - 320C, độ ẩm 32 - 41%) trong 7 ngày.
Nghiên cứu của Hossain & Iqbal (2016) bảo quản chuối bằng chitosan tạo ra từ
vỏ tôm kết luận xử lý chuối bằng chitosan nồng độ 1% có tác dụng làm giảm hao hụt
khối lượng tự nhiên thấp nhất, duy trì được màu sắc, chất lượng dinh dưỡng, chất

lượng cảm quan tốt nhất, mức độ nhiễm bệnh, tỷ lệ bệnh thấp nhất và kéo dài thời gian
bảo quản chuối 16,6 ngày bảo quản ở nhiệt độ thường.
Theo nhóm tác giả Trần Thị Thu Huyền, Nguyễn Thị Bích Thủy (2011),
Nghiên cứu ảnh hưởng của Chitosan đến những biến đổi hóa lý của quả nhãn sau thu
hoạch cho biết bảo quản nhãn bằng phương pháp bao màng chitosan và để trong bao bì
có đục lỗ, kết hợp với khống chế môi trường ở mức 100 C có tác dụng kéo dài thời
gian bảo quản và duy trì chất lượng quả. Nhãn được bảo quản bằng màng chitosan với
13


nồng độ 2% có thể duy trì chất lượng của quả trong thời gian 20 ngày, đảm bảo tiêu
chuẩn về dinh dưỡng và cảm quan được người tiêu dùng chấp nhận.
Theo nhóm tác giả Nguyễn Bích Thủy và cs (2008) nghiên cứu ảnh hưởng của
chitosan đến chất lượng và thời gian bảo quản quả chanh đã kết luận: Màng chitosan
bao bọc quanh quả chanh tươi có tác dụng làm giảm hao hụt khối lượng tự nhiên, giữ
hàm lượng chất khô tổng số, hàm lượng axit hữu cơ tổng số, và vitamin C vẫn còn cao
trong suốt thời gian bảo quản. Do đó duy trì được chất lượng dinh dưỡng, chất lượng
cảm quan của quả trong quá trình bảo quản. Chitosan có tác dụng bảo quản chanh lên
tới 30 ngày.
Một số nghiên cứu bảo quản chuối bằng màng chitosan cho biết chitosan có tác
dụng làm giảm sự biến màu vỏ quả. Rau quả sau khi thu hoạch sẽ dần dần bị thâm,
làm giảm chất lượng và giá trị. Rau quả bị thâm là do quá trình lên men tạo ra các sản
phẩm polyme hóa của oquinon. Nhờ bao gói bằng màng chitosan đã ức chế được hoạt
tính oxy hóa của các polyphenol, là thành phần của anthocyamin, flavonoid và tổng
lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho màu sắc của rau quả tươi lâu hơn.
Chitosan nồng độ 1% được hòa tan trong dung dịch axit acetic 1% sau đó được phun
lên bề mặt chuối. Ưu điểm của phương pháp này là kéo dài thời gian bảo quản, độ tươi
của chuối gấp 3 lần so với các mẫu đối chứng (không sử dụng chitosan) (Đặng Văn
Phú, và cs, 2008).
2.2. GIỚI THIỆU VỀ CHITOSAN KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ THẤP

Chitosan khối lượng phân tử thấp thu được bằng quá trình thủy phân chitosan
bằng hydroperoxit. Tùy theo từng điều kiện, chế độ thủy phân để thu được chitosan có
khối lượng phân tử khác nhau. Chitosan oligosaccharide được cơ thể người hấp thụ
gần như hoàn toàn, hoạt động sinh học và chức năng của nó gấp hàng chục lần so với
chitosan thông thường. Nó được sử dụng như một tác nhân trị đái tháo đường vì nó
làm tăng dung nạp glucose, bài tiết insulin và giảm chất béo trung tính. một tác nhân
trị đái tháo đường vì nó làm tăng dung nạp glucose, bài tiết insulin và giảm chất béo
trung tính. Chitosan oligosaccharide liên kết với chất béo dư thừa và ức chế sự hấp thụ
chất béo, hỗ trợ khả năng miễn dịch, giảm lượng đường trong máu, kiểm soát huyết áp,
ngăn chặn táo bón, loại chì và các kim loại nặng ra khỏi cơ thể, tăng cường sự hấp thụ
canxi, ngăn ngừa bệnh tim và giảm nồng độ acid uric trong máu.
2.2.1. Khả năng kháng khuẩn của chitosan khối lượng phân tử thấp
Một số nghiên cứu của Uchida et al, (1989) cho rằng chitosan được thủy phân
nhẹ bằng chitosanase có khả năng kháng khuẩn tốt hơn là chitosan ban đầu và
oligomer của chúng. Cho et al, (1998) đã báo cáo rằng hoạt tính kháng khuẩn của
chitosan với Escherichia coli và Bacillus sp tăng theo chiều giảm độ nhớt từ 1000 đến
14


10 cP. Hiệu quả kháng S. aureus là tốt hơn khi sử dụng chitosan có trọng lượng phân
tử thấp so với chitosan có trọng lượng phân tử cao. Trong một nghiên cứu khác với E.
coli cho thấy hiệu quả kháng khuẩn giảm khi trọng lượng phân tử tăng và thích hợp
khi trọng lượng phân tử là 15kDa. Ở nồng độ 0,5% oligosaccharide có thể ức chế hoàn
toàn sự phát triển của E. coli. Chitosan có trọng lượng phân tử là 40 kDa ở 0,5% có thể
ức chế được 90% sự phát triển của S. aureus và E. coli và ở 180 kDa có thể ức chế
hoàn toàn sự phát triển của hai vi khuẩn này ở 0,05%. Trong một nghiên cứu khác của
Jeon et al, (2001) khảng định rằng chitosan oligosaccharide có trọng lượng phân tử lớn
hơn 10 kDa có hiệu quả hơn trong việc chống lại vi khuẩn gây bệnh cũng như không
gây bệnh. No et al, (2001) đã tiến hành nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của chitosan
và chitosan oligomer với trọng lượng phân tử khác nhau. Chitosan có khối lượng phân

tử là: 1671, 1106, 746, 470, 224, và 28 kDa, chitosan oligomer với khối lượng phân tử
là 22, 10, 7, 4, 2 và 1 kDa. Kết quả nghiên cứu cho thấy chitosan thể hiện hoạt tính
kháng vi khuẩn Gram dương tốt hơn vi khuẩn Gram âm ở nồng độ chitosan 0,1%.
Chitosan thể hiện hoạt tính kháng khuẩn tốt hơn chitosan oligomer.
Tại trường Đại học Nha Trang một số công trình nghiên cứu sử dụng chitosan
oligosaccharide để bảo quản thịt lợn, thịt bò, xúc xích của tác giả Trần Thị Luyến và
cộng sự, (2006) đã chứng minh rằng khả năng kháng khuẩn của oligosaccharide là
đáng kể. kết quả đã kéo dài thời gian bảo quản của các đối tượng trên. Tác giả Lê Thị
Tưởng (2007) sử dụng chitosan oligosaccharide thu được từ quá trình thủy phân
chitosan bằng enzyme hemicellulose để bảo quản sữa tươi kết quả thu được rất tốt.
Chitosan khối lượng phân tử thấp có nhiều ưu việt hơn chitosan, tuy nhiên hiện
nay ở nước ta chưa có nhiều công trình nghiên cứu sản xuất chitosan khối lượng phân
tử thấp được ứng dụng trong thực tế, các công trình này mới chỉ áp dụng trong quy mô
phòng thí nghiệm.
2.3. GIỚI THIỆU VỀ COMPOZIT CỦA CHITOSAN VỚI AXIT OLEIC
2.3.1. Một số tính chất của compozit của chitosan với axit oleic
Tương tự như hầu hết các màng polysaccharide, màng chitosan có tính ưa nước
mạnh nên có khả năng ngăn cản tốt đối với không khí và chất béo nhưng khả năng giữ
ẩm kém (Elsabee & Abdou, 2013), việc kiểm soát độ ẩm là mong muốn của hầu hết
các ứng dụng bao bì thực phẩm. Để cải thiện đặc tính giữ ẩm của chế phẩm tạo màng
từ chitosan người ta thường kết hợp chitosan với một số hợp chất kỵ nước như chất
béo (axit béo, dầu thực vật, tinh dầu, sáp) để tạo chất tạo màng dạng nhũ tương
(Aguirre-Loredoa et al., 2014; Galus & Kadzinska, 2015). Tuy nhiên việc kết hợp với
các hợp chất lipid thường làm suy yếu các tính chất cơ học của màng chitosan (Vargas
et al., 2009).
15


Độ giòn là đặc tính vốn có của màng chitosan do cấu trúc phức tạp và lực liên
kết giữa các polymer tự nhiên yếu. Theo nhóm tác giả (Suyatma et al., 2004) màng

chitosan giòn là do nhiệt độ chuyển thủy tinh (Tg) của polyer cao (2030C). Nhiệt độ
chuyển thủy tinh có liên quan đến độ cứng và cấu hình phân tử của chitosan. Bằng
cách giảm lực liên kết giữa các phân tử và do đó tăng tính linh động của các chuỗi
polymer, chất dẻo hóa như glycerol, sorbitol và polyethylene glycerol được đưa vào để
giảm nhiệt độ chuyển thủy tinh của màng và cải thiện tính linh hoạt, khả năng kéo dài
và độ dẻo dai của màng (Domjan et al., 2009).
Cơ chế hoạt động của chất dẻo hóa được giải thích như sau: Chất dẻo hóa được
đưa vào để giảm lực ma sát giữa các chuỗi polymer. Lý thuyết gel mặc nhiên cho rằng
độ cứng của polyme xuất phát từ cấu trúc 3 chiều, và chất dẻo hoạt động bằng cách
phá vỡ các tương tác polymer-polymer ở các chuỗi liền kề, do đó làm tăng tính linh
hoạt của các chuỗi này. Các chất hoá dẻo có hiệu quả nhất là những chất có cấu trúc
tương tự như các polymer, vì vậy chất dẻo như polyol là phù hợp nhất với màng
polysaccharide (Sothornvit & Krochta, 2005). Một số nghiên cứu cho rằng việc bổ
sung glycerol vào màng chitosan làm tăng tính thấm của màng (cả oxy và hơi nước) do
sự gắn kết trong màng giảm (Azeredo et al., 2010).
Việc tạo màng như một lớp phủ không chỉ phụ thuộc vào sự gắn kết (lực hút
giữa các phân tử polymer của màng) mà còn liên quan đến độ bám dính (lực hấp dẫn
giữa màng và chất nền) (Sothirnvit & Krochta, 2005). Trong quá trình phủ màng cần
có một chất bám dính tốt giữa bề mặt ẩm của thực phẩm và dung dịch tạo màng. Khi
các nhóm amino chính của chitosan và các proton trong dung dịch axit chiếm ưu thế sẽ
chi phối các ion tích điện trái dấu trên bề mặt do đó đóng một vai trò quan trọng trong
việc hấp thụ và bám dính. Trong mọi trường hợp thì độ dày và tính đồng nhất là yếu tố
quan trọng đối với tính giữ ẩm của màng (Hong et al., 2004). Đôi khi một chất hoạt
động bề mặt là cần thiết để giảm sức căng bề mặt của dung dịch chitosan và tăng khả
năng giữ ẩm (Choi et al., 2002; Casariego et al., 2008). (Choi et al., 2002) sử dụng
tween 80 như một chất hoạt động bề mặt để làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch
tạo màng chitosan và tăng cường khả năng giữ ẩm trên vỏ táo. (Casariego et al., 2008)
báo cáo rằng độ ẩm và hệ số bám dính của màng chitosan trên bề mặt của cà chua và
cà rôt giảm khi tăng nồng độ chitosan và tính thấm của chất dẻo hóa.
2.3.2. Một số ứng dụng của compozit của chitosan trong bảo quản rau quả tươi

Nghiên cứu của Puttongsiri & Haruenkit (2010) bảo quản quýt Kiew Wan ở
nhiệt độ thường bằng màng chitosan kết hợp với axit oleic ở nồng độ chitosan 1% và
axit oleic là 2,5% cho rằng màng tạo ra từ chitosan và axit oleic có tác dụng tốt nhất
trong việc giảm hao hụt khối lượng, hàm lượng ethanol trong dịch quả, và hàm lượng
16


CO2 giảm. Nghiên cứu kéo dài thời gian bảo quản quả dâu tây đông lạnh bằng màng
phủ chitosan 1% kết hợp với axit oleic với nồng độ (0, 1, 2 và 4%). Dâu tây được
nhúng trong dung dịch thí nghiệm 15 giây, được để khô tự nhiên trong 1 giờ ở 200C và
được đóng hộp 750ml. Hộp được bảo quản tại 4 ± 10C. Kết quả là màng chitosan kết
hợp với axit oleic có tác dụng làm tăng khả năng giữ ẩm và kháng nấm. Chất hòa tan,
độ acid, và độ pH không thay đổi đáng kể trong thời gian lưu trữ và không bị ảnh
hưởng bởi màng bảo quản (Vargas et al., 2006).
Màng tạo thành từ chitosan có chứa Tocophenyl acetate làm chậm đáng kể sự
đổi màu của quả dâu tây tươi và đông lạnh. Sự phát triển của màng chitosan, kẽm và
vitamin E cũng cung cấp một cách thay thế cho việc giữ rau quả tươi, mặc dù chưa
hiệu quả để đạt đến đại trà (Meyers et al., 2007)
Nghiên cứu bảo quản dâu tây bằng màng chitosan 1%, 1,5%, hoặc kết hợp với
canxi gluconate lưu giữ ở 100C, độ ẩm là 70 ± 5%.. Kết quả với nồng độ chitosan
1,5% làm giảm đáng kể hoạt động hô hấp, chì hoãn sự chín, tỷ lệ thối hỏng, hạn chế
giảm khối lượng, độ cứng, màu sắc bên ngoài tốt nhất. Bổ sung canxi vào chitosan
làm tăng độ cứng, giá trị dinh dưỡng của quả (Vargas, et al., 2006).
Nghiên cứu của Medieros et al (2012). Ứng dụng các lớp phủ nano nhiều lớp
của k-carrageenan và lysozyme trên quả lê ‘Rocha’ nguyên vẹn, và lê tươi cắt công bố
rằng có ảnh hưởng tích cực trong tính chất ngăn cản khí, và tính kháng khuẩn, cũng
như duy trì màu sắc, giảm tổn thất khối lượng. Trong nghiên cứu của (Jang et al.,
2013) chỉ ra rằng lớp phủ Alginate/ nano-Ag có những lợi ích đáng kể về tính chất hóa
lý và sinh lý của nấm hương bảo quản 16 ngày ở 4 ± 10C.
2.4. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU ĐÀO

Đào là loại quả hạch, kích thước quả đào thay đổi tùy thuộc vào giống, các
giống đào Châu Á quả thường nhỏ hơn đào Châu Âu và châu Mỹ, loại quả to thường 8
- 10 quả/kg. Màu sắc quả cũng thay đổi rất nhiều tùy theo giống, từ vàng đỏ, vàng
trắng và một số quả khi chín vẫn giữ nguyên màu xanh. Một số giống đào khi chín còn
phủ một lới lông trắng bên ngoài, lớp lông này có tác dụng bảo vệ quả, chống sự xâm
nhiễm của vi khuẩn, nấm, tránh cho quả hấp thụ nhiệt khi trời nóng. Một số giống đào
chín sớm quả thường chín vào khoảng giữa tháng 4 đến đầu tháng 5, các giống chín
trung bình vào khoảng cuối tháng 5 đến đầu tháng 6, giống chín muộn vào khoảng
cuối tháng 6. Nhìn chung thời gian chín của đào có thể thay đổi theo từng vùng sinh
thái và thay đổi theo từng lục địa.
2.4.1. Tình hình sản xuất đào trên thế giới và Việt Nam
2.4.1.1. Tình hình sản xuất đào trên thế giới
Các khu vực sản xuất đào ăn quả quan trọng trong lịch sử là Trung Quốc, Nhật
17


Bản, Iran và các quốc gia khu vực Địa Trung Hải, là khu vực mà đào đã được trồng
trong hàng ngàn năm qua. Gần đây, Hoa Kỳ (các bang California, Nam Carolina,
Michigan, Taxas, Alabama, Georgia, Virginia), Canada (miền nam Ontario và Bristish
Columbia) và Australia (khu vực Riverland) cũng đã trở thành các quốc gia quan trọng
trong trồng đào. Các khu vực có khí hậu đại dương như tây bắc Thái Bình Dương,
Bristish Isles nó chung không thích hợp cho việc trồng đào do không có đủ nhiệt về
mùa hè, mặc dù đào đôi khi cũng được trồng tại đây (Reisono et al., 2002).
Theo Giáo sư Vũ Công Hậu, (1996) cây đào chủ yếu được trồng ở các vùng ôn
đới nóng và ở các nước á nhiệt đới. Trên phạm vi toàn thế giới, cùng với táo, lê, cam
quýt, chuối, dứa đào là một trong 6 loại quả quan trọng nhất thế giới.
Theo tài liệu Fao Statistics (2010) năm 2008 diện tích đào toàn thế giới là 1.
608. 768 ha, năng suất trung bình đạt 11,189 tấn/ ha, tổng sản lượng đạt 18.000.853
tấn. Trung Quốc là nước có diện tích đào lớn nhất thế giới 782.686 ha, chiếm 48,65%
diện tích đào trên toàn thế giới. Australia là nước có năng suất đào cao nhất thế giới

44,152 tấn/ha tiếp đó là Mỹ 20,592 tấn/ha, Pháp 20,005 tấn/ha,..
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng đào một số nước trên thế giới năm 2008
Địa điểm
Toàn thế giới
Châu Á
Trung Quốc
Iran
Hàn Quốc
Nhật Bản
Châu Âu
Italy
Tây Ban Nha
Greece
Pháp
Châu Mỹ
Mỹ
Mexico
Brazil
Chile
Châu Phi
Ai cập
Tunisia
Algeria
Châu Đại Dương
Australia

Năng suất (kg/ha)
sản lượng (tấn)
1.608.768
11.189,2

989.837
10.555,6
782.686
10.641,9
25.500
15.294,1
16.000
7.500
10.200
14.725,4
275.387
14.868,7
86.062
18.464,8
76.966
15.062,4
36.900
19.894,3
15.000
20.005,7
Myx189.491
12.887,2
63.252
20.592,8
39.757
5.082,5
22.600
8.845,1
17.221
15.562,3

133.194
6.584
80.199
4.980,3
16.800
6.607,1
15.000
6.333,3
20.904
6.654,9
20.000
6.545,8
Nguồn Fao Statistics. 2010
Diện tích (ha)

18

18.000853
10.448.392
8.329.329
390.000
120.000
150.200
4.094.656
1.589.118
1.159.300
734.100
301,164
2.442.025
1.302.536

202.066
199.900
268.000
876.664
399.416
111.000
95.000
139.116
130.916