Nghiên cứu tạo màng từ chitosan kết hợp nano bạc và thử nghiệm bảo quản xoài cát hòa lộc báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

IUH1819

BỘ CƠNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG

NGHIÊN CỨU TẠO MÀNG TỪ CHITOSAN
KẾT HỢP NANO BẠC VÀ THỬ NGHIỆM BẢO
QUẢN XỒI CÁT HỊA LỘC.
Tên đề tài:

Mã số đề tài: 171.4241
Chủ nhiệm đề tài: NGUYỄN HUỲNH ĐÌNH THUẤN
Đơn vị thực hiện: VIỆN CƠNG NGHỆ SINH HỌC – THỰC PHẨM

Tp. Hồ Chí Minh, ........…


LỜI CÁM ƠN
Lời đầu tiên chúng tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Công
Nghiệp TP Hồ Chí Minh, Phịng Quản lý Khoa học và Hợp tác Quốc tế và Viện Công
nghệ Sinh học - Thực phẩm, trường Đại học Cơng Nghiệp thành phố Hồ Chí Minh đã
tạo điều kiện để cho chúng tơi có cơ hội để thực hiện và hoàn thành tốt đề tài này
Xin được gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS. TS Lý Nguyễn Bình, người đã truyền cho tơi rất
nhiều kiến thức, thật nhiều kinh nghiệm và đặc biệt là có những ý kiến đóng góp, trao đổi
thật sự bổ ích. Nó như là nguồn động lực giúp tơi ln ln cố gắng và phấn đấu hết mình.
Qua đó, tơi cũng muốn gửi lời cảm ơn chân thành đến các cộng sự PGS.TS Đàm Sao Mai,
ThS. Phạm Thị Quyên cùng tất cả nhân viên Phịng thí nghiệm Viện Cơng nghệ Sinh học Thực phẩm và các em sinh viên khóa 9, 10 đã hỗ trợ nhiệt tình trong quá trình thực hiện đề

tài. Và lời cuối tôi thật sự muốn cảm ơn, xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã
ln động viên, chia sẻ và hỗ trợ chúng tơi hết mình.
Chúng tơi xin chân thành cảm ơn!

1


PHẦN I. THƠNG TIN CHUNG
I. Thơng tin tổng qt
1.1. Tên đề tài: Nghiên cứu tạo màng từ chitosan kết hợp nano bạc và thử nghiệm bảo
quản xồi cát hịa lộc
1.2. Mã số: 171.4241
1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài
TT

Họ và tên
(học hàm, học vị)

Đơn vị cơng tác

1 Ths. Nguyễn Huỳnh Đình Thuấn Viện CNSH - TP

Vai trò thực hiện đề tài
Chủ nhiệm đề tài

PGS.TS. Đàm Sao Mai

Viện CNSH - TP

Tham gia

Ths. Phạm Thị Quyên

Viện CNSH - TP

Tham gia

Lâm Gia An

Viện CNSH - TP

Tham gia

1.4. Đơn vị chủ trì: Viện Cơng nghệ Sinh học – Thực phẩm
1.5. Thời gian thực hiện:
1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 05/2017 đến tháng 05/2018
1.5.2. Gia hạn (nếu có): đến tháng 11 năm 2018
1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng 05 năm 2017 đến tháng 06 năm 2018
1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): khơng có
1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: ba mươi triệu đồng triệu đồng.
II. Kết quả nghiên cứu
1. Đặt vấn đề
Trong những năm gần đây, các nhà khoa học trong và ngoài nước đang quan tâm
nghiên cứu khả năng sử dụng chitosan kết hợp với các chất có kích thước nano nhằm
hướng tới phát triển các loại màng nano có tính kháng khuẩn, kháng nấm áp dụng trong bảo
quản thực phẩm. Để có thể sử dụng như một màng bao thực phẩm, các loại màng này cần
phải ổn định về mặt sinh hóa, vi sinh và đảm bảo an tồn thực phẩm. Hầu hết, các cơng
trình nghiên cứu đều nhằm vào mục đích chung là xây dựng cơng thức tạo màng từ các vật
liệu thích hợp để chế biến ra loại màng hoạt tính (active film and coating) mang những tính
chất cần thiết của một loại bao bì thực phẩm như tính chất cơ học, tính cản nước, kháng

nấm.
Hoạt tính của màng được xem là một đặc tính vượt trội so với các loại màng bao
truyền thống được làm từ các vật liệu plastic, có khả năng tự hủy nên trở thành một loại
bao bì thân thiện với mơi trường.
Vùng Nam bộ có các loại cây ăn quả mang tính đặc trưng của vùng nhiệt đới và có
giá trị kinh tế cao và gắn liền với những chỉ dẫn địa lý như bưởi Da xanh, xồi cát Hịa Lộc,
măng cụt Lái Thiêu, vú sữa Lò Rèn, thanh long Bình Thuận… đã được canh tác theo quy
trình sản xuất hàng hóa, tuy nhiên do cơng nghệ bảo quản sau thu hoạch (STH) còn chưa
được chú trọng nên tổn thất sau thu hoạch là khá lớn, cả về số lượng và chất lượng dẫn đến
hiệu quả kinh tế không cao.
Hiện nay, ở Việt Nam chỉ có một số doanh nghiệp lớn và các siêu thị có phương tiện
tồn trữ trái cây ở nhiệt độ thấp, còn đa số các vựa thu mua trái cây cũng như nông dân đều
2


thu hoạch, vận chuyển và tồn trữ trái cây theo tập qn, chưa có quy trình bảo quản. Việc
thiếu đầu tư các công nghệ bảo quản nông sản sau thu hoạch cũng dẫn đến tính chất thời
vụ, hơn nữa dẫn đến tình trạng ứ đọng và hư hỏng sản phẩm.
Trong thời gian gần đây, các loại trái cây với đầy đủ chủng loại từ nho, táo lê của
Mỹ, Úc, Trung Quốc, chuối của Philippin, đến sầu riêng, xoài Thái Lan… đang được tiêu
thụ trên thị trường Việt Nam. Việc xây dựng thương hiệu trái cây Việt Nam để cạnh tranh
là vấn đề hết sức cần thiết và cấp bách, nếu khơng trái cây Việt Nam sẽ mất chỗ đứng trên
chính thị trường trong nước và càng không thể cạnh tranh tại thị trường ngoài nước.
Chitosan là một loại hợp chất sinh học cao phân tử được chiết xuất từ vỏ tơm và có
đặc tính ưu việt hơn các loại hố chất khác dùng trong bảo quản trái cây. Màng chitosan
chống thoát hơi nước, kháng vi sinh vật, thân thiện với mơi trường và con người. Bạc đã
được biết đến có tính năng kháng khuẩn mạnh, hạn chế và tiêu diệt sự phát triển của nấm
mốc, khi bạc nguyên tử ở kích thước nano, hoạt tính sát khuẩn tăng lên khoảng 20 – 50 lần
so với bạc ion (Đặng Văn Phú, 2008). Điều này đã thu hút nhiều nhà khoa học quan tâm
nghiên cứu ứng dụng nano bạc vào thực tiễn.

2. Mục tiêu
Tạo màng bao chitosan độ deacetyl 70% – nano bạc có hoạt tính kháng nấm và kéo
dài thời gian bảo quản cũng như thời gian sử dụng của xoài cát Hòa Lộc
3. Phương pháp nghiên cứu
3.1. Các phương pháp phân tích
Chụp ảnh hiển vi điện tử truyền qua (TEM): xác định kích thước và phân bố kích
thước trung bình hạt nano bạc.
Phương pháp đo phổ phát xạ nguyên tử cảm ứng plasma (ICP-AES): cho biết hàm
lượng nano bạc cần xác định.
Phương pháp xác định hàm lượng Vit C bằng phương pháp chuẩn độ bằng Iot
Đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của xồi: acid tổng, độ Brix, đường tổng
Tính chất cơ học của màng: được đánh giá qua lực kéo đứt, độ giãn dài và mô–đun
đàn hồi của màng.
Khả năng trao đổi hơi nước qua màng: được đánh giá bằng tính thấm hơi nước
(Water Vapor Permeability – WVP) dựa trên phương pháp gia tăng khối lượng của tiêu
chuẩn AFNOR, NF H00-030 (1974) được áp dụng cho vật liệu dạng màng mỏng.
Bảng 3.1. Nội dung và phương pháp nghiên cứu
TT
1
2

3
4

Các nội dung, công việc
thực hiện
Tạo màng chitosan
Tạo keo nano bạc

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp đo cơ lý
Phương pháp hóa học: sử dụng AgNO3 tạo ra nano
bạc, dùng phương páp chụp tem, sem xác định kích
thước, số lượng
Tạo màng chitosan – nano Phương pháp đo cơ lý
bạc
Thử invitro kháng nấm
Phương pháp thử hoạt tính kháng nấm, đo vịng kháng
nấm
3


5

Bảo quản xồi

Phương pháp hóa học xác định các chỉ tiêu liên quan
đến chất lượng của xoài

3.2. Phương pháp thu thập và xử lý kết quả
Các thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên, lặp lại 3 lần với 1 hay 2 nhân tố thay đổi.
Kết quả của thí nghiệm trước được chọn làm thơng số cố định cho các thí nghiệm sau. Số
liệu được thu thập và xử lý bằng phần mềm Statgraphics Centurion 15.2. Phân tích phương
sai (ANOVA) theo kiểm định LSD để kết luận sự sai khác giữa trung bình các thực
nghiệm.
4. Tổng kết về kết quả nghiên cứu
Qua các kết quả thí nghiệm của q trình nghiên cứu chế tạo màng chitosan và bước
đầu thử nghiệm trong bảo quản xồi cát Hịa Lộc, có thể rút ra kết luận như sau:
Nồng độ chitosan và giá trị pH thích hợp để tạo màng bọc xồi là 1% chitosan và pH

= 3.6. Đối với chitosan có độ deacetyl 70% thì ở nồng độ và giá trị pH này sẽ tạo ra được
màng có các tính chất tốt nhất để tăng hiệu quả bảo quản xồi cát Hịa Lộc.
Bước đầu khảo sát khả năng kháng nấm của màng chitosan với 5 nồng độ: 0.5%,
0.75%, 1%, 1.25%, 1.5%. Kết quả cho thấy ở nồng độ càng cao thì khả năng kháng nấm
của chitosan càng tăng.
Hàm lượng keo nano bạc tạo từ nồng độ bạc nitrat 0.001M với hàm lượng 75ppm
trong dung dịch chitosan duy trì chất lượng quả xồi tốt hơn mẫu xồi khơng bao và trong
thời gian bảo quản là 35 ngày. Kết quả nghiên cứu đúng trong trường hợp bảo quản xoài tại
nhiệt độ 12oC.
5. Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận
Qua các kết quả thí nghiệm của q trình nghiên cứu chế tạo màng chitosan - nano
bạc và bước đầu thử nghiệm trong bảo quản xồi cát Hịa Lộc, có thể rút ra kết luận như
sau: Bảo quản xồi cát Hịa Lộc bằng phương pháp bao màng chitosan kết hợp nano bạc có
nồng độ chitosan 1%, pH 3.6, hàm lượng keo nano bạc tạo từ nồng độ bạc nitrat 0.001M
với hàm lượng 75ppm trong dung dịch chitosan duy trì chất lượng quả hơn mẫu xồi khơng
bao và trong thời gian bảo quản là 35 ngày. Kết quả nghiên cứu đúng trong trường hợp bảo
quản xoài tại nhiệt độ 12oC.
Kết quả cho thấy chất lượng quả xồi có bao màng chitosan – nano bạc tốt hơn quả
xồi khơng bọc màng và hạn chế sự mất đi vitamin C, xồi ít bị mềm, ít bị hao tổn khối
lượng, q trình chín quả diễn ra khơng q nhanh thuân lợi cho việc vận chuyển đi xa như
xuất khẩu và xồi ít bị thán thư,… Giữa mẫu xồi bọc màng chitosan – nano bạc rửa nước
ấm (500C) và rửa nước thường kết quả kiểm tra chỉ tiêu cho thấy chất lượng giữa 2 mẫu
này là như nhau. Vì nước ấm chỉ tiêu diệt bớt vi sinh vật trên bề mặt của quả, không làm
ảnh hưởng chất lượng bên trong quả.
6. Tóm tắt kết quả (tiếng Việt và tiếng Anh)
TĨM TẮT
Mục đích của đề tài là nghiên cứu tạo màng chitosan độ deacetyl 70% kết hợp nano
bạc, khảo sát các yếu tố để tạo ra keo nano bạc thích hợp sau đó kết hợp chitosan để tạo
màng, thử nghiệm bảo quản trên xồi cát Hịa Lộc, theo dõi các chỉ tiêu của xoài để biết
được khả năng bảo quản của màng. Các yếu tố khảo sát bao gồm các yếu tố ảnh hưởng đến

khả năng tạo keo: nồng độ bạc nitrat (0.001M, 0.0015M, 0.01M, 0.015M). Hàm lượng bạc
4


khi kết hợp giữa bạc và chitosan là 50ppm; 75ppm; 100ppm. Khi có kết quả nồng độ và
hàm lượng bạc nitrat thích hợp, tiến hàng phối vào màng chitosan với chitosan 1% ở pH
3.6. Sau khi tạo màng hoàn chỉnh tiến hành đo cơ lý của màng, kháng nấm Collectotrichum
và nấm Fusadium. Sau đó thử nghiệm bảo quản xồi cát Hịa Lộc với các mẫu: khơng bao
màng rửa nước thường, không bao màng rửa nước ấm (50oC), bao màng chitosan – nano
bạc rửa nước thường và bao màng chitosan – nano bạc rửa nước ấm (50oC), bảo quản ở
nhiệt độ 12oC. Kết quả cho thấy màng bao chitosan kết hợp nano bạc có tác dụng hạn chế
sự mất nước, duy trì màu sắc vỏ quả và hàm lượng chất tan tổng số cũng như làm chậm quá
trình hư hỏng do vi sinh vật tốt hơn so với không bao màng chitosan – nano bạc.
ABSTRACT
The purpose of this study was to study the formation of 70% deacetyl chitosan in
combination with silver nanoparticles, to investigate the factors for producing appropriate
silver nanoparticles, then combine chitosan to make membrane, preservation test on Hoa
Loc mango, tracking the mango index to know the storage capacity of the membrane. The
survey factors include the factors that affect the ability to create glue: silver nitrate
concentration (0.001M, 0.0015M, 0.01M, 0.015M). The silver content of silver and
chitosan is 50ppm; 75ppm; 100ppm. With the appropriate concentration and concentration
of silver nitrate, the mixture was charged to the chitosan membrane with 1% chitosan at pH
3.6. After complete membrane preparation, the membrane physiology, Collectotrichum and
Fusarium were tested. After that, the Hoa Loc mango should be washed with water,
washed with warm water (50oC), covered with chitosan-silver nanofibers and washed with
water and covered with chitosan-silver nanoparticles. warm water (50oC), stored at 12oC.
The results show that silver-coated chitosan-containing membranes inhibit dehydration,
maintain fruit shade and total tan content, as well as slow down microbial spoilage better
than none chitosan membrane - silver nanoparticles
III. Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo

3.1. Kết quả nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1,2,3)
TT

Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật
Đăng ký

Đạt được

1

Màng chitosan

Màng chitosan

Nồng độ chitosan 1% và pH =
3.6 tạo màng tốt nhất

2

Tạo keo nano bạc

Nano bạc

Nồng độ bạc nitrat sử dụng
0.001M tạo nano bạc có kích
thước < 200nm

3

Màng chitosan – nano bạc

Màng chitosan
– nano bạc

Nồng độ nano bạc 75 ppm phân
bố đều trên màng

4

Thử invitro kháng nấm

Khả năng kháng Kháng nấm tốt
nấm của màng

5

Bảo quản xoài

Bảo quản xoài

Bảo quản 35 ngày ở 12oC
5


6

1 bài báo khoa học

Tạp chí Khoa
học và cơng
nghệ, ĐHCN

Đã đăng

3.2. Kết quả đào tạo
TT

Họ và tên

Thời gian
thực hiện đề tài

Sinh viên Đại học
Luận văn tốt
Tháng 7 năm 2017 đến
nghiệp đại học
tháng 04 năm 2018

Tên đề tài
Tên chuyên đề nếu là NCS
Tên luận văn nếu là Cao học
Khảo sát biến đổi chất lượng của
xồi cát Hịa Lộc trong q trình
bảo quản bằng màng chitosan
nano bạc kết hợp với gelatin,
carrageenan.

Đã bảo vệ
Đã bảo vệ

IV. Tình hình sử dụng kinh phí
T
T
A
1
2
3
4
5
6
7
8
B
1
2

Nội dung chi
Chi phí trực tiếp
Th khốn chun mơn
Ngun, nhiên vật liệu, cây con..
Thiết bị, dụng cụ
Cơng tác phí
Dịch vụ th ngồi
Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu giữa kỳ
In ấn, Văn phịng phẩm
Chi phí khác
Chi phí gián tiếp

Quản lý phí
Chi phí điện, nước
Tổng số

Kinh phí
được duyệt
(triệu đồng)

Kinh phí
thực hiện
(triệu đồng)

6.000.000
20.000.000

6.000.000
20.000.000

500.000
3.500.000

500.000
3.500.000

30.000.000

30.000.000

Ghi
chú

V. Kiến nghị
- Nghiên cứu thêm nhiệt độ bảo quản nhằm kéo dài thêm thời gian sử dụng của xoài.
- Nghiên cứu bổ sung thêm một số hợp chất nhằm tăng tính bền dẽo cho màng.
- Đưa vào thực tế bảo quản xồi góp phần nâng cao chất lượng xồi cát Hịa Lộc xuất khẩu
VI. Phụ lục
- Bài báo 1: Nghiên cứu tạo màng chitosan độ đeacetyl 80 % và ứng dụng bảo quản xồi
cát hịa lộc. Đăng trên tạp chí NN- PTNT.
- Bài báo 2: Nghiên cứu chế tạo màng chitosan độ deacetyl 70% và ứng dụng bảo quản
xồi cát hịa lộc. Đăng trên tạp chí KHCN – IUH.

6


- Hướng dẫn đồ án sinh viên: Khảo sát biến đổi chất lượng của xồi cát Hịa Lộc trong q
trình bảo quản bằng màng chitosan nano bạc kết hợp gelatin, carrageenan. Trường Đại học
Công nghiệp TP.HCM.
- Sản phẩm: màng chiosan, màng chitosan nano bạc, nano bạc.
Tp. HCM, ngày ........ tháng........ năm .......
Chủ nhiệm đề tài

Phòng QLKH&HTQT

Viện CNSH - TP
Viện Trưởng
(Họ tên, chữ ký)

7

PHẦN II. BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ ....................................................................................................................................... 11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ................................................................................................................. 15

1.1.Chitosan................................................................................................................... 15
1.2. Tính chất vật lý và hố học của chitosan ............................................................... 15
1.3. Khả năng tạo màng của chitosan............................................................................ 16
1.4. Đặc tính ức chế vi sinh vật của chitosan ................................................................ 17
1.5. Quy trình sản xuất chitosan .................................................................................... 18
1.6. Kim loại bạc và vai trò của bạc .............................................................................. 19
1.6.1.Cơ chế sát khuẩn của bạc và nano bạc ................................................................. 19
1.6.2. Ứng dụng bạc và nano bạc .................................................................................. 20
1.6.3. Điều chế nano bạc ............................................................................................... 21
1.7. Cơ chế ổn định hạt nano bạc của chitosan ............................................................. 23
1.8. Giới thiệu xoài ........................................................................................................ 24
1.8.1. Phân loại .............................................................................................................. 24
1.8.2. Sâu bệnh .............................................................................................................. 24
1.8.3. Thu hoạch ............................................................................................................ 25
1.8.4. Giá trị dinh duỡng và sử dụng ............................................................................. 25
1.8.5. Những biến đổi của quả xoài và các yếu tố ảnh huởng trong q trình bảo quản
quả xồi ......................................................................................................................... 25
1.9. Một số bệnh gây hư hỏng sau thu hoạch do nấm gây ra ........................................ 28
1.9.1. Bệnh thán thư (do nấm Colletotrichum gloeosporioides)................................... 28
1.9.2. Bệnh đốm đen (do nấm Guignaria sp)................................................................ 28
1.9.3. Bệnh thối quả ...................................................................................................... 29
1.9.4. Bệnh héo quả (do nấm Fusarium sp) .................................................................. 29
1.10. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .......................................................... 29
1.10.1. Nghiên cứu trong nước ..................................................................................... 29
8

1.10.2. Nghiên cứu ngoài nước ..................................................................................... 30
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................... 32

2.1. Phương tiện nghiên cứu ......................................................................................... 32
2.1.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ........................................................................ 32
2.1.2 Nguyên liệu và hóa chất ....................................................................................... 32
2.1.2.1 Nguyên liệu ....................................................................................................... 32
2.1.2.2. Hóa chất ........................................................................................................... 32
2.1.3. Dụng cụ và thiết bị .............................................................................................. 32
2.1.3.1 Dụng cụ ............................................................................................................. 32
2.1.3.2 Thiết bị .............................................................................................................. 33
2.2. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................... 33
2.2.1 Các phương pháp phân tích .................................................................................. 33
2.2.2 Phương pháp thu thập và xử lý kết quả ................................................................ 33
2.3. Bố trí thí nghiệm ................................................................................................... 34
2.3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát......................................................................... 34
2.3.2 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố đến khả năng tạo màng của
chitosan. ........................................................................................................................ 34
2.3.2.1. Thí nghiệm khảo sát lựa chọn pH thích hợp để tạo màng ............................... 34
2.3.2.2 Thí nghiệm khảo sát lựa chọn nồng độ thích hợp để tạo màng ........................ 35
2.3.3. Thí nghiệm 1: Nghiên cứu tạo keo nano bạc từ AgNO3 .................................... 36
2.3.4. Thí nghiệm 2: Nghiên cứu khả năng tạo màng chitosan nano bạc ..................... 37
2.3.4.1 Thí nghiệm 2.1: Khảo sát hàm lượng nano bạc và thời gian tồn tại của nano bạc
trong dung dịch chitosan ............................................................................................... 37
2.3.4.2 Thí nghiệm 2.2: Thử hoạt tính kháng nấm Colletotrichum và nấm Fusadium của
màng chitosan – nano bạc ............................................................................................. 38
2.3.5. Thí nghiệm 3: So sánh chất lượng của xồi cát Hịa Lộc sau khi bảo quản bằng
màng chitosan kết hợp nano bạc với phương pháp bảo quản khác............................... 39

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................................ 41

9


3.1. Khảo sát khả năng tạo màng của chitosan ............................................................. 41
3.1.1. Khảo sát giá trị pH đến khả năng tạo màng ........................................................ 41
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến khả năng tạo màng ................... 43
3.2. Tạo keo Nano bạc AgNO3...................................................................................... 44
3.2.1. Khảo sát nồng độ AgNO3 để tạo hạt nano bạc có kích thước trung bình và ổn
định khơng bị oxy hóa hoặc keo tụ ............................................................................... 44
3.2.2. Kết quả chụp TEM của dung dịch bạc ở các nồng độ khác nhau ....................... 47
3.3. Ảnh hưởng của hàm lượng nano bạc đến khả năng tạo màng chitosan – nano bạc
....................................................................................................................................... 48
3.3.1. Ảnh hưởng của hàm lượng nano bạc đến sự phân bố hạt màng chitosan – nano
bạc ................................................................................................................................. 48
3.3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng nano bạc đến cấu trúc màng .................................... 49
3.4. Thử nghiệm hoạt tính kháng nấm Colletotrichum và nấm Fusadium của màng
chitosan – nano bạc ....................................................................................................... 50
3.5. So sánh chất lượng của xồi cát Hịa Lộc sau khi bảo quản bằng màng chitosan kết
hợp nano bạc với phương pháp bảo quản khác ............................................................. 51
3.5.1. Kết quả sự thay đổi về cấu trúc ........................................................................... 51
3.5.2. Kết quả sự thay đổi về màu của xoài .................................................................. 52
3.5.3 Kết quả hao hụt khối lượng của xoài trong thời gian bảo quản ........................... 58
3.5.4. Kết quả sự thay đổi hàm lượng đường tổng của xoài trong thời gian bảo quản . 59
3.5.5. Kết quả sự thay đổi hàm lượng acid tổng của xoài trong thời gian bảo quản .... 61
3.5.6. Kết quả sự thay đổi hàm lượng chất khô (oBrix) của xoài trong thời gian bảo
quản ............................................................................................................................... 62
3.5.7. Kết quả sự thay đổi hàm lượng vitamin C của xoài trong thời gian bảo quản ... 63
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................................... 66

10


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cơng thức cấu tạo chitosan ................................................................................... 15
Hình 1.2. Liên kết của chitin và chitosan ............................................................................. 16
Hình 1.3. Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan ......................................................................... 19
Hình 1.4.Cơ chế ổn định keo nano bạc bằng chitosan .......................................................... 24
Hình 2.1.Sơ đồ bố trí thí nghiệm nội dung cơ bản................................................................ 34
Hình 2.2 : Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo át giá trị pH đến khả năng tạo màng chitosan....... 35
Hình 2. 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát nồng độ chitosan đến khả năng tạo màng
chitosan ................................................................................................................................. 36
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tạo nano bạc ................................................................... 37
Hình 2.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát hàm lượng nano bạc và thời gian tồn tại của
nano bạc trong dung dịch chitosan ....................................................................................... 38
Hình 2. 6. Sơ đồ thử hoạt tính kháng nấm Fusarium và nấm Colletotrichum của màng
chitosan – nano bạc ............................................................................................................... 39
Hình 2.7.Sơ đồ bố trí thí nghiệm bảo quản xồi ................................................................... 40
Hình 3.1. Đồ thị thể hiện độ giãn dài của màng với các giá trị pH khác nhau ..................... 41
Hình 3.2. Đồ thị thể hiện độ ứng suất chịu lực kéo của màng với các giá trị pH khác nhau41
Hình 3.3. Đồ thị thể hiện độ truyền hơi nước qua màng với các giá trị pH khác nhau ........ 41
Hình 3.4. Đồ thị thể hiện mô đun đàn hồi của màng với các giá trị pH khác nhau .............. 41
Hình 3.5. Đồ thị thể hiện độ dãn dài của màng với các giá trị pH khác nhau ...................... 43
Hình 3.6. Đồ thị thể hiện ứng suất chịu lực kéo của màng với các giá trị pH khác nhau .... 43
Hình 3.7. Đồ thị thể hiện độ truyền hơi nước qua màng với các giá trị pH khác nhau ........ 43
Hình 3.8. Đồ thị thể hiện mô đun đàn hồi của màng với các giá trị pH khác nhau .............. 43
Hình 3.9. Đồ thị bề mặt đáp ứng biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thu cực đại vào nồng độ
AgNO3 (M) và thời gian khuấy (phút) ................................................................................. 46

Hình 3.10. Đồ thị bề mặt đáp ứng biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thu cực đại vào nồng
độ AgNO3 (M) và nhiệt độ khuấy (oC) ................................................................................ 46
Hình 3.11. Đồ thị bề mặt đáp ứng biểu diễn sự phụ thuộc của độ hấp thu cực đại vào nhiệt
độ và thời gian khuấy (phút) ................................................................................................. 46
Hình 3.12. Kết quả chụp TEM mẫu bạc nồng độ 0.001M.................................................... 47
Hình 3.13. Kết quả chụp TEM mẫu bạc nồng độ 0.005M.................................................... 47
Hình 3.14. Kết quả chụp TEM mẫu bạc nồng độ 0.01M...................................................... 47
11


Hình 3.15. Kết quả chụp TEM mẫu bạc nồng độ 0.015M.................................................... 47
Hình 3.16. Kết quả chụp SEM của dung dịch nano bạc theo thời gian ................................ 48
Hình 3.17. Đồ thị thể hiện giãn dài mẫu chitosan – nano bạc .............................................. 49
Hình 3.18. Đồ thị thể hiện độ chịu lực mẫu chitosan – nano bạc ......................................... 49
Hình 3.19. Đồ thị thể hiện mô đun đàn hồi mẫu chitosan – nano bạc .................................. 49
Hình 3.20. Đồ thị thể độ truyền hơi nước mẫu chitosan – nano bạc .................................... 49
Hình 3.21. Kết quả kháng nấm Collectotrichum của dung dịch chitosan – nano bạc ......... 50
Hình 3.22. Kết quả kháng nấm Fusadium của dung dịch chitosan – nano bạc .................... 51
Hình 3.23. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi độ cứng của xoài trong thời gian bảo quản........... 52
Hình 3.24. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi màu sắc vỏ của xoài trong thời gian bảo quản ..... 55
Hình 3.25. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi màu sắc ruột của xoài trong thời gian bảo quản ... 57
Hình 3.26. Biểu đồ thể hiện hao hụt khối lượng của xoài trong thời gian bảo quản ............ 59
Hình 3.27. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng đường của xoài trong thời gian bảo
quản ....................................................................................................................................... 60
Hình 3.28. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng acid tổng của xoài trong thời gian bảo
quản ....................................................................................................................................... 62
Hình 3. 29. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng chất khơ hịa tan (oBrix) của xồi trong
thời gian bảo quản ................................................................................................................. 63
Hình 3.30. Biểu đồ thể hiện sự thay đổi hàm lượng Vitamin C của xoài trong thời gian bảo
quản ....................................................................................................................................... 64

12


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Giá trị MIC và MBC ức chế E. coli, S. choleraesuis và S. aureus (µg/ml) ........ 18
Bảng 3.1. Sự phụ thuộc của bước sóng hấp thu cực đại (thực nghiệm) của dung dịch nano
bạc vào nồng độ AgNO3, nhiệt độ và thời gian khuấy......................................................... 45
Bảng 3.2. Kết quả sự thay đổi độ cứng của xoài trong thời gian bảo quản .......................... 51
Bảng 3.3. Màu sắc vỏ xoài thay đổi theo thời gian bảo quản ............................................... 52
Bảng 3.4 Kết quả sự thay đổi màu sắc ở vỏ của xoài trong thời gian bảo quản .................. 54
Bảng 3.5. thay đổi màu sắc ruột xoài theo thời gian bảo quản ............................................. 55
Bảng 3.6. Bảng kết quả hao hụt khối lượng của xoài trong thời gian bảo quản ................... 58
Bảng 3.7. Kết quả hàm lượng đường tổng của xoài thay đổi trong thời gian bảo quản. ...... 60
Bảng 3.8. Kết quả hàm lượng acid tổng của xoài thay đổi trong thời gian bảo quản........... 61
Bảng 3.9.Kết quả hàm lượng vitamin C của xoài thay đổi trong thời gian bảo quản .......... 63

13


ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong công nghệ thực phẩm các sản phẩm của ngành trồng trọt chiếm một tỷ lệ rất lớn, một
đặc trưng cơ bản của chúng là có tính thời vụ, chính vì vấn đề này mà việc bảo quản các
sản phẩm sau thu hoạch có tầm quan trọng rất lớn, nhất là trong bối cảnh hiện tại thế giới
đang đứng trước nạn thiếu lương thực và an ninh lương thực là vấn đề mà bất kì quốc gia
nào cũng phải quan tâm.
Trong các loại nơng sản Việt Nam, xồi là một loại quả có thành phần dinh dưỡng cao,
chứa nhiều loại vitamin, đặc biệt là vitamin A, nhiều loại khoáng chất va các nguyên tố vi
lượng rất cần thiết cho cơ thể. Tuy nhiên, xoài sau khi thu hoạch chỉ giữ được ở điều kiện
thường trong một thời gian rất ngắn và tỷ lệ thất thốt xồi rất cao, có nơi lên đến 25 – 30%

do phương pháp bảo quản xoài sau khu hoạch chưa phát triển
Việt Nam là nước nhiệt đới, điều kiện khí hậu, đất đai thuận lợi nên có thể trồng nhiều loại
rau quả khác nhau như cam, qt, bưởi, dừa…Đặc biệt là xồi. Trong đó xồi cát Hịa Lộc
là loại xồi có giá trị dinh dưỡng và giá trị sử dụng cao nên rất được ưa chuộng. Tuy nhiên
xồi lại rất khó bảo quản do xồi là loại quả có hàm lượng nước cao (80 – 90%), hàm
lượng chất dinh dưỡng phong phú, nhiều đường và đạm, vitamin… là môi trường rất tốt
cho vi sinh vật và nấm phát triển. Bệnh thán thư do nấm Colletotrichum gloeosporioides
gây hại trên xoài là một bệnh rất phổ biến ở xoài (Arauz, 2000). Trước đây người ta thường
sử dụng các loại hóa chất làm thuốc diệt nấm nhưng việc thường xuyên sử dụng những loại
thuốc này gây ra sự kháng thuốc và cịn làm ảnh hưởng tới mơi trường và sức khỏe con
người. Ngày nay con người đã văn minh tiến bộ hơn xưa nên đòi hỏi thực phẩm nói chung
hay là xồi nói riêng phải có chất lượng cao, an tồn và ngon, bên cạnh đó cịn địi hỏi phải
thân thiện với mơi trường và kéo dài thời gian bảo quản. Vì vậy mà việc sử dụng các loại
thuốc trên khơng cịn được dùng nữa mà con người đã và đang đi theo một hướng mới tốt
hơn bằng việc áp dụng các công nghệ hiện đại như công nghệ sinh học kết hợp nano để cải
thiện quy trình sản xuất cung cấp các sản phẩm có đặc tính tốt hơn và nhiều tính năng mới
trong ngành cơng nghiệp thực phẩm.Với việc bảo quản xoài người ta đang hướng tới ứng
dụng công nghệ nano bạc kết hợp với chitosan để tạo màng bao bảo quản.
Rau quả nói chung sau khi thu hoạch ln có các hoạt động sống mà điển hình là q trình
hơ hấp và kết quả của các hoạt động này là sự hao hụt khối lượng, mất giá trị cảm quan và
mất chất dinh dưỡng của sản phẩm. Hơ hấp là q trình diễn ra khi bảo quản rau quả, đó là
hàng loạt các phản ứng và q trình chín cũng như hư hỏng của rau quả diễn ra nhanh hay
chậm phụ thuộc chủ yếu vào quá trình này. Để kéo dài thời gian bảo quản rau quả thì cần
hạn chế hơ hấp hiếu khí và tránh hơ hấp yếm khí tạo ra những sản phẩm trung gian làm
hỏng quả. Bảo quản rau quả tươi trong mơi trường khí quyển cải biến (MA-Modifed
atmosphere) là một trong rất nhiều biện pháp hạn chế hô hấp. Đặc điểm của phương pháp
là sử dụng màng polymer có tính thẩm thấu khi chọn lọc để bao bọc bề mặt, cách ly quả
tiếp xúc trực tiếp với môi trường, nhờ đó hơ hấp được giảm thiểu.
Đã từ lâu người ta đã biết tới chitosan là một polimer có nguồn gốc động vật mang nhiều
đặc trưng quý giá. Trong đó khả năng thấm khí tạo màng, tính diệt khuẩn cao và khơng có

hại khi sử dụng đặc biệt phù hợp với rau quả tươi.
Đứng trước thực tế này, “đề tài nghiên cứu tạo màng chitosan độ deacetyl 70 % kết hợp
nano bạc và ứng dụng bảo quản xồi cát Hịa Lộc” nhằm mục đích kéo dài thời gian bảo
quản và quan nhất là giữ được trạng thái, tính chất như rau quả tươi để đáp ứng nhu cầu đời
sống và trong sản xuất
14


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.Chitosan
Chitin là polysaccharide mạch thẳng, được cấu tạo từ các đơn vị acetyl-glucosamine, trong
đó nhóm (-OH) ở C2 của các đơn vị glucose được thay thế bằng nhóm acetyl-amino (NHCOCH3) (Hình 1.1a), vậy chitin có thể gọi poly-(N-acetyl-2-amino-2-deoxi-β-Dglucopyranose) liên kết với nhau bởi các liên kết β-(1→4) glycoside. Chitin là một polymer
sinh học tự nhiên nhiều thứ hai sau cellulose (Rinaudo, 2006)
Chitosan là dẫn xuất deacetyl hoá của chitin. Chitosan được cấu tạo từ các đơn vị Dglucosamin liên kết với nhau bởi các liên kết -(1→4)-glicosid, do vậy chitosan có thể gọi
là poly -(1-4)-2-amino-2-deoxi-D-glucopyranose hoặc là poly-(1-4)-D- glucosamin (Hình
1.1b).

Hình 1.1. Cơng thức cấu tạo chitosan
Trong lớp vỏ của một số lồi giáp xác (tơm, cua, mực) thành phần chitin chiếm khoảng 20
– 30% (Fereidoon Shahidi*, 1999; Mahmoudi et al., 2011), chitin còn hiện diện trong một
số lồi nấm mốc.
1.2. Tính chất vật lý và hố học của chitosan
Độ deacetyl của chitosan nằm trong khoảng 56% đến 99%, trung bình là 80%, tùy thuộc
vào từng loại giáp sát và phương pháp sản xuất (No & Meyers, 1995); (Hong Kyoon Noa,
2002). Để đánh giá độ deacetyl (DDA) người ta thường dùng phương pháp quang phổ IR
và tính theo một trong các công thức sau:
(1) Domszy and Roberts (1985), DDA = 100 – [(A1655/ A3450) x 100/1,33]
(2) Sabnis and Block (1997), DDA = 97,67 – [26,486 x (A1655/A3450)]
(3) Baxter và cs. (1992), DDA= 100 – [(A1655 / A3450) x 115]
(4) Rout (2001), DDA = 118,883-[40,1647 x (A1655/A3450)]

Trong các công thức trên: A1655 là cường độ hấp phụ tại đỉnh 1655
A3450 là cường độ hấp phụ tại đỉnh 3450
Chitosan không độc, có tính kháng khuẩn và vi sinh vật cao, có khả năng phân huỷ sinh học
nên khơng gây dị ứng và không gây phản ứng phụ, không gây tác hại đến mơi trường.
Là hợp chất cao phân tử có cấu trúc ổn định, có khả năng hấp phụ cao đối với các kim loại,
ở pH < 6,3 chitosan có tính điện dương cao.
Trọng lượng của phân tử chitosan tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu và phương pháp sản
xuất, nằm trong khoảng 100 – 1.200 kDa (Q. Li et al., 1992)
Chitosan hịa tan trong các dung dịch acid lỗng có pH < 6,0 như acid acetic, acid formic
và acid lactic. Khả năng hịa tan của chitosan trong các acid vơ cơ rất hạn chế, chitosan có
15


thể hòa tan trong dung dịch hydrochloric acid 1% nhưng khơng hịa tan trong acid sulfuric
và acid phosphoric. Khi pH > 7,0 tính hịa tan của chitosan rất kém. (Rout, 2001).
Trong phân tử chitosan có chứa các nhóm –OH, nhóm -NH2 trên các đơn vị D-glucosamin
có nghĩa chúng vừa là alcohol vừa là amin, vừa là amide. Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở
vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế O-, N-, hoặc O-, N.
Mặt khác chitosan là những polimer mà các monomer được nối với nhau bởi các liên kết β(1→4)-glycoside; các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các tác nhân hoá học như: acid, base,
tác nhân oxy-hóa và các enzyme.
a) Các phản ứng của nhóm -OH
+ Dẫn xuất sulfate.
+ Dẫn xuất O–acyl của chitin/chitosan
+ Dẫn xuất O–tosyl hoá chitin/chitosan
b) Phản ứng ở vị trí N
+ Phản ứng N-acetyl hố chitosan
+ Dẫn xuất N-sulfate chitosan
+ Dẫn xuất N-glycochitosan (N-hydroxy-ethylchitosan)
+ Dẫn xuất acroleylen chitossan
c) Phản ứng xảy ra tại vị trí O, N

+ Dẫn xuất O, N–cacboxymethylchitosan
+ Dẫn xuất N, O-cacboxychitosan
+ Phản ứng cắt đứt liên kết β-(1-4) glycoside
d) Khả năng hấp phụ tạo phức với các ion kim loại của chitosan
Trong phân tử chitin/chitosan có chứa các nhóm chức mà trong đó các ngun tử oxy và
nitơ của nhóm chức cịn cặp electron chưa sử dụng, do đó chúng có khả năng tạo phức với
hầu hết các kim loại nặng và các kim loại chuyển tiếp như: Hg2+, Cd2+, Zn2+, Cu2+, Ni2+,
Co2+.... Ví dụ: phức Ni(II) với chitosan có cấu trúc tứ diện với số phối trí bằng hình 2.2.

Hình 1.1. Liên kết của chitin và chitosan
1.3. Khả năng tạo màng của chitosan
Chitosan có khả năng tạo màng sử dụng trong bảo quản thực phẩm như thịt, cá tươi và rau
quả nhằm hạn chế các tác nhân gây hư hỏng bằng phương pháp MAP.
16


Màng chitosan có thể điều chỉnh độ ẩm, thành phần khí quyển trong bao bì, giúp bảo quản
rau quả tươi được lâu hơn và giữ chất lượng được tốt hơn. Trong khi đó đối với bao bì làm
từ PE khả năng trao đổi hơi nước và khơng khí qua màng tương đối kém do vậy mức cung
cấp oxy bị hạn chế đồng thời hơi nước bị ngưng đọng tạo môi trường thuận lợi cho nấm
mốc phát triển.
Tính chất cơ học của màng chitosan tương đối tốt, màng có tính dai, khó xé rách, độ bền
tương đương với một số chất dẻo được dùng làm các loại bao bì truyền thống.
Bao gói rau quả bằng màng chitosan làm chậm q trình lên men tạo ra các sản phẩm
polymer hóa của oquinon, ức chế được hoạt tính oxy hóa của các polyphenol, anthocyamin,
flavonoid và tổng lượng các hợp chất phenol ít biến đổi, giữ cho rau quả tươi hơn và ít bị
thâm.
1.4. Đặc tính ức chế vi sinh vật của chitosan
Chitosan có đặc tính ưu việt hơn các loại hố chất khác dùng trong bảo quản trái cây như:
chống thoát hơi nước, kháng nấm, kháng khuẩn, có khả năng tự phân huỷ sinh học cao,

không gây dị ứng, không gây độc cho mơi trường và con người.
Hoạt tính kháng khuẩn của chitosan được nghiên cứu trong nhiều tài liệu. Theo những
nghiên cứu trước, hoạt tính kháng khuẩn của chitosan trong mơi trường acid là do sự proton
hóa nhóm -NH2 tại vị trí C2 của D-glucosamine. Chitosan mang điện dương sẽ tạo nối trên
bề mặt tế bào vi khuẩn mang điện âm, phá vỡ màng bằng cách làm thoát những thành phần
chứa bên trong hoặc bằng cách ức chế sự truyền dưỡng chất vào trong tế bào. Trong một
nghiên cứu về tính kháng khuẩn của chitosan khi bổ sung chitosan vào môi trường ni
cấy, tế bào vi khuẩn sẽ chuyển từ tích điện âm sang tích điện dương. Quan sát trên kính
hiển vi huỳnh quang cho thấy chitosan không trực tiếp hoạt động ức chế vi khuẩn E.coli do
mà là do sự kết tụ lại của các tế bào và sự tích điện dương ở màng của vi khuẩn. Chitosan
N-carboxybutyl, một polycation tự nhiên, có thể tương tác và hình thành poly-electrolyte
với polymer có tính acid trên bề mặt vi khuẩn, do đó làm dính kết một lượng vi khuẩn với
nhau.
Oligochitosan có diện tích tiếp xúc và điện tích dương lớn hơn chitosan nên có hiệu quả
kháng khuẩn cao hơn nhiều lần so với chitosan, các nghiên cứu chế tạo nano oligochitosan
để tăng hoạt tính kháng khuẩn (Qi et al., 2004)
Nhiều kết quả nghiên cứu gần đây chứng minh chitosan có khả năng ức chế sự phát triển
của vi sinh vật. Đặc tính này của chitosan phụ thuộc vào MW và loại vi sinh vật, chitosan có
Mw = 470 kDa ức chế vi khuẩn gram dương rất tốt, như Lactbacillus sp, L. monocytogenes,
B. megaterium, B. cereus, Staphylococcus aureus, L. brevis, L. bulgaris… Trong khi đó
chitosan có Mw = 1,106 kDa mới có ảnh hưởng đối với vi khuẩn gram âm như E.coli,
Pseudomonas fluorescens, Salmonella typhymurium, Vibrio parahaemolyticus… với nồng
độ chitosan 0,1% pH 5,6 có khả năng kháng các loại nấm: Fusarium, Alternaria,
Rhizopus…(Hong Kyoon Noa, 2002). Chitosan có Mw = 5 đến 50 kDa đều kháng tốt vi
khuẩn Staphylococcus aureus và nấm candida albicans. Điều này thể hiện cơ chế kháng
khuẩn khác nhau ở chitosan MW thấp và cao, kết quả cho thấy khả năng này giảm khi khối
lượng tăng tử tăng. Khả năng kháng VSV tăng cao ở pH thấp, và giảm khi có mặt ion Ca2+,
Mg2+. Chitosan cũng là nguyên nhân làm thất thoát các chất trong tế bào và phá hủy vách tế
bào, nồng độ ức chế thấp nhất khoảng 0,03 – 0,25%.

17


Bảng 1.1. Giá trị MIC và MBC ức chế E. coli, S. choleraesuis và S. aureus (µg/ml)
(Du et al., 2009)
E. coli

S. choleraesuis

S. aureus

Mẫu
MIC

MBC

MIC

MBC

117

187

117

187

234

281

Nano chitosan mang Ag+

3

6

3

6

6

12

Nano chitosan mang Cu2+

9

12

9

12

21

24

Nano chitosan mang Zn2+

18

24

18

24

36

48

Nano chitosan mang Mn2+

73

97

73

97

85

97

Nano chitosan mang Fe2+

121

195

121

195

146

195

Ag+

4

8

4

8

8

16

Cu2+

256

512

256

512

448

512

Zn2+

768

1024

768

1024

768

1024

Mn2+

1472

1536

1472

1536

1600

1664

Fe2+

1728

1856

1728

1856

1792

1856

1

2

1

2

2

4

Nano chitosan

Chlortetracycline

MIC MBC

(Du et al., 2009) cũng nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của những hạt nano chitosan
tripolyphosphate mang nhiều kim loại khác nhau như Ag+, Cu2+, Zn2+, Mn2+ và Fe2+.
Những vi khuẩn được chọn để thử nghiệm là Escherichia coli 25922, Salmonella
choleraesuis ATCC 50020 và Staphylococcus aureus 25923. Nồng độ ức chế tối thiểu
(MIC) và nồng độ diệt khuẩn tối thiểu (MBC) được tiến hành trong phịng thí nghiệm. Kết
quả được nêu trong bảng 1.1
1.5. Quy trình sản xuất chitosan
Chitosan được sản xuất theo phương pháp hóa học ở nhiệt độ phịng theo kết quả nghiên
cứu của tác giả (Dung, 2011) được trình bày ở Hình 1.3. Điểm nỗi bật của quy trình là
khơng sử dụng dụng nhiệt dẫn đến tiết kiệm chi phí năng lượng, góp phần bảo vệ mơi
trường, giá thành sản xuất thấp và chất lượng sản phẩm tốt do không bị tác động bởi nhiệt
độ.

18


Vỏ tôm
Bồn phản ứng
DD NaOH 4%
Khử protein (8 h)

DD HCl 1%
(HCl/KNO3 = 2/1)

DD NaOH thải
Trung hịa

Khử khống (2 h)

DD HCl thải
Chitin
NaOH 40%
Đề acetyl
(Khuấy trong 4 giờ, để yên trong 24 giờ)

Chitosan
Hình 1.3. Sơ đồ quy trình sản xuất chitosan
1.6. Kim loại bạc và vai trò của bạc
Sử dụng bạc để ngăn ngừa nhiễm khuẩn đã biết từ thời Hy Lạp và La Mã cổ đại,
Hippocrates, ông tổ của ngành y học hiện đại, đã viết rằng bạc có tính chất ngăn ngừa và
chống lại một số loại bệnh, người Phoenician cổ xưa đã biết dùng những bình bạc để chứa
nước, rượu và dấm nhằm bảo quản chúng lâu hỏng. Thời trung cổ, bạc đã được dùng để
khử trùng nước và thức ăn lưu trữ, điều trị phỏng và vết thương. Đầu những năm 1900,
người ta thường cho đồng tiền bạc vào trong bình sữa để giữ cho sữa tươi lâu (lúc đó tủ
lạnh chưa được phổ biến), thủy thủ tàu viễn dương cũng cho tiền bạc vào thùng nước và
rượu để bảo quản đồ uống. Năm 1920, dung dịch muối bạc được FDA (Food and Drug
Administration của Hoa Kỳ) chấp thuận cho sử dụng làm chất kháng khuẩn.
1.6.1.Cơ chế sát khuẩn của bạc và nano bạc
Mặc dù có nhiều giả thuyết khác nhau nhưng cơ chế chính xác về tính sát khuẩn của bạc
vẫn chưa được hiểu rõ. Một trong số đó là thuyết “oligodynamic effect” phát hiện năm
1893 bởi Swiss KW Nägeli, thuyết này cho rằng tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ

hóa tính của của ion bạc Ag+ (muối bạc) hoặc bạc bị oxid hóa thành Ag+, Ion Ag+ tạo liên
kết mạnh với những hợp chất (là thức ăn của vi khuẩn) mà vi khuẩn sử dụng trong q trình
chuyển hóa sinh năng lượng cho chúng, những hợp chất này thường có chứa lưu huỳnh,
nitrogen và oxygen vì vậy vi khuẩn khơng thực hiện được chuyển hóa năng lượng cần thiết,
chúng trở nên bất hoạt và dần dần sẽ chết. Những vi khuẩn thuộc gram âm và dương đều bị
ảnh hưởng bởi cơ chế này.
19


Bạc làm mất hoạt tính của enzyme bằng cách phản ứng với nhóm thiol (SH) tạo thành bạc
sulfide, bạc cũng phản ứng với các nhóm amino-, carboxyl-, phosphate-, imidazole của
enzyme và làm suy giảm hoạt tính của enzyme lactate dehydrogenase và glutathione
peroxidase.
Một hướng giải thích khác: (1) các phân tử nano bạc bám chặt trên bề mặt làm biến đổi đặc
tính của màng tế bào làm suy biến phân tử lipopolysaccharide, tích lũy bên trong màng tế
bào, nguyên nhân làm tăng tính thấm của màng. (2) Nano bạc đâm thủng vào trong tế bào
vi khuẩn, kết quả làm tổn thương DNA. (3) Đặc tính hóa lý có vai trị rất quan trọng trong
tính kháng VSV của nano bạc, phân tử nhỏ hơn 10 nm thì gây độc với E.coli, P.
aeruginosa.
Tóm lại tính kháng khuẩn của nano bạc được giải thích theo một số cơ chế sau:
 Với tính chất xúc tác, nano bạc vơ hiệu hố các enzyme mà vi khuẩn và nấm cần cho
quá trình trao đổi chất của tế bào dẫn đến rối loạn quá trình biến dưỡng của vi khuẩn.
Tác động này làm cho vi khuẩn bị tiêu diệt nhanh chóng.
 Hạt nano bạc liên kết với các nhóm chứa phospho trong phân tử DNA làm rối loạn quá
trình sao chép DNA làm chết vi khuẩn.
 Các hạt bạc nano tương tác với nhóm -SH của các protein, enzyme trên màng tế bào
dẫn đến sự thay đổi hình thái và gia tăng tính thấm của màng. Sự vận chuyển vật chất
qua màng tăng làm vỡ màng tế bào của vi khuẩn.
 Nano bạc giúp tạo ra các oxygen hoạt tính từ trong nước hoặc khơng khí tương tác với
các lipid màng làm tổn thương màng tế bào.

Nhờ có kích thước rất nhỏ (0.1 nm – 100 nm), diện tích bề mặt của nano bạc rất lớn và hiệu
quả hoạt động của nano bạc tăng đáng kể so với hạt bạc có kích thước lớn hơn (micro).
Đây là ưu điểm của hạt nano bạc so với hạt bạc có kích thước lớn hơn và với bạc ion. Theo
tính tốn lý thuyết nano bạc có hoạt tính mạnh hơn ít nhất 20 ngàn lần trên mỗi đơn vị bạc
so những dung dịch keo bạc thơng thường. Vì vậy, người ta có thể sử dụng ít bạc hơn để
đạt được hiệu quả tương đương. Điều này rất có ý nghĩa vì theo EPA (Environmental
Protection Agency), một người chỉ có thể dùng tối đa 350 µg/liều/ngày, nếu nhiều hơn sẽ
bị hiện tượng Argyria hay còn gọi là trúng độc bạc. Nếu dùng 1 – 2 muỗng càphê/ngày (20
ppm) tương đương 100 – 200 µg/ngày (thấp hơn so với khuyến cáo của EPA về hàm lượng
bạc trong nguồn nước cung cấp ở Mỹ). Điều này đảm bảo cho người dùng có thể sử dụng
nano bạc mà không bị hiện tượng Argyria.
1.6.2. Ứng dụng bạc và nano bạc
Tính sát khuẩn của bạc và ion bạc được dùng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Dược phẩm
Bạc đã được sử dụng khá thành công trong chiến tranh thế giới thứ nhất để ngăn ngừa sự
truyền nhiễm trước khi có kháng sinh, dung dịch bạc nitrat được dùng như dung dịch sát
khuẩn để bôi những vết bỏng nặng và đến những năm cuối thập kỷ 90 được thay thế bằng
kem silver sulfadiazine (SSD Cream). Hiện nay, gạc phủ bạc hoạt hóa (silver-coated
dressing) được dùng kèm với kem SSD chúng có tác dụng giảm đau, thuốc sát trùng Hihi
(Cty dược Quang Minh). Gần đây, bạc được đặc biệt quan tâm vì có phổ sát khuẩn rộng,
khi nó được sử dụng chung với alginate, một loại polymer sinh học tự nhiên chiết xuất từ
rong biển, bạc alginate được điều chế nhằm ngăn ngừa việc nhiễm khuẩn trong quá trình
20


điều trị vết thương, đặc biệt là đối với bệnh nhân bỏng. Rất nhiều dạng dung dịch hay dạng
keo có chứa bạc được thương mại hóa để điều trị nhiều loại bệnh khác nhau.
Thực phẩm
Hiện nay trên thị trường đã có sản phẩm thương mại chứa nano bạc với vai trị chính là sát
khuẩn được ứng dụng như nước rửa rau quả Microdyn và thậm chí bạc cịn có mặt trong tủ

lạnh sát khuẩn của Samsung, Daewoo. Bạc còn được xem như là một chất phụ gia thực
phẩm thuộc nhóm màu trang trí với mã số E174.
Lĩnh vực khác
Nano bạc còn được ứng dụng làm nước tẩy trùng bề mặt (ASAP), nước khử mùi hôi cơ thể
(Shiseido), quần áo chống khuẩn tự làm sạch, bình sữa kháng khuẩn của hãng Mummy
(Hàn quốc)…
1.6.3. Điều chế nano bạc
Hiện nay, có nhiều phương pháp đã được báo cáo để tổng hợp hạt nano bạc như sử dụng
chất hóa học, vật lý, hóa lý và sinh học. Mỗi phương pháp có ưu điểm và nhược điểm, vấn
đề chung là chi phí, khả năng mở rộng, kích thước hạt và phân bố kích thước. Trong số các
phương pháp hiện có, các phương pháp hóa học đã được sử dụng chủ yếu để sản xuất hạt
nano bạc. Phương pháp hóa học cung cấp một cách dễ dàng để tổng hợp Ag-NP trong dung
dịch (Tran & Le, 2013).
1.6.3.1. Phương pháp khử hóa học
Phương pháp này sử dụng các tác nhân hóa học để khử ion kim loại thành kim loại. Đây là
phương pháp từ dưới lên. Tác nhân khử ion kim loại Ag+ thành Ag0 là các chất hóa học
như: Sodium Borohydride NaBH4, sodium citrate, Ethanol, Ethylene Glycol, acid citric,
acid acsorbide, hydrogen, hydrogen peroxide, formaldehyde và các dẫn xuất của nó…phổ
biến trong số này là sodium citrate (Kim et al., 2006); (Augustine & Rajarathinam, 2012).
Các nghiên cứu trước đây cho thấy rằng việc sử dụng một chất khử mạnh như Borohydride,
kết quả là các hạt nhỏ mà một phần là hạt monodispersed, nhưng tạo thành các hạt phân bố
lớn hơn thì khó kiểm sốt. Sử dụng một chất khử yếu như citrate, dẫn đến tốc độ khử chậm
hơn, nhưng sự phân bố kích thước trong phạm vi hẹp (El-Nour et al., 2010).
Cơ chế phản ứng sử dụng sodium citrate làm tác nhân khử ion Ag+ theo Augustine và
Rajarathinam (2012): 4Ag+ + Na3C6H5O7 + 2H2O → 4Ag0 + C6H5O7H3 + 3Na+ + H+ + O2↑
Tổng hợp hạt nano bằng phương pháp khử hóa học thường được thực hiện trong sự hiện
diện của chất ổn định để ngăn ngừa tích tụ các chất keo khơng mong muốn (Sharma et al.,
2009). Có nhiều loại chất ổn định khác nhau được sử dụng trong điều chế hạt nano bạc để
đạt được sự kiểm sốt tốt nhất về kích thước, phân bố, hình dạng, độ ổn định và khả năng
hịa tan của các hạt nano bạc (Venkatesham et al., 2014). Các chất ổn định thường được sử

dụng là polyvinyl pyrrolidone (PVP) (Link et al., 1999); (Tan et al., 2003), polyvinyl
alcohol (PVA) (Abdul Kareem & Anu Kaliani, 2011), polyaniline (Bouazza et al., 2009) và
polyethylene glycol (PEG) (Tan et al., 2003). Bên cạnh đó, các polymer tự nhiên đã được
sử dụng trong điều chế của nano bạc vì nó khơng độc hại và tương thích sinh học. Trong đó
tinh bột (Hu et al., 2008) và chitosan (Hettiarachchi & Wickramarachchi, 2011) được sử
dụng làm chất ổn định trong điều chế các hạt nano kim loại.

21


1.6.3.2. Phương pháp khử vật lý
Là phương pháp dùng các tác nhân vật lý như điện tử, sóng điện từ năng lượng cao như tia
gamma, tia tử ngoại, tia laser khử ion Ag+ thành nguyên tử Ag0 (Bogle et al., 2006); (Shin
et al., 2004); (Huang et al., 1996); (Abid et al., 2002). Phương pháp vật lý có thể cho phép
sản xuất số lượng lớn các hạt nano bạc trong một q trình duy nhất. Đây cũng là phương
pháp hữu ích nhất để sản xuất nano bạc dạng bột. Tuy nhiên, chi phí đầu tư ban đầu cho các
thiết bị cần được xem xét (Tran & Le, 2013).
1.6.3.3. Phương pháp khử hóa lý
Đây là phương pháp trung gian giữa hóa học và vật lý. Nguyên lý là dùng phương pháp
điện phân kết hợp với siêu âm để tạo hạt nano. Phương pháp điện phân thơng thường chỉ có
thể tạo được màng kim loại mỏng. Trước khi xảy ra sự hình thành màng, các nguyên tử kim
loại sau khi được điện hóa sẽ tạo các hạt nano bám lên điện cực âm. Lúc này người ta tác
dụng một xung siêu âm đồng bộ với xung điện phân thì hạt nano kim loại sẽ rời khỏi điện
cực và đi vào dung dịch (Zhu et al., 2000).
1.6.3.4.Phương pháp sinh học
Trong quá trình tổng hợp sinh học của hạt nano bạc thì các chất khử và chất ổn định được
thay thế bởi các phân tử khơng độc (protein, carbohydrate, chất chống oxy hóa...) được sản
xuất bởi các sinh vật sống, bao gồm vi khuẩn, nấm, nấm men và thực vật. Các hệ thống
thực vật rẻ hơn, chẳng hạn như sả, Aloe vera, rong biển, cỏ linh lăng, chè, cây neem, mù
tạt, safeda, hoa sen, Tulsi đã được thăm dò cho sự tổng hợp của nano bạc (Wei et al.,

2015).
1.6.3.5. Chế tạo keo nano bạc theo phương pháp chiếu xạ gamma
Khi chiếu xạ dung dịch muối AgNO3 thì quá trình khử ion kim loại thành nguyên tử kim
loại sẽ diễn ra bởi các sản phẩm phân ly bức xạ của nước có khả năng phản ứng cao, đặc
biệt là electron solvat hoá (e-aq) và gốc tự do H, OH. Phản ứng phân ly bức xạ nước được
tóm tắt như sau:
H2O ^^^ e-aq, H, OH, H2O2, H2, H3O+
Trong đó: e-aq có hiệu suất phân ly bức xạ G (e-aq) = 0,28 mol/J, thế oxi hóa-khử
E0(H2O/e-aq) = - 2,78 V và gốc tự do H có G(H) = 0,06 mol/J, E0(H+/ H) =- 2,3V là hai
tác nhân chính khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại, E0(Ag+/Ag0) = - 1,8V. Khi chiếu
xạ dung dịch muối bạc phản ứng xảy ra như sau:
Ag+

+

e-aq



Ag0

Ag+

+

H



Ag0

Ag0

+

Ag+



Ag+2

Ag+2 +

e-aq (H)

+

 Ag02 

H+
Ag+n  Ag0n

Gốc tự do OH có G(OH) = 0,29 mol/J là tác nhân oxi hóa mạnh, làm cản trở q
trình khử ion bạc thành bạc nguyên tử. Vì vậy, các chất có khả năng bắt gốc tự do OH
thường là các alcol như iso-propanol, etanol, metanol... được bổ sung vào dung dịch trước
khi chiếu xạ.
R2CHOH (RCH2OH) + OH (H)  R2CO (RCHOH) + H2O (H2)
22

Gốc tự do của các ancol có thế oxi hóa-khử (E0) trong khoảng - 2,1 đến - 1,8 V tuỳ thuộc
vào dạng phối tử, tiếp tục khử bạc ion ở dạng cụm liên kết có thế oxi hóa-khử cao hơn
E0(Ag+n/Ag0n) ~ 0,8V góp phần phát triển kích thước và hình thành hạt nano bạc
R2CO (RCHOH) + Ag+n  Ag0n + R2CO (RCOH) + H+
Khi nồng độ chất bắt gốc tự do thích hợp (đủ lớn) phản ứng chỉ xảy ra một chiều tạo Ago .
Nếu nồng độ chất bắt gốc tự do °OH nhỏ cịn xảy ra q trình:
Ago + OH  OH- + Ag+
Khi nồng độ chất bắt gốc tự do nhỏ còn xảy ra hiện tượng khâu mạch hoặc cắt mạch các
polymer là chất ổn định nano bạc.
Bạc ion khi bị khử bởi bức xạ sẽ tạo các hạt nguyên tử, các hạt này phát triển và có xu
hướng kết tụ hình thành dạng cụm chứa nhiều nguyên tử và cuối cùng là giai đoạn phát
triển kích thước tạo hạt bạc. Để hạn chế sự kết tụ tạo thành hạt lớn, các polymer với vai trò
là chất ổn định được bổ sung đồng thời vào dung dịch muối bạc. Các chất ổn định có các
nhóm chức ái lực cao với bạc ion như -NH2, -COOH, -OH và phải dễ hịa tan trong nước,
khơng hoặc khơng đáng kể phản ứng khử bạc ion trước khi chiếu xạ. Chitosan tan trong
nước được sử dụng làm chất ổn định nano bạc chế tạo bằng phương pháp chiếu xạ (Phu et
al., 2010b).
1.7. Cơ chế ổn định hạt nano bạc của chitosan
Phân tử chitosan chứa các nhóm chức như -OH vị trí C-3 và C-6, và -NH2 vị trí C-2 rất linh
động và ái lực cao với ion kim loại nên thích hợp sử dụng làm chất ổn định chế tạo kim loại
nano. Gần đây đã có nhiều cơng trình nghiên cứu sử dụng chitosan vừa làm chất khử vừa là
chất ổn định để chế tạo nano bạc theo phương pháp thủy nhiệt. Kết quả nhận được là đã
nghiên cứu chế tạo keo nano bạc có kích thước trung bình hạt bạc nhỏ hơn 10 nm, ổn định
tốt trong khoảng pH rộng bằng phương pháp chiếu xạ Co-60, sử dụng chitosan với vai trò
vừa làm chất ổn định vừa là chất bắt gốc tự do (Chen et al., 2007) và (Long et al., 2007).
Hiệu ứng ổn định keo nano bạc và khả năng bắt gốc tự do OH của chitosan được trình bày
tóm tắt như sau: trong dung dịch lỏng Ag+ tạo phức với chitosan thơng qua liên kết với
nhóm amin (NH2Ag+), khi chiếu xạ, tác nhân e-aq và H sẽ khử Ag+ thành Ag0, sau đó Ag0
hấp thụ Ag+ tạo thành Ag2+, quá trình tiếp diễn tạo Agn+ và tạo hạt nano bạc ổn định trên
cấu trúc mạng chitosan. Do cấu trúc mạng cồng kềnh và lớp chitosan bao phủ, trên bề mặt

hạt bạc tích điện dương (-NH3+) nên gây ra lực đẩy tĩnh điện và hiệu ứng ức chế không gian
làm hạn chế sự kết tụ của các hạt bạc (Chen et al., 2007). Ngồi ra chitosan cịn thể hiện là
chất bắt gốc tự do OH tạo thành gốc tự do chitosan có khả năng khử bạc ion dạng cụm liên
kết, góp phần quan trọng cho q trình phát triển hình thành hạt nano bạc. Theo (Chen et
al., 2007), tiến trình khử bạc ion, phản ứng bắt gốc tự do OH và khử ion bạc bằng liên kết
tạo nano bạc như sau:

NH2 +
Ag
NH2

NH2 +
Ag
NH2

NH2 +
Ag
NH2

-

e aq
Ag

+

,H

.

NH2 +
Agn
NH2

NH2 +
Agn
NH2

NH2+ e aq , H
Agn
R
NH2

.

.

Agn



OH + RC5H5O(OH)3(NH2)CH2OH  RC5H5O(OH)3(NH2)CH2OH + H2O
23


Agn+ + RC5H5O(OH)3(NH2)CH2OH  Agn + R’C5H5O(OH)3(NH2)CH2OH
Hình 2.4.Cơ chế ổn định keo nano bạc bằng chitosan
Theo đánh giá của Temgire và Joshi (Temgire & Joshi, 2004) thì phản ứng bắt gốc tự do
của alcohol bậc 1, bậc 2 sẽ sinh ra một lượng nhất định aldehyde hoặc ketone, nhưng
alcohol bậc 3 hoặc alcohol mạch nhánh thì khơng bị oxi hóa thành ketone. Kết quả nghiên

cứu của Choi (Won-Seok Choia, 2002) và Panacek (Panacek A., 2006) về tính kháng vi
khuẩn S. aureus và E. coli của nano bạc cho thấy, hoạt tính sát khuẩn của nano bạc ngồi
sự phụ thuộc vào kích thước trung bình hạt, loại vi sinh vật cịn tuỳ thuộc vào chất ổn định
keo nano bạc.
1.8. Giới thiệu xồi
Cây xồi có tên tiếng Anh là Mango, tên khoa học là Mangifera indical, thuộc họ đào lộn
hột (Anacardiaceae). phần lớn các tác giả cho rằng nguồn gốc của cây xồi ở miền đơng Ấn
Ðộ và một số vùng giáp ranh như Myanmar, Malaysia từ đó lan khắp thế giới sớm nhất là
Lào, Campuchia, Việt Nam, Trung Quốc và các nuớc thuộc vùng Ðông Nam Á khác.
Ở Việt Nam, Lào, Campuchia hiện có nhiều cây dại cùng lồi với xồi ăn duợc như
Mangifera duperreana, M. langenifera. Cho nên theo một số tác giả thì bán đảo Ðơng
Dương cũng có thể là quê hương của một số giống xoài Hiện nay xoài duợc trồng hầu hết
các nuớc thuộc vùng nhiệt đới của Châu Á, Châu Phi, Châu Mỹ…
Ở nuớc ta xoài được coi là loại trái cây q vì chúng an ngon, đuợc nhiều nguời ưa thích và
thuờng đuợc bán giá cao so với loại cây trái khác, chúng duợc trồng suốt từ bắc chí nam,
nhưng tập trung chủ yếu ở các tỉnh phía nam (Tiền Giang, Ðồng Tháp, Vĩnh Long, Bến Tre
và một số tỉnh ven biển Nam Trung Bộ…), các tỉnh Bắc Bộ và Ðơng Bắc Bộ trồng ít vì ở
đây ra hoa của xồi trùng với trùng với mùa đơng lạnh, nhiệt độ thấp, có mưa phùn tạo độ
ẩm khơng khí cao nên đậu trái kém, hiệu quả kinh tế thấp, những năm gần dây do thu đuợc
hiệu quả kinh tế cao nên diện tích trồng xồi ngày một gia tăng nhất là các tỉnh phía nam.
1.8.1. Phân loại
Tên khoa học: Mangifera indical
Giới: Plantae
Bộ: Sapindales
Họ: Anacardiacea
Chi: Mangifera
1.8.2. Sâu bệnh
Trên cây xồi thuờng có một số một số sâu bệnh hại như:
- Sâu đục trái (Deanlois albizonalis).
- Sâu đục ngọn, chồi (Chlumetia transversa).

24