Nghiên cứu hoạt tính kháng nấm, tính chất chức năng, hiệu lực bảo quản của chitosan, nano chitosan và compozit với axit oleic ứng dụng cho bảo quản quả mận tam hoa

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

PHẠM THỊ PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU HOẠT TÍNH KHÁNG NẤM, TÍNH CHẤT
CHỨC NĂNG, HIỆU LỰC BẢO QUẢN CỦA CHITOSAN,
NANO CHITOSAN VÀ COMPOZIT VỚI AXIT OLEIC
ỨNG DỤNG CHO BẢO QUẢN QUẢ MẬN TAM HOA

Chuyên ngành:

Công nghệ sau thu hoạch

Mã số:

60.54.01.04

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. Nguyen Duy Lâ m
PGS. TS Nguyễn Thị Bích Thủy

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NƠNG NGHIỆP - 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên
cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo
vệ lấy bất kỳ học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám
ơn, các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận văn

Phạm Thị Phương

i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hồn thành luận văn, tơi đã nhận được
sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cơ giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè,
đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hồn thành luận văn, cho phép tơi được bày tỏ lịng kính trọng và biết
ơn sâu sắc PGS. TS Nguyễn Duy Lâm, PGS. TS Nguyễn Thị Bích Thủy đã tận tình
hướng dẫn, dành nhiều cơng sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình
học tập và thực hiện đề tài.
Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ
môn Công nghệ Sau thu hoạch, Khoa Công nghệ Thực phẩm - Học viện Nông nghiệp
Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tơi trong q trình học tập, thực hiện đề tài và hồn thành
luận văn.
Tơi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo, cán bộ viên chức Khoa Công nghệ Sinh
học và Công nghệ Thực Phẩm Trường Đại học Nơng Lâm Thái Ngun; Phịng phân tích
Trung tâm Nghiên cứu và Kiểm tra chất lượng nông sản thực phẩm Viện Cơ điện Nông
nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tơi trong suốt q
trình thực hiện đề tài.

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều
kiện thuận lợi và giúp đỡ tơi về mọi mặt, động viên khuyến khích tơi hoàn thành luận văn./.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Tác giả luận văn

Phạm Thị Phương

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan ..................................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................................ ii
Mục lục ........................................................................................................................... iii
Danh mục chữ viết tắt ....................................................................................................... v
Danh mục bảng ................................................................................................................ vi
Danh mục hình ................................................................................................................ vii
Trích yếu luận văn ......................................................................................................... viii
Thesis abstract................................................................................................................... x
Phần 1. Mở đầu ............................................................................................................... 1
1.1.
Đặt vấn đề ........................................................................................................... 1
1.2.1. Mục đích ............................................................................................................. 2
1.2.2. Yêu cầu ............................................................................................................... 2
Phần 2. Tổng quan tài liệu ............................................................................................. 3

2.1.
Giới thiệu chung về chitosan .............................................................................. 3
2.1.1. Nguồn gốc và cấu trúc hóa học của chitosan...................................................... 3
2.1.2. Tính chất cơ bản của chitosan ............................................................................ 4
2.1.3. Đặc tính kháng vi sinh vật của chitosan ............................................................. 6
2.2.
Ứng dụng của chitosan trong bảo quản rau quả tươi ........................................ 10
2.3.
Giới thiệu chung về nano chitosan ................................................................... 11
2.3.1. Giới thiệu về nano chitosan .............................................................................. 11
2.3.3. Hoạt tính kháng khuẩn của nano chitosan ........................................................ 13
2.4.
Giới thiệu về compozit của chitosan với axit oleic .......................................... 15
2.4.1. Một số tính chất của compozit của chitosan với axit oleic ............................... 15
2.4.2. Một số ứng dụng của compozit của chitosan trong bảo quản rau
quả tươi .................................................................................................................. 16
2.5.
Giới thiệu về nguyên liệu mận.......................................................................... 17
2.5.1. Thành phần hóa học của mận ........................................................................... 18
2.5.2. Các quá trình xảy ra khi bảo quản mận ............................................................ 19
2.5.3. Một số bệnh thường gặp ở mận ........................................................................ 21
2.5.4. Một số nghiên cứu bảo quản mận ..................................................................... 23
Phần 3. Nội dung và phương pháp nghiên cứu .......................................................... 25
3.1.
Vật liệu thời gian và địa điểm nghiên cứu ........................................................ 25
3.1.1. Đối tượng và vật liệu nghiên cứu ..................................................................... 25
3.1.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ..................................................................... 26
3.2.
Nội dung nghiên cứu ........................................................................................ 26

iii


3.3.
3.3.1.

Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 27
Nghiên cứu khả năng kháng vi sinh vật của chitosan, nano chitosan và
compozit của chúng với axit oleic trên mận Tam Hoa ..................................... 27
3.3.2. Nghiên cứu một số tính chất chức năng của màng film tạo thành từ
chitosan, nano chitosan và compozit với axit oleic .......................................... 29
3.3.3. Nghiên cứu so sánh hiệu quả bảo quản của chitosan, nano chitosan và
compozit của chúng với axit oleic đối với mận Tam Hoa. ............................... 31
3.4.
Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................ 33
Phần 4. Kết quả và thảo luận ....................................................................................... 34
4.1.
Nghiên cứu khả năng kháng nấm của chitosan, nano chitosan và
compozit của chúng với axit oleic .................................................................... 34
4.1.1. Nghiên cứu khả năng ức chế sự phát triển nấm mốc Penicillium
expansum và Botryotinia fluckeliana của chitosan, nano chitosan và
compozit của chúng trên mận ........................................................................... 34
4.1.2. Đánh giá chất lượng vi sinh vật trên mận xử lý bằng chitosan, nano
chitosan và compozit của chúng ở những thời gian xử lý khác nhau ............... 35
4.2.
Nghiên cứu một số tính chất của màng film tạo ra từ chitosan, nano
chitosan và compozit của chúng với axit oleic ................................................. 38
4.2.1. Tính tan của màng trong nước .......................................................................... 38
4.2.2. Tính hút ẩm của màng ...................................................................................... 40
4.3.

Nghiên cứu so sánh hiệu quả bảo quản của chitosan, nano chitosan và
compozit của chúng với axit oleic trong bảo quản mận Tam Hoa ................... 40
4.3.1. Ảnh hưởng của chitosan nano chitosan và compozit của chúng đến hao
hụt khối lượng tự nhiên của quả mận .............................................................. 40
4.3.2. Ảnh hưởng của chitoán nano chitosan và compozit của chúng đến độ
cứng của mận trong quá trình bảo quản ........................................................... 41
4.3.3. Ảnh hưởng của chitosan, nano chitosan và compozit của chúng đến biến
đổi chất rắn hòa tan tổng số (0Bx) ............................................................... 42
4.3.4. Ảnh hưởng của chitosan, nano chitosan và compozit của chúng đến biến
đổi Vitamin C ............................. ............................................................... 43
4.3.5. Ảnh hưởng của chitosan, nano chitosan và compozit của chúng đến tỷ lệ
thối hỏng của mận trong quá trình bảo quản ................................................... 44
4.3.6. Ảnh hưởng của chitosan, nano chitosan và compozit của chúng đến chất
lượng cảm quan ................................................................................................ 45
Phần 5. Kết luận và đề nghị ......................................................................................... 47
5.1.
Kết luận............................................................................................................. 47
5.2.
Kiến nghị .......................................................................................................... 47
Tài liệu tham khảo .......................................................................................................... 48

iv


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng Việt

CH

Chitosan

CMC

Carbomethyl cellulose

CMC-Pec

Carboxymethyl cellulose-pectin

Da

Dalton (Khối lượng phân tử)

DD

Degree of Deacetylation (mức độ deacetyl hóa)

HHKLTN

Hao hụt khối lượng tự nhiên

MAD

Malondiadehyde

MBC

Minimun Bactericidal Concentration (Nồng độ

diệt khuẩn tối thiểu)

MH

Môi trường Muller Hinton

MIC

Minimun Inhibited Concentration (nồng độ ức chế
tối thiểu)

OA

Oleic acid

PG

Polygalacturonase

TA

Titratable Acidity (axit tổng số

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

Tg

Glass transition temperature (nhiệt độ chuyển

thủy tinh)

TSS

Total Soluble Solid (chất khơ hịa tan tổng số)

WVP

Water vapour permeability (tính thấm nước)

VTMC

Vitamin C

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 4.1. Khả năng ức chế Penicillium expansum của chitosan và biến thể của
chitosan lây nhiễm nhân tạo trên mận .......................................................... 35
Bảng 4.2. Khả năng cức chế Botryotinia fluckeliana của chitosan và biến thể của
chitosan lây nhiễm nhân tạo trên mận .......................................................... 35
Bảng 4.3. Đánh giá mức độ nhiễm vi sinh vật tổng số ở mận sau các khoảng thời
gian xử lý khác nhau ..................................................................................... 37
Bảng 4.4. Theo dõi sự thay đổi của Nấm men – Nấm mốc trong thời gian bảo
quản mận ....................................................................................................... 38
Bảng 4.5. Tính tan và tính hút ẩm của màng tạo ra từ chitosan nano chitosan và
compozit của chúng với axit oleic ................................................................ 39
Bảng 4.6. Hao hụt khối lượng tự nhiên của mận Tam Hoa trong quá trình bảo quản ....... 41
Bảng 4.7. Sự biến đổi độ cứng của mận Tam Hoa trong quá trình bảo quản ............... 42

Bảng 4.8. Sự biến đổi nồng độ chất rắn hòa tan tổng số (oBx) trong quá trình bảo
quản mận ....................................................................................................... 43
Bảng 4.9. Sự biến đổi hàm lượng Vitamin C trong quá trình bảo quản mận ................ 44
Bảng 4.10. Tỷ lệ thối hỏng (%) của mận trong quá trình bảo quản ................................ 45
Bảng 4.11. Ảnh hưởng của chitosan và các biến thể của chitosan đến chất lượng
cảm quan của mận sau 10 ngày bảo quản ..................................................... 46

vi


DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1. Cơng thức cấu tạo của chitin........................................................................... 3
Hình 2.2. Cấu trúc của chitosan ...................................................................................... 4

vii


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Tên tác giả: Phạm Thị Phương
Tên luận văn: “ Nghiên cứu tính chất kháng nấm, tính chất chức năng, hiệu lực bảo
quản của chitosan, nano chitosan và compozit với axit oleic ứng dụng trong bảo quản
mận Tam Hoa”.
Chuyên nghành: Công nghệ sau thu hoạch

Mã số: 60.54.01.04

Cơ sở đào tạo: Học viện Nơng nghiệp Việt Nam
1. Mục đích nghiên cứu
Xác định được khả năng kháng nấm mốc Penicillinum expansum và Botryotinia

fluckeliana của chitosan, nano chitosan và compozit của chúng với axit oleic
Xác định được một số tính chất chức năng của màng film tạo ra từ chitosan,
nano chitosan và compozit của chúng với axit oleic.
Xác định được hiệu quả bảo quản của chitosan, nano chitosan và compozit của
chúng với axit oleic.
2. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp bố trí thí nghiệm:
Thí nghiệm 1: Nghiên cứu khả năng ức chế nấm mốc của chitosan nano chitosan
và compozit với axit oleic lây nhiễm nhân tạo trên quả mận Tam Hoa
Thí nghiệm 2: Đánh giá chất lượng vi sinh vật của mận xử lý bằng chitosan,
nano chitosan và compozit của chúng với thời gian xử lý khác nhau
Thí nghiệm 3: Nghiên cứu một số tính chất của màng film tạo thành từ chitosan,
nano chitosan và compozit với axit oleic
Thí nghiệm 4: Nghiên cứu so sánh hiệu quả bảo quản của chitosan, nano
chitosan và compozit của chúng với axit oleic trên mận Tam Hoa.
Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp xác định khả năng ức chế hai chủng nấm mốc Penicillinum
expansum và Botryotinia fluckeliana của chitosan, nano chitosan và compozit của chúng
với axit oleic.
- Phương pháp đánh giá chất lượng vi sinh vật
- Phương pháp nghiên cứu một số tính chất của màng film tạo ra từ chitosan
nano chitosan và compozit của chúng với axit oleic
- Phương pháp phân tích chỉ tiêu sinh lý: Xác định sự biến đổi độ cứng, xác định

viii


hao hụt khối lượng tự nhiên, đánh giá cảm quan.
- phương pháp phân tích hóa sinh: Xác định hàm lượng chất rắn hòa tan tổng số,
xác định hàm lượng vitamin C,

- Xác định tỷ lệ thối hỏng
- Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu được xử lý bằng phần mềm SPSS 11.5.
3. Kết quả chính.
Đã xác định được nano chitosan có khả năng ức chế tốt nhất đối với 2 chủng
nấm mốc Penicillinum expansum và Botryotinia fluckeliana.
Nano chitosan nồng độ 3000 ppm thời gian xử lý chế phẩm 1 phút có khả năng
ức chế tốt nhất đối với chỉ tiêu vi sinh vật tổng số và nấm men, nấm mốc trê bề mặt quả
mận trong quá trình bảo quản.
Màng tạo ra từ compoxit của chitosan với axit oleic có tính tan và tính thấm hơi
nước thấp nhất.
Compozit của chitosan với axit oleic có hiệu lực bảo quản tốt nhất đối với mận
Tam Hoa bảo quản ở nhiệt độ thường.
4. Kết luận
Kết quả nghiên cứu một số tính chất, chức năng của màng tạo ra từ chitosan,
nano chitosan và compozit của chúng với axit oleic chúng tôi nhận thấy:
Nano chitosan nồng độ 1,5% có khả năng ức chế cao nhất đối với cả 2 chủng
Penicillium expansum và Botryotinia fluckeliana (hai chủng nấm mốc gây bênh mốc
xanh và mốc xám trên quả mận) được lây nhiễm nhân tạo trên bề mặt quả mận ở nồng
độ 107 CFU biểu hiện ở tỷ lệ vết xước nhiễm nấm mốc và tỷ lệ quả thối hỏng do nấm
thấp nhất.
Nano chitosan nồng độ 3000 ppm xử lý bảo quản mận trong thời gian 1 phút cho
khả năng kháng cao nhất đối với chỉ tiêu vi sinh vật tổng số và nấm men-nấm mốc, sau
7 ngày bảo quản mật độ tế bào vi sinh vật được quan sát thấy vẫn ở mức an toàn 104 –
106 tế bào/g.
Về tính tan trong nước và khả năng hút ẩm của màng compozit của chitosan với
axit oleic có tính tan trong nước và tính hút ẩm thấp nhất.
Kết quả bảo quản mận bằng cách phủ màng chitosan, nano chitosan và compozit
của chúng với axit oleic, bảo quản ở nhiệt độ phòng (30± 20 C) cho thấy: Compozit của
chitosan kết hợp với axit oleic có tác dụng bảo quản tốt nhất: hao hụt khối lượng tự
nhiên giảm thấp nhất, độ cứng và hàm lượng TSS giảm ít nhất, kết quả đánh giá cảm

quan được xếp vào loại khá.

ix


THESIS ABSTRACT
Master candidate: Pham Thi Phuong
Thesis title: “Study on the antifungal properties, functional properties, and storage
effects of chitosan, nano chitosan and their composites with oleic acid application on
Tam Hoa plum ”
Major: Post- harvest technology
Code: 60.54.01.04
Educational organization: Vietnam National University and Agriculture (VNUA)
1. Research Objectives
Determining the ability of chitosan, nano chitosan and their composites with
oleic acid on growth inhibition two type mold Penicillinum expansum and Botryotinia
fluckeliana.
Determining a number of characteristics of film made by chitosan, nano chitosan
and their composites with oleic acid.
Determing the preservative effects of chitosan, nano chitosan and their
composites with oleic acid on Tam Hoa plum fruit.
2. Materials and Methods
Experiment design:
- Experiment 1: Study the inhibition ability of chitosan, nano chitosan and their
composites with oleic acid with two types of mold antificial infection on Tam Hoa
plum.
- Experiment 2: Assessing the microorganisms quality on plum treated with
chitosan, nano chitosan and their composites with different processing time.
- Experiment 3: Study a number of characteristics of the films formed from
chitosan, nano chitosan and their composites with oleic acid.

- Experiment 4: Comperative study the effects of chitosan, nano chitosan and
their composites with oleic acid on Tam Hoa plum fruit.
Study methods:
- The study method inhibition ability of chitosan, nano chitosan and their
composites with oleic acid with two types of mold Penicillinum expansum and
Botryotinia fluckeliana antificial infection on Tam Hoa plum.
- The assessment microorganisms quality methods
- Study a number of characteristics of the films formed from chitosan, nano
chitosan and their composites with oleic acid.
- Comperative study the effects of chitosan, nano chitosan and their composites
with oleic acid on Tam Hoa plum fruit.

x


+ Physiological indicator analysis method: To determine: hardness, natural
weight loss and sensory quality.
- Biochemical analysis method: Determination of total soluble solid, vitamin C.
- Determination of the decay rate.
- Statistical analysis: Data were recorded periodically and analysed statistically
following SPSS Software version 11.5.
3. Main results
- The results shown that nano chitosan at concentration 1,5% having the best
results of growth inhibition to Penicillinum expansum and Botryotinia fluckeliana those
are typical mold infested and damaged on plum.
- Nano chitosan at concentration of 3000 ppm, processing time at one minute
have the best ability to inhibit the target for total microorganism and yeast, mold on the
plum surface during storage at room temperature.
- Films are formed from composites of chitosan with oleic acid has the lowest
solubility and water vapor permeability.

- Composites of chitosan with oleic acid could maintain the best quality and
shelf life of Tam Hoa plum.
4. Conclusions
Results, study a number of characteristics of films are made from chitosan nano
chitosan and their composites with oleic acid our identify that:
- Nano chitosan at concentration of 1,5% has the best ability to growth inhibition
both Penicillium expansum and Botryotinia fluckeliana (two types of mold causing blue
mold desease and grey mold desease on plum fruit) which are antificial infected on the
surface of plum fruit at a concentration of 107 CFU, expressed in the lowest percentage
of screpes infected fungal, and the decay rate by mold.
Nano chitosan at concentration of 3000 ppm, processing time at one minute have
the best ability to inhibit the target for total microorganism and yeast, mold on the plum
surface during storage at room temperature. Affter 7 days of storage microorganism cell
density was observed still at a safe level 104 – 106 cells/gam.
Films are formed from composites of chitosan with oleic acid has the lowest
solubility and water vapor permeability.
Result storage plum by chitosan, nano chitosan and their composites with oleic
acid at room temperature (30 ± 20 C) showed that composite of chitosan with oleic acid
could maintain the lowest natural weight loss, the lowest total soluble solids, sensory
quality were rated as the highest. Overal comparision about the practical application
value between nano chitosan and composite of chitosan with oleic acid formulation
coatings, the select composite has over advantage.

xi


PHẦN 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 cơng
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 q trình
chín và già hóa, làm giảm cường độ hơ hấp của rau quả, làm giảm sự hao hụt
khối lượng tự nhiên, giữ được màu sắc (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 (AguirreLoredoa et al., 2014; Galus and Kadzinska, 2015). Bằng cách tạo nhũ tương
chitosan với acid oleic, Vargas và cộng sự đã chỉ ra rằng việc bổ sung axit oleic
khơng những tăng cường hoạt tính kháng vi sinh vật của chitosan mà cịn cải
thiện được tính ngăn cản mất nước ở quả dâu tây (Vargas et al., 2006).
Việc chitosan không tan trong nước mà chỉ tan trong dung dịch axit là một
trong những hạn chế ứng dụng chitosan trong thực tế, nhất là khi muốn kết hợp
chitosan với nhiều loại hợp chất khác có tính kiềm gây ra hiện tượng kết tủa
chitosan. Dung dịch pH axit cũng có thể gây hiệu ứng sinh lý bất lợi cho hoa quả
khi phủ lên bề mặt. Trong những năm gần đây, để cải thiện khả năng kháng
khuẩn và tính tan của chitosan, các nhà khoa học đã tổng hợp và sử dụng nano
chitosan, một vật liệu có khả năng tan tốt trong nước, khả năng kháng khuẩn cao
hơn so với chitosan nguyên thủy do hạt nano chitosan có diện tích tiếp xúc và
điện tích dương lớn hơn (Pilon et al., 2014; Nguyễn Thị Minh Nguyệt et al.,
2016). Mặc dù có nhiều nghiên cứu riêng rẽ về tác động của chitosan, của nhũ
tương chitosan với axit béo và của nano chitosan tới chất lượng và khả năng bảo
quản hoa quả tươi, nhưng cho đến nay hầu như chưa có một nghiên cứu so sánh
nào về tác dụng của của chúng được thực hiện trong cùng một điều kiện, trên
cùng một đối tượng.
Mận Tam Hoa (Plunus salisica) là loại cây ôn đới được trồng phổ biến ở
1

vùng miền núi phía bắc Việt Nam, tập trung tại Lào Cai, Lai Châu và Sơn La.
Đối với Lào Cai, quả mận Tam hoa được coi là đặc sản của tỉnh, được thị trường
cả nước ưa chuộng để ăn tươi. Tuy nhiên tại Việt Nam, trên thực tế chưa có
nhiều nghiên cứu bảo quản sau thu hoạch quả mận nói chung và mận Tam hoa
nói riêng.
Nấm mốc là một trong những đối tượng gây hại chủ yếu trên quả bảo quản
sau thu hoạch, là nguyên nhân chính dẫn đến tổn thất về số lượng, chất lượng
dinh dưỡng cũng như chất lượng cảm quan của quả. Bệnh thường xuất hiện trên
mận sau thu hoạch và trong quá trinh bảo quản là: Bệnh mốc xám (do chủng nấm
mốc Botryotinia fluckeliana), bệnh mốc xanh (do chủng nấm mốc Penicillium
expansum) gây ra (Trần Thị Mai và cs., 2002).
Từ những lý do trên chúng tôi tiến hành đề tài “ Nghiên cứu hoạt tính
kháng nấm, tính chất chức năng, hiệu lực bảo quản của chitosan, nano chitosan
và compozit với axit oleic ứng dụng cho bảo quản quả mận Tam Hoa”
1.2. MỤC ĐÍCH - YÊU CẦU
1.2.1. Mục đích
- Xác định được tính chất kháng nấm gây nhiễm nhân tạo và tự nhiên, xác
định được một số tính chất chức năng của màng film tạo thành từ chitosan, nano
chitosan và compozit của chúng với axit oleic.
- Xác định và so sánh được hiệu quả bảo quản của chitosan, nano chitosan
và compozit của chúng với axit oleic trên mận Tam Hoa.
1.2.2. Yêu cầu
- Xác định được khả năng kháng nấm mốc gây hỏng quả mận Tam Hoa
của chitosan, nano chitosan và compozit với axit oleic.
- Xác định được một số tính chất chức năng của màng film tạo thành từ
chitosan, nano chitosan và compozit với axit oleic.
- So sánh được hiệu quả bảo quản của chitosan, nano chitosan và
compozit của chúng với axit oleic đối với mận Tam Hoa.

2

PHẦN 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 ơng
khơng phát hiện ra sự có mặt của nitơ. Cuối cùng cả Odier và Braconnot đều đi
đến kết luận chitin có dạng cơng 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. Cơng 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
3

Chitosan thu được từ q trình diacetyl hóa chitin, thay thế nhóm N-acetyl
thành nhóm amin ở vị trí C2. Do qúa trình acetyl hóa xảy ra khơng hồn tồn 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.
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)amino-2deoxy- 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 cơ bản của chitosan
2.1.2.1. Tính chất vật lý
Chitosan là chất rắn hình vẩy, xốp, nhẹ, màu trắng ngà, khơng mùi, khơng
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).
Q trình diacetyl hóa bao gồm q 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 q trình sản xuất chitosan
bởi nó ảnh hưởng đến tính chất lý, hóa học và khả năng ứng dụng của chitosan.
4

Mức độ diacetyl hóa vào khoảng 70 – 100% phụ thuộc vào lồi 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 sử dụng để cho proton, nhưng không giống như chitin, chitosan hịa tan
trong dung dịch axit lỗng 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 đơng
tụ nguyên nhân là do hình thành hỗn hợp với chất keo anion. Tính tan của
chitosan cịn 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).
2.1.2.2. 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
5


nhóm chức trên mạch polyme mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau
(Hiroshi, 1997).
2.1.2.3. Tính chất sinh học và độc tính của chitosan
Chitosan là hợp chất tự nhiên khơng độc, dùng an tồn cho người, có tính
hịa 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
khơng bị hấp phụ vào cơ thể mà được thải ra ngoài làm giảm cholesterol, acid
uric trong máu nên tránh được nguy cơ 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 cơng 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 khơng 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 khơng
phân bố tới gan và lá lách (Dutta et al., 2004).
2.1.3. Đặc tính kháng vi sinh vật của chitosan
2.1.3.1. Đặc tích kháng vi sinh vật của chitosan
Chitosan có khả năng kháng nhiều lồi 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
6


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 and 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 and 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 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-Bos et al., 2004) và C.
gloeosporioides (Bautista-Baños et al., 2005).
2.1.3.2. 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 ngồi (vi sinh vật đích, tính chất của mơi trường, pH, nhiệt độ, vv), mà cịn
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).
7


- Trọng lượng phân tử: Nhiều nhà nghiên cứu đã thơng 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 thơng
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 khơng hồn tồn
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 khơng
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 hịa 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 and 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 mơi 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 and 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 hịa tan chitosan cao và proton trong dung
dịch chitosan cao làm tăng hiệu quả kháng khuẩn (Aider and de Halleux, 2010).
Nghiên cứu của Tsa and 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 khơng có hoạt tính kháng khuẩn ở pH 7,0 do nhóm amin và độ hịa
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.
8


- 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 and 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 cịn
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 hồn tồn bị giết chết trong vịng 1
giờ. Tuy nhiên, ở nhiệt độ thấp hơn (4 và 150C) số lượng E.coli giảm trong vòng
5giờ 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 trị 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 and de Halleux, 2010).
2.1.3.3. 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 protein có trọng lượng phân tử
thấp khác (như protein, axit nucleic, glucoza và lactat dehydrogenaza) (Dutta et

al., 2009).
9


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.
2.2. 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 thốt hơi nước, giảm tỷ lệ hơ hấp, trì
hỗn q 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 và 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
10


trong bao bì có đục lỗ, kết hợp với khống chế mơi 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 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 q 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 q 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, làm 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).
2.3. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NANO CHITOSAN
2.3.1. Giới thiệu về nano chitosan
Gần đây, hướng nghên cứu sử dụng nano chitosan thay thế chitosan được
quan tâm nhằm tăng cường và mở rộng hơn nữa tiềm năng ứng dụng của hợp
chất này cho các mục đích cơng nghệ sinh học và hóa học. Nhũ tương của nano
chitosan có kích thước siêu nhỏ với độ ổn định động học cao đã được áp dụng
thương mại trong ngành công nghiệp dược phẩm và hóa chất nơng nghiêp
(Sonneville-Aubrun et al., 2004). Nano chitosan là hạt chitosan có kích thước
nano met (10 đến 100nm) do có kích thước siêu nhỏ nên nano chitosan dễ đàng
đi qua màng tế bào, có diện tích và điện tích bề mặt cực lớn nên được ứng dụng
nhiều trong y học như mang thuốc, vaccine, vecto chuyển gen, chống ung thư
11


(Patel et al., 2009). Nhũ tương của nano chitosan có thể gói gọn các thành phần
chức năng trong giọt của chúng, do đó tạo điều kiện làm giảm sự thối hóa của
các thành phần này (Clements and Decker, 2000). Mặt khác do có kích thước nhỏ
nên nano chitosan có khả năng xâm nhập vào tế bào nấm tốt hơn so với chitosan
thông thường, hơn nữa khi sử dụng nano chitosan có thể lượng chitosan thực tế
cần thiết để xử lý trái cây ít hơn so với chitosan thơng thường do nano chitosan
có khả năng thâm nhập và hấp thu cao hơn so với chitosan (Zahid et al., 2012).
Ở nước ta nghiên cứu về nano chitosan cịn tương đối ít, chỉ có một số cơng
trình nghiên cứu như: Nghiên cứu hoạt tính kháng nấm của phức hệ nano
chitosan – tinh dầu nghệ (kích thước hạt nano trên 100nm) đã được thử nghiệm
thành công trên C. albicans, T. mentagrophyte, F. oxysporum và P. italicum
(Nguyễn Thị Kim Cúc và cs., 2014). Theo tác giả Nguyễn Thị Minh Nguyệt
Nano chitosan, một vật liệu có khả năng tan tốt trong nước, khả năng kháng
khuẩn cao hơn so với chitosan nguyên thủy do hạt nano chitosan có diện tích tiếp

xúc và điện tích dương lớn hơn (Nguyễn Thị Minh Nguyệt và cs., 2016).
2.3.2. Phương pháp tổng hợp nano chitosan
Theo Shi et al. (2011a), có 5 phương pháp chủ yếu tạo hạt nano chitosan
là: phương pháp khâu mạch nhũ tương (emulsion cross-linking), phương pháp
giọt tụ/ kết tủa (coacervation/ precipitation), phương pháp hợp nhất giọt nhũ
tương (emulsion –droplet coalescence), phương pháp tạo gel ion (ionic gelation)
và phương pháp mixen đảo (reverse micellar).
Phương pháp khâu mạch nhũ tương: Hỗn hợp nhũ tương nước trong
dầu (w/v) được tạo ra bằng cách phân tán dung dịch chitosan trong dầu. Những
giọt lỏng được làm bền bởi chất hoạt động bề mặt. Dung dịch nhũ tương sau đó
được khâu mạch bằng tác nhân tạo nối thích hợp như glutaraldehyde. Hai nhóm –
CHO glutaraldehyde sẽ phản ứng với nhóm – NH2 của chitosan để khâu mạch
tạo hạt nano chitosan. Các hạt nano sau đó được rửa sạch và sấy khô (Agnihotri
et al., 2004).
Phương pháp giọt tụ/ kết tủa: Phương pháp này sử dụng tính chất của
chitosan là không tan trong dung dịch kiềm. Bởi vậy, chitosan sẽ bị kết tủa, tạo
giọt ngay khi dung dịch chitosan tiếp xúc với dung dịch kiềm. Dung dịch kiềm có
thể là NaOH, NaOH-metanol hoặc ethandiamine. Dung dịch chitosan sẽ được một
thiết bị nén phun vào dung dịch kiềm để tạo hạt nano (Agnihotri et al., 2004).

12


Phương pháp hợp nhất giọt nhũ tương: Phương pháp này lần đầu tiên
được sử dụng vào năm 1999. Phương pháp này sử dụng nguyên tắc của cả hai
phương pháp: tạo nối ngang nhũ tương và kết tủa. Thay vì tác nhân tạo nối
ngang, kết tủa tạo ra bằng cách cho các giọt chitosan kết hợp với các giọt NaOH,
một hệ nhũ tương bền chứa dung dịch chitosan cùng với thuốc tạo ra trong
parafin lỏng. Đồng thời một hệ nhũ tương bền khác chứa dung dịch chitosan và
NaOH cũng được tạo ra theo cách như trên. Khi cả hai hệ nhũ tương này được

trộn lại với tốc độ khuấy cao, các hạt từ mỗi hệ sẽ va chạm một cách ngẫu nhiên,
hợp lại và kết tủa thành những hạt nhỏ (Agnihotri et al., 2004).
Phương pháp tạo gel ion: Cơ chế của phương pháp này dựa trên tương
tác tĩnh điện giữa chitosan tích điện dương và một polyanion như
tripolyphosphate. Kỹ thuật này có ưu điểm là giai đoạn chuẩn bị đơn giản và thực
hiện trong môi trường nước. Đầu tiên chitosan được hịa tan vào dung dịch axit
axetic. Sau đó chitosan được trộn lẫn với polyanion để tạo hạt nano chitosan dưới
điều kiện khuấy từ liên tục tại nhiệt độ phịng. Kích thước và dện tích bề mặt có
thể kiểm sốt bằng cách sử dụng những tỷ lệ chitosan và polyanion khác nhau
(Racovita et al., 2008).
Phương pháp mixen đảo: Trong phương pháp này, người ta hòa tan chất
hoạt động bề mặt vào dung môi hữu cơ để tạo ra những hạt mixen đảo. Dung
dịch lỏng chứa chitosan và thuốc được thêm từ từ với tốc độ khuấy không đổi để
tránh làm đục dung dịch. Pha lỏng được giữ sao cho hỗn hợp trở thành pha vi
nhũ trong suốt. Sau đó tác nhân tạo nối ngang được thêm vào và khuấy qua đêm.
Cô quay loại dung mơi, phần cịn lại phân tán lại trong nước. Dung dịch muối
thích hợp được thêm vào để kết tủa chất hoạt động bề mặt. Hỗn hợp được ly tâm.
Phần dung dịch ở trên chứa hạt nano mang thuốc được chiết ra, cho qua màng
thẩm tách 1 giờ. Đông cô chất lỏng thu được cho ta bột thuốc (Agnihotri et al.,
2004).
2.3.3. Hoạt tính kháng khuẩn của nano chitosan
Hạt nano chitosan có diện tích tiếp xúc và điện tích lớn hơn chitosan thơng
thường nên có hiệu quả kháng khuẩn cao hơn nhiều lần so với chitosan (Qi,
2004). Nghiên cứu chế tạo hạt nano chitosan để tăng hoạt tính kháng khuẩn. Hạt
nano chitosan được chuẩn bị bằng phương pháp tạo gel trong tripolyphosphate
(TPP), kích thước hạt 40nm. Các thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của hạt nano
chitosan trên 4 loại vi khuẩn E. Coli, S. typhimurium, S. choleraesuis và S.
13