Nghiên cứu quy trình bảo quản trứng gà luộc ăn liền bằng màng chitosan oligosaccharide kết hợp nano bạc

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

VŨ THỊ THÙY DUNG
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH BẢO QUẢN TRỨNG GÀ LUỘC ĂN LIỀN
BẰNG MÀNG CHITOSAN OLIGOSACCHARIDE KẾT HỢP NANO BẠC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo:

Chính quy

Ngành:

Cơng nghệ Thực phẩm

Khoa:

CNSH - CNTP

Khóa học:

2016 - 2020

Thái Nguyên - 2020


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

VŨ THỊ THÙY DUNG
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH BẢO QUẢN TRỨNG GÀ LUỘC ĂN LIỀN
BẰNG MÀNG CHITOSAN OLIGOSACCHARIDE KẾT HỢP NANO BẠC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo:

Chính quy

Ngành:

Cơng nghệ Thực phẩm

Lớp:

K48 - CNTP

Khoa:

CNSH - CNTP

Khóa học:

2016 - 2020

Người hướng dẫn: TS. Lương Hùng Tiến

Thái Nguyên - 2020

i

LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành đề tài khóa luận và kết thúc chương trình học đại học, với tình
cảm chân thành, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới trường Đại học Nông lâm
Thái Nguyên đã tạo điều kiện cho em có mơi trường học tập tốt trong suốt thời gian
tôi học tập, nghiên cứu tại trường.
Trước hết, em xin chân thành cảm ơn thầy TS. Lương Hùng Tiến, người đã
trực tiếp hướng dẫn và định hướng cho em thực hiện đề tài nghiên cứu này. Thầy là
người đã luôn bên cạnh động viên, truyền đạt những kiến thức quý báu cũng như
tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt quá trình nghiên cứu.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô ThS. Phạm Thị Phương, người đã tận
tình hướng dẫn chỉ bảo em trong q trình thực hiện khóa luận.
Em xin bày tỏ lịng biết ơn tới các thầy cô Viện Khoa học Sự sống, thuộc Đại
học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ em trong q trình làm khóa luận.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô bộ môn Công nghệ Thực phẩm,
trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt
trong thời gian học tập vừa qua.
Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã ln động viên, cổ
vũ em trong q trình làm khóa luận tốt nghiệp đại học này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày

tháng

năm 2020

Sinh viên

Vũ Thị Thùy Dung


ii

DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tên tiếng Anh

%DV

% Daily values

A. niger
AgNPs
CMC
COS

Aspergillus niger
Silver nanoparticles
Carboxymethyl Cellulose
Chitosan oligosaccharide

COS/AgNPs

Chitosan oligosaccharide/ Silver
nanoparticles

CT

Da
DDA
DHA
DP
E. coli
FAO

Dalton
Degree of deacetylation
Docosa Hexaenoic Acid
Degrees of polymerization
Escherichia coli
Food Agriculture Organization of the
United Nations

HDL
Hight density lipoprotein cholesterol
cholesterol
HHKL
LDL cholesterol Low density lipoprotein cholesterol
LDPE
MDR
MIC
MW
Ppm
RDA

Low Density Polyethylene
Multidrug resistant
Minimum Inhibitory Concentration

Molecule Weigh
Part per million
Recommended Dietary Allowances

S. aureus
S. typhimurium
SEM
VTM
XRD

Staphylococcus aureus
Salmonella typhimurium
Scanning Electron Microscopy
Vitamine
X-ray diffraction pattern

Tên tiếng Việt
Phần trăm giá trị hàng
ngày
Hạt nano bạc
Chitosan khối lượng phân
tử thấp
Chitosan oligosaccharide
kết hợp nano bạc
Cơng thức
Độ deacetyl hóa
Axit Docosa Hexaenoic
Mức độ trùng hợp
Tổ chức Lương thực và
nông nghiệp Liên Hợp

Quốc
Lipoprotein cholesterol tỷ
trọng cao
Hao hụt khối lượng
Lipoprotein cholesterol tỷ
trọng thấp
Polyethylene tỷ trọng thấp
Đa kháng thuốc
Nồng độ ức chế tối thiểu
Trọng lượng phân tử
Phần triệu
Lượng tiêu thụ khuyên
dùng

Kính hiển vi điện tử quyét
Vitamin
Mẫu nhiễu xạ tia X


iii

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano bạc .............................11
Bảng 2.2. Tỷ lệ tiêu thụ trứng trong các khoảng thời gian trong ngày (n = 422) .....19
Bảng 2.3. Tỷ lệ tiêu thụ trứng ở các dạng chế biến khác nhau (n = 422) .................19
Bảng 2.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quyết định mua trứng ....................................20
Bảng 3.1. Danh mục chỉ tiêu và hệ số trọng lượng đối với trứng gà luộc ................31
Bảng 3.2. Mức chất lượng sản phẩm theo tổng số điểm trung bình chưa có hệ số
trọng lượng của thành viên trong hội đồng cảm quan .............................31
Bảng 3.3. Thang điểm đánh giá cảm quan sản phẩm trứng gà luộc .........................32

Bảng 4.1. Ảnh hưởng của nồng độ màng COS/AgNPs tới hao hụt khối lượng trứng
gà luộc (%) ...............................................................................................39
Bảng 4.2. Ảnh hưởng của nồng độ màng COS/AgNPs tới hàm lượng protein trứng
gà luộc (%) ...............................................................................................41
Bảng 4.3. Ảnh hưởng của nồng độ màng COS/AgNPs tới mức độ ơ nhiễm vi sinh
vật trong q trình bảo quản trứng gà luộc ..............................................43
Bảng 4.4. Ảnh hưởng của biện pháp phủ màng COS/AgNPs tới hao hụt khối lượng
trứng gà luộc (%) .....................................................................................46
Bảng 4.5. Ảnh hưởng của biện pháp phủ màng COS/AgNPs tới hàm lượng protein
trứng gà luộc (%) .....................................................................................47
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của biện pháp phủ màng COS/AgNPs tới mức độ ơ nhiễm vi
sinh vật trong q trình bảo quản trứng gà luộc ......................................48


iv

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Cơng thức cấu tạo của COS........................................................................4
Hình 2.2. Hiện tượng cộng hưởng Plasmon của hình cầu ..........................................9
Hình 2.3. Tác động của ion Ag+ lên vi khuẩn ..........................................................13
Hình 2.4. Ion Ag+ vơ hiệu hóa enzyme chuyển hóa oxy của vi khuẩn .....................14
Hình 2.5. Ion Ag+ liên kết với các base của DNA....................................................14
Hình 2.6. Cơ chế liên kết giữa AgNPs với chitosan.................................................16
Hình 4.1. Hình ảnh mơ tả trứng gà luộc thay đổi theo nhiệt độ chế biến.................37
Hình 4.2. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của nhiệt độ đến chất lượng cảm quan sản phẩm ..... 37
Hình 4.3. Hình ảnh mô tả trứng gà luộc thay đổi theo thời gian chế biến ...............38
Hình 4.4. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của thời gian đến chất lượng cảm quan sản phẩm. 38
Hình 4.5. Biểu đồ cột biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ màng COS/AgNPs đến hao
hụt khối lượng trứng gà luộc (%) ............................................................40
Hình 4.6. Biểu đồ cột biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ màng COS/AgNPs đến

hàm lượng protein trứng gà luộc (%) ......................................................42
Hình 4.7. Đồ thị cột biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ màng COS/AgNPs tới mức
độ ô nhiễm vi sinh vật trong quá trình bảo quản trứng gà luộc. ..............44
Hình 4.8. Sơ đồ quy trình bảo quản trứng gà luộc ăn liền bằng màng COS/AgNPs............. 49


v

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. i
DANH MỤC TỪ VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ..................................................... ii
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. iii
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................. iv
MỤC LỤC ...................................................................................................................v
Phần 1. MỞ ĐẦU ......................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................................1
1.2. Mục tiêu của đề tài ...............................................................................................3
1.2.1. Mục tiêu tổng quát ............................................................................................3
1.2.2. Mục tiêu cụ thể ..................................................................................................3
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn..............................................................................3
1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài ..............................................................................3
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài ..............................................................................3
Phần 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ...........................................................................4
2.1. Giới thiệu chung về chitosan oligosaccharide .....................................................4
2.1.1. Đặc điểm của chitosan oligosaccharide ............................................................4
2.1.2. Đặc tính kháng vi sinh vật của chitosan oligosaccharide .................................6
2.1.3. Ứng dụng của chitosan oligosaccharide trong bảo quản ..................................8
2.2. Giới thiệu về nano bạc .........................................................................................9
2.2.1. Giới thiệu về vật liệu nano ................................................................................9
2.2.2. Tính chất lý học của hạt nano bạc .....................................................................9

2.2.3. Đặc tính kháng vi sinh vật của hạt nano bạc ...................................................12
2.2.4. Ứng dụng của nano bạc trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm .......................14
2.3. Giới thiệu về compozit của chitosan với nano bạc ............................................15
2.3.1. Một số tính chất của compozit của chitosan với nano bạc..............................15
2.3.2. Một số ứng dụng của compozit của chitosan với nano bạc trong bảo quản
thực phẩm ..................................................................................................................17


vi

2.4. Giới thiệu về nguyên liệu trứng .........................................................................18
2.4.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ trứng ...............................................................18
2.4.2. Giá trị dinh dưỡng của trứng gà luộc ..............................................................21
2.4.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng trứng ...................................................23
2.4.4. Một số nghiên cứu trong nước và trên thế giới về bảo quản trứng .................24
PHẦN 3. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....27
3.1. Đối tượng, vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu.......................................27
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu......................................................................................27
3.1.2. Vật liệu nghiên cứu .........................................................................................27
3.1.3. Dụng cụ, hóa chất, thiết bị nghiên cứu............................................................27
3.1.4. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ...................................................................28
3.2. Nội dung nghiên cứu ..........................................................................................28
3.3. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................29
3.3.1. Phương pháp pha màng COS/AgNPs .............................................................29
3.3.2. Phương pháp nghiên cứu thời gian, nhiệt độ chế biến trứng gà luộc ăn sẵn
theo kích thước ..........................................................................................................30
3.3.3. Phương pháp nghiên cứu biến đổi chất lượng trứng gà luộc trong quá trình
bảo quản ....................................................................................................................33
3.3.4. Các phương pháp xử lý số liệu........................................................................36
PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................37

4.1. Nghiên cứu nhiệt độ, thời gian chế biến trứng gà luộc ăn sẵn theo kích thước
trứng ..........................................................................................................................37
4.1.1. Nghiên cứu nhiệt độ chế biến trứng gà luộc ...................................................37
4.1.2. Thời gian thích hợp chế biến trứng gà luộc ....................................................38
4.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ màng COS/AgNPs tới chất lượng và thời
gian bảo quản trứng gà luộc ......................................................................................39
4.2.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ màng COS/AgNPs tới hao hụt khối
lượng trứng gà luộc ...................................................................................................39


vii

4.2.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ màng COS/AgNPs tới hàm lượng protein
trứng gà luộc..............................................................................................................41
4.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ màng COS/AgNPs tới mức độ ô nhiễm vi
sinh vật trong quá trình bảo quản trứng gà luộc........................................................43
4.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp phủ màng chitosan oligosaccharide kết
hợp nano bạc (COS/AgNPs) tới chất lượng và thời gian bảo quản trứng gà luộc ....46
4.3.1. Nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp phủ màng COS/AgNPs tới hao hụt khối
lượng trứng gà luộc ...................................................................................................46
4.3.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp phủ màng COS/AgNPs tới hàm lượng
protein trứng gà luộc .................................................................................................47
4.3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của biện pháp phủ màng COS/AgNPs tới mức độ ô
nhiễm vi sinh vật trong quá trình bảo quản trứng gà luộc. .......................................48
4.4. Quy trình công nghệ bảo quản trứng gà luộc ăn liền bằng màng chitosan khối
lượng phân tử thấp kết hợp nano bạc ........................................................................49
PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................50
5.1. Kết luận ..............................................................................................................50
5.2. Kiến nghị ............................................................................................................50
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................51

PHỤ LỤC


1

PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Trứng là loại thức ăn có giá trị dinh dưỡng đặc biệt cao. Trong trứng có đầy đủ
protein, lipid, glucid, vitamin, chất khống, các men và hormone. Hơn nữa, tỷ lệ các
chất dinh dưỡng trong trứng tương quan với nhau rất thích hợp và cân đối, đảm bảo
cho sự phát triển của cơ thể [42]. Do vậy, trứng đang là thực phẩm được mọi người
ưa chuộng. Với nền cộng nghệ 4.0 hiện nay, mọi thứ đang được đơn giản hóa, thời
gian của con người đang dần bị thu hẹp. Do vậy, thực phẩm ăn nhanh đang ngày càng
được phát triển và mở rộng trên nhiều lĩnh vực, cũng như tính tiện dụng khi sử dụng
các sản phẩm chế biến sẵn, tiết kiệm thời gian cho các bữa ăn gia đình cũng như trên
các chuyến hành trình, du lịch. Hiện nay, trên thị trường Hàn Quốc và Nhật Bản đã
có sản phẩm trứng gà luộc ăn liền trên hệ thống các cửa hàng siêu thị. Đây là mặt
hàng chế biến sẵn, tiện lợi trong sử dụng và phù hợp với nhu cầu người tiêu dùng.
Trong khi đó, tại Việt Nam hiện chưa có sản phẩm trứng gà luộc ăn liền trên thị
trường. Có thể thấy, đây là hướng nghiên cứu triển vọng. Một thực tế là trứng gà sau
khi luộc thường chỉ bảo quản được tối đa 2 ngày, điều này là do cấu tạo của trứng.
Trứng gà sau khi luộc, lớp phấn bề mặt của trứng gà sẽ bị mất đi, các lỗ tự nhiên tăng
lên và mở rộng về kích thước, đồng thời lớp màng protein trong vỏ trứng sau luộc bị
biến tính, thay đổi khả năng thẩm thấu, tách rời lớp vỏ và lớp lòng trắng sẽ làm tăng
khả năng xâm nhiễm của vi sinh vật. Định hướng công nghệ đặt ra là cần xử lý vô
khuẩn trứng gà sau luộc kết hợp với sử dụng các màng sinh học kháng khuẩn có khả
năng bao bọc bề mặt vỏ trứng, kéo dài thời gian bảo quản.
Hiện nay, có nhiều màng sinh học được sử dụng để bảo quản nông sản, thực
phẩm như pectin, shellac, silicate, parafin, tinh dầu thực vật, chitosan... Kết quả

nghiên cứu của nhiều tác giả đã chỉ ra rằng: màng bao Chitosan, trong q trình bảo
quản, ảnh hưởng tích cực đến chất lượng của trứng gà tươi. Theo Su Hyun Kim
[61], Caner và cộng sự [23], trứng được bảo quản bằng màng bao chitosan hạn chế
đáng kể sự hao hụt khối lượng, tăng chất lượng trứng (Haugh units), lòng đỏ trứng


2

(Yolk index). Tuy nhiên, một hạn chế của chitosan thông thường là khả năng kháng
vi sinh vật và tính tan kém. Chitosan thơng thường ở nồng độ 1% khơng có tác dụng
tiêu diệt hầu hết các loại nấm mốc gây hư hỏng quả sau thu hoạch. Mặt khác,
chitosan thông thường chỉ tan trong dung dịch axit yếu làm hạn chế khả năng ứng
dụng của chitosan trong thực tế, nhất là khi kết hợp chitosan với các hợp chất có
tính kiềm gây hiện tượng kết tủa chitosan, dung dịch chitosan có pH thấp cũng gây
ra hiệu ứng sinh lý bất lợi khi phủ lên bề mặt quả bảo quản [32]. Do đó để cải thiện
tính kháng khuẩn và tính tan của chitosan các nhà khoa học đã tổng hợp chitosan
oligosaccharide một vật liệu được đánh giá là có khả năng tan ở một dải pH rộng
hơn và có khả năng kháng khuẩn cao hơn chitosan thơng thường [26].
Nano bạc có phổ kháng vi khuẩn rộng bao gồm gram (–), gram (+) và các
chủng kháng kháng sinh. Các chủng vi khuẩn bao gồm Acinetobacter, Escherichia,
Pseudomonas,

Salmonella,

Vibrio,

Acinetobacter,

Bacillus,

Clostridium,

Enterococcus, Listeria, Staphylococcus và Streptococcus, kể cả các vi khuẩn kháng
kháng sinh như kháng methicillin và vancomycin như S. aureus và Enterococcus
faecium đã được sử dụng để kiểm tra tác dụng kháng khuẩn của nano bạc [65], nên
ngày nay nano bạc đã được nghiên cứu và ứng dụng ngày càng rộng rãi, tuy nhiên
hạn chế là dung dịch nano bạc kém ổn định và dễ bị kết tụ. Việc sử dụng các
polymer với vai trò làm chất ổn định dung dịch các hạt nano kim loại đã được công
bố, đáng chú ý là sử dụng các polymer tự nhiên như chitosan, alignate, CMC,… tiện
cho liên kết với các chất khác. Bước đầu thử khả năng kháng khuẩn thành công trên
cả các vi khuẩn gram (–) và gram (+). Các kết quả cho thấy bạc có khả năng kháng
vi khuẩn tốt ngay cả ở nồng độ thấp [3]. Phức hợp chitosan-nano bạc biểu hiện khả
năng kháng khuẩn tốt hơn (150 - 400 µg/mL) so với từng vật liệu riêng lẻ trên cùng
đối tượng vi sinh vật kiểm nghiệm [17].
Từ những lý do trên, tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu quy trình bảo quản
trứng gà luộc ăn liền bằng màng chitosan oligosaccharide kết hợp nano bạc”.


3

1.2. Mục tiêu của đề tài
1.2.1. Mục tiêu tổng quát
Xây dựng được quy trình bảo quản trứng gà luộc ăn liền bằng màng chitosan
oligosaccharide kết hợp nano bạc.
1.2.2. Mục tiêu cụ thể
- Xác định được thời gian, nhiệt độ chế biến trứng gà luộc ăn sẵn theo kích
thước trứng.
- Xác địch được nồng độ màng COS/AgNPs phù hợp cho bảo quản trứng gà luộc.
- Xác địch được biện pháp phủ màng COS/AgNPs phù hợp cho bảo quản
trứng gà luộc.

- Hoàn thiện quy trình cơng nghệ bảo quản trứng gà luộc ăn liền bằng màng
COS/AgNPs.
1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
- Đề tài động viên khích lệ học sinh sinh viên tham gia công tác nghiên cứu
khoa học trong lĩnh vực chế biến thực phẩm.
- Hiểu và nắm được các kiến thức đã học.
- Bổ sung kiến thức thông qua hoạt động nghiên cứu thực tiễn, trau dồi kiến
thức bản thân, tích lũy kinh nghiệm thực tế, đồng thời tiếp cận công tác nghiên cứu
khoa học phục vụ cho công việc nghiên cứu và công tác sau này.
- Giúp sinh viên củng cố và hệ thống hóa lại kiến thức đã học vào nghiên cứu
khoa học.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
- Giúp sinh viên có thêm kỹ năng làm việc thực tế sau khi ra trường về quan
sát, chế biến, đánh giá sản phẩm, quản lý chất lượng.
- Xây dựng được quy trình cơng nghệ bảo quản trứng gà luộc ăn liền bằng
màng chitosan oligosaccharide kết hợp nano bạc.


4

PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Giới thiệu chung về chitosan oligosaccharide
2.1.1. Đặc điểm của chitosan oligosaccharide
Chitosan oligosaccharide (COS) là một oligomer của chitosan, thường có
mức độ trùng hợp DP < 50 và trọng lượng phân tử trung bình (MW) <10.000 kDa
[54]. COS (Hình 2.1) được tạo ra bằng cách khử polyme hóa chitin hoặc chitosan
bằng cách thủy phân axit, thủy phân bằng phương pháp vật lý và phân hủy enzyme
[19]. Q trình thủy phân chitosan có thể tiến triển bằng cách sử dụng axit như axit

hydrochloric, axit với chất điện giải, axit nitric, axit photphoric, axit hydrofluoric
hoặc phương pháp khử oxy hóa bằng hydro peroxide hoặc lưu huỳnh. Các axit khác
như axit lactic, axit trichloroacetic, axit formic và axit axetic cũng đã được nghiên
cứu về tác dụng phân hủy của chúng đối với chitin hoặc chitosan. Tuy nhiên, do sự
phức tạp của việc kiểm sốt tiến trình của phản ứng, các phương pháp xử lý này
cũng dẫn đến sự hình thành các hợp chất thứ cấp khó loại bỏ. Với phương pháp
thủy phân bằng phương pháp vật lý như chiếu xạ bằng siêu âm tần số thấp (20 kHz)
thu được quá trình khử polyme một phần, làm giảm khối lượng phân tử từ 2000 kDa
xuống còn 450 kDa hoặc từ 300 kDa xuống 50 kDa, nhưng việc giảm trọng lượng
phân tử bị hạn chế [63].

Hình 2.1. Cơng thức cấu tạo của COS
COS có độ hịa tan trong nước tốt và độ nhớt thấp và do đó có ứng dụng
thuận lợi hơn chitosan trong các ứng dụng y sinh. COS có nhiều hoạt động sinh học
và ứng dụng tiềm năng trong phân phối thuốc, bao gồm kháng khuẩn, chống oxy


5

hóa, cầm máu, chữa lành vết thương, hạ đường huyết và ức chế enzyme, và các ứng
dụng khác [46]. COS được cơ thể người hấp thụ gần như hoàn toàn, hoạt động sinh
học và chức năng của nó gấp hàng chục lần so với chitosan thơng thường. Nó được
sử dụng như một tác nhân trị đái tháo đường vì nó làm tăng dung nạp glucose, bài
tiết insulin và giảm chất béo trung tính. COS liên kết với chất béo dư thừa và ức chế
sự hấp thụ chất béo, hỗ trợ khả năng miễn dịch, giảm lượng đường trong máu, kiểm
soát huyết áp, ngăn chặn táo bón, loại chì và các kim loại nặng ra khỏi cơ thể, tăng
cường sự hấp thụ canxi, ngăn ngừa bệnh tim và giảm nồng độ acid uric trong máu.
Azuma và cộng sự (2015) đã xem xét kỹ về hoạt động chống ung thư của COS in
vivo và các mơ hình tế bào in vitro cho thấy hiệu quả của việc phát triển khối u,
giảm số lượng khuẩn lạc di căn, ức chế sự phát triển của tế bào ung thư và tăng

cường khả năng miễn dịch mắc phải. COS có chiều dài chuỗi tương đối ngắn và dễ
dàng hòa tan trong nước. Jeon và Kim (2002) đã kiểm tra hoạt động chống ung thư
của COS với trọng lượng phân tử khác nhau so với S180 (sarcoma 180 rắn) và U14
(ung thư biểu mô cổ tử cung số 14) chuột mang khối u. Kết quả đã chứng minh rằng
hoạt động chống ung thư phụ thuộc rõ ràng vào MW và phạm vi của MW là từ 1,5
đến 5,5 kDa đã ức chế hiệu quả sự phát triển của cả tế bào khối u S180 và U14 ở
chuột [39].
Các hoạt động chống viêm của COS đã được chứng minh bởi nhiều nhà khoa
học mặc dù cơ chế chính xác vẫn chưa được hiểu đầy đủ. Chung và cộng sự (2012)
đã nghiên cứu hai loại COS có trọng lượng phân tử cao (70 kDa) và thấp (MW <1
kDa): COS có trọng lượng phân tử thấp có tác dụng ức chế đáng kể chống lại các
cytokine IL-4, IL-13 và TNF- α đã được tìm thấy cho thấy tiềm năng trong việc làm
giảm viêm dị ứng in vivo. Li và cộng sự, (2014) đã đề xuất cơ chế của
lipopolysaccharide - gây ra bởi NF- κB - biểu hiện gen bị viêm phụ thuộc vào
COS, được được coi là có liên quan với việc giảm dịch nhân tế bào NF- κB. NF- κ
B là một yếu tố phiên mã quan trọng trong việc làm trung gian các phản ứng viêm.
Nghiên cứu tương tự được thực hiện bởi Ma cộng sự (2011), có tác dụng tích cực
của việc tiền xử lý bằng COS đối với việc ức chế kích hoạt NF- κ B và AP-1 do


6

LPS gây ra trong các đại thực bào. Kết quả giải thích rằng COS là một chất ức chế
tiềm năng chống lại NF- κB và AP-1 - phản ứng viêm trung gian trong đại thực bào
bằng cách cho thấy sự ức chế biểu hiện c-fos (proto-oncogene) do LPS gây ra trong
các đại thực bào phụ thuộc vào nồng độ [39].
2.1.2. Đặc tính kháng vi sinh vật của chitosan oligosaccharide
Nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của chitosan phụ thuộc vào khối lượng
phân tử cho thấy COS được cho là có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với chitosan
thông thường. Do COS có khả năng tan trong nước tốt hơn dẫn đến phản ứng tốt

hơn với các vị trí hoạt động của vi sinh vật [26]. Kết quả nghiên cứu của
Gerasimenko và cộng sự, (2004) cho rằng khối lượng phân tử tăng làm giảm hoạt
tính kháng E.coli của chitosan [32]. Cho và cộng sự (1998) đã báo cáo rằng hoạt
tính kháng khuẩn của chitosan với E. coli và Bacillus sp tăng theo chiều giảm độ
nhớt từ 1000 đến 10 cP. Hiệu quả kháng S. aureus là tốt hơn khi sử dụng chitosan
có trọng lượng phân tử thấp so với chitosan có trọng lượng phân tử cao [24]. Trong
một nghiên cứu khác với E. coli cho thấy hiệu quả kháng khuẩn giảm khi trọng
lượng phân tử tăng và thích hợp khi trọng lượng phân tử là 15kDa. Ở nồng độ 0,5%
COS có thể ức chế hoàn toàn sự phát triển của E. coli. Chitosan có trọng lượng phân
tử là 40 kDa ở 0,5% có thể ức chế được 90% sự phát triển của S. aureus và E. coli
và ở 180 kDa có thể ức chế hoàn toàn sự phát triển của hai vi khuẩn này ở 0,05%.
Trong một nghiên cứu khác của Jeon và cộng sự (2001) khảng định rằng COS có
trọng lượng phân tử lớn hơn 10 kDa có hiệu quả hơn trong việc chống lại vi khuẩn
gây bệnh cũng như không gây bệnh [35]. No và cộng sự (2002) đã tiến hành nghiên
cứu hoạt tính kháng khuẩn của chitosan và COS với trọng lượng phân tử khác nhau.
Chitosan có khối lượng phân tử là: 1671, 1106, 746, 470, 224, và 28 kDa, COS với
khối lượng phân tử là 22, 10, 7, 4, 2 và 1 kDa. Kết quả nghiên cứu cho thấy
chitosan thể hiện hoạt tính kháng vi khuẩn gram dương tốt hơn vi khuẩn gram âm ở
nồng độ chitosan 0,1% [48].
COS đã được chứng minh là ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn đa kháng
thuốc MDR theo cách phụ thuộc vào liều sau khi nuôi cấy một ngày. Tác dụng này


7

phụ thuộc vào liều cho khoảng nồng độ được nghiên cứu (0, 10, 20 và 30 mg/ l).
Nói chung, tốc độ tăng trưởng của các vi khuẩn này đã giảm khi tăng nồng độ COS.
Các chức năng ức chế là nổi bật đối với các vi khuẩn Pseudomonas aeruginosa,
Burkholderia cenocepacia, Acinetobacter baumannii, Klebsiella pneumoniae, E.
coli, S. aureus và Providencia stuartii [53].

Tại trường Đại học Nha Trang một số cơng trình nghiên cứu sử dụng COS để
bảo quản thịt lợn, thịt bị, xúc xích của tác giả Trần Thị Luyến và cộng sự, (2006)
đã chứng minh rằng khả năng kháng khuẩn của oligosaccharide là đáng kể, kết quả
đã kéo dài thời gian bảo quản của các đối tượng trên [5]. Tác giả Lê Thị Tưởng
(2007) sử dụng chitosan oligosaccharide thu được từ quá trình thủy phân chitosan
bằng enzyme hemicellulose để bảo quản sữa tươi kết quả thu được rất tốt [13].
Chitosan oligosaccharide có nhiều ưu việt hơn chitosan polysaccharide, tuy nhiên
hiện nay ở nước ta chưa có nhiều cơng trình nghiên cứu sản xuất chitosan khối
lượng phân tử thấp được ứng dụng trong thực tế, các cơng trình này mới chỉ áp
dụng trong quy mơ phịng thí nghiệm.
Cơ chế kháng vi sinh vật của COS có thể hiểu theo hai cách [14]:
Cách thứ nhất: Sự tương tác giữa các phân tử COS mang điện tích dương với
các màng tế bào vi sinh vật mang điện tích âm làm thay đổi mật độ điện tích trên vi
sinh vật. Nhờ tác dụng của những nhóm NH3+ trong COS lên các vị trí mang điện
âm ở trên màng tế bào vi sinh vật, dẫn tới sự thay đổi tính thấm của màng tế bào.
Quá trình trao đổi chất qua màng tế bào bị ảnh hưởng. Lúc này, vi sinh vật không
thể nhận các chất dinh dưỡng cơ bản cho sự phát triển bình thường như glucose dẫn
đến mất cân bằng giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào, cuối cùng dẫn đến sự
chết của tế bào.
Cách thứ hai: COS có thể ngăn cản sự phát triển của vi khuẩn do có khả năng
lấy đi các ion kim loại quan trọng như Cu2+, Co2+, Cd+ của tế bào vi khuẩn nhờ hoạt
động của các nhóm amino trong COS có thể tác dụng với các nhóm anion của bề
mặt thành tế bào. Như vậy, vi sinh vật sẽ bị ức chế phát triển do sự mất cân bằng
liên quan đến các ion quan trọng.


8

2.1.3. Ứng dụng của chitosan oligosaccharide trong bảo quản
Nghiên cứu của tác giả Trần Thị Luyến và Lê Thanh Long khi bảo quản

trứng gà tươi bọc màng chitosan khối lượng phân tử thấp nồng độ 1,5% có bổ sung
0,05% Sodium Benzoate hoặc 1% Sorbitol có khả năng duy trì hạng chất lượng ở
mức A đến 15-20 ngày sau khi đẻ. Trong khi đó, trứng gà tươi khơng qua bọc màng
chỉ duy trì hạng chất lượng ở mức A khơng q 5 ngày, đồng thời các chỉ tiêu chất
lượng khác (hao hụt khối lượng, chỉ số màu lòng đỏ trứng) đều có biến đổi lớn hơn
so với trứng có xử lý màng bọc chitosan [6].
Nghiên cứu của tác giả Lê Thị Minh Thúy và Trương Thị Mộng Thu (2011)
đã sử dụng chitosan khối lượng phân tử thấp để bảo quản cá Tra fillet đông lạnh
thay thế cho hợp chất polyphosphat. Kết quả nghiên cứu cho thấy có thể sử dụng
dung dịch chitosan 0,5% trong thời gian 25 phút để làm giảm đáng kể sự thay đổi
chất lượng cá Tra fillet đông lạnh như hao hụt khối lượng, hàm lượng protein, hàm
lượng lipid, đặc tính cảm quan và khả năng kháng khuẩn trong suốt 6 tháng bảo
quản [12].
Nghiên cứu của Vũ Ngọc Bội và cộng sự (2016) trong việc sử dụng COS để
bảo quản tơm bac (Metapenaeus brevicornis) cho thấy: COS có hoạt tính chống oxy
hóa mạnh hơn nên làm giảm tốc độ biến đổi tự nhiên của tôm. Ở cùng nồng độ sử
dụng 1,25%, COS có khả ức chế sự phát triển của vi sinh vật, hạn chế sự suy giảm
chất lượng cảm quan và làm chậm sự gia tăng hàm lượng trimethylamine, tổng nitơ
bay hơi, NH3, pH, chỉ số peroxyd ở tôm bạc bảo quản lạnh tốt hơn COS, chitosan ở
cùng nồng độ [1].
Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của nồng độ chitosan - nano và chitosan
khác nhau như lớp màng ăn được trong việc kéo dài thời hạn sử dụng và duy trì chất
lượng của quả chuối. Chuối được xử lý với chitosan 1,15% và chitosan 1,25% và
chitosan - nano sau đó bảo quản ở nhiệt độ mơi trường (1 ± 250C). Thời hạn sử
dụng của chuối, hàm lượng tinh bột, hao hụt khối lượng, tỷ lệ bột và vỏ, tổng chất
rắn hịa tan, hình thái bề mặt của vỏ chuối và đánh giá cảm quan đã được phân tích.


9

Kết quả cho thấy ứng dụng của chitosan - nano và chitosan có thể kéo dài thời hạn
sử dụng và duy trì chất lượng của quả chuối [43].
2.2. Giới thiệu về nano bạc
2.2.1. Giới thiệu về vật liệu nano
2.2.2. Tính chất lý học của hạt nano bạc
2.2.2.1. Tính chất quang
a) Phổ hấp thụ của hạt nano bạc
Phổ hấp thụ của hạt nano bạc nằm trong khoảng từ 400 - 460 nm [38]. Phổ
hấp thụ của hạt nano bạc phụ thuộc vào kích thước của hạt nano bạc. Khi kích thước
hạt tăng thì cường độ đỉnh tăng và dịch về phía bước sóng dài. Kích thước hạt nano
bạc phụ thuộc vào các yếu tố trong quá trình chế tạo hạt nano bạc. Với cùng một
điều kiện, nhưng phương pháp chế tạo khác nhau thì đỉnh hấp thụ của hạt nano bạc
cũng khác nhau. Với cùng một phương pháp, khi thay đổi điều kiện phản ứng như
nồng độ chất tham gia phản ứng, tỉ lệ chất bao phủ, thời gian phản ứng và nhiệt độ
phản ứng thì phổ hấp thụ cũng có sự thay đổi.
b) Hiệu ứng cộng hưởng Plasmon bề mặt
Tính chất quang học của hạt nano bạc trong thủy tinh làm cho các sản phẩm từ
thủy tinh có các màu sắc khác nhau. Các hiện tượng đó bắt nguồn từ hiện tượng cộng
hưởng Plasmon bề mặt (surface plasmon resonance) là hiện tượng khi hạt ở kích thước
nano, các điện tử tự do trong hạt nano bạc tương tác với trường điện từ ngồi dẫn đến
sự hình thành các dao động đồng pha với một tần số cộng hưởng nhất định. Các hạt
nano bạc sẽ hấp thụ mạnh photon tới ở đúng tần số cộng hưởng này [2].

Hình 2.2. Hiện tượng cộng hưởng Plasmon của hình cầu


10

Kim loại có nhiều điện tử tự do, các điện tử tự do này sẽ dao động dưới tác
dụng của điện từ trường bên ngồi như ánh sáng. Thơng thường các dao động bị

dập tắt nhanh chóng bởi các sai hỏng mạng hay bởi chính các nút mạng tinh thể
trong kim loại khi quãng đường tự do trung bình của điện tử nhỏ hơn kích thước.
Nhưng khi kích thước của hạt nano bạc nhỏ hơn quãng đường tự do trung bình thì
hiện tượng dập tắt khơng cịn nữa mà điện tử sẽ dao động cộng hưởng với ánh sáng
kích thích. Do vậy, tính chất quang của hạt nano bạc có được do sự dao động tập thể
của các điện tử dẫn đến từ quá trình tương tác với bức xạ sóng điện từ. Khi dao
động như vậy, các điện tử sẽ phân bố lại trong hạt nano bạc làm cho hạt nano bạc bị
phân cực điện tạo thành một lưỡng cực điện. Do vậy xuất hiện một tần số cộng
hưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng các yếu tố về hình dáng, độ lớn của hạt
nano bạc và mơi trường xung quanh là các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất. Sử dụng
kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM - Transmission Electron Microcope) để quan
sát hình dạng và kích thước hạt nano bạc và sử dụng thiết bị đo phổ hấp thụ UVVIS để quan sát hiệu ứng cộng hưởng plasmon của hạt nano bạc. Ngoài ra, mật độ
hạt nano bạc cũng ảnh hưởng đến tính chất quang. Nếu mật độ lỗng thì có thể coi
như gần đúng hạt tự do, nếu nồng độ cao thì phải tính đến ảnh hưởng của q trình
tương tác giữa các hạt.
2.2.2.2. Tính chất nhiệt và điện
Bạc là một kim loại dẫn điện tốt nhất trong các kim loại. Bạc có mật độ điện
tử tự do cao nên điện trở của bạc rất nhỏ. Đối với vật liệu bạc ở dạng khối, các lý
thuyết về độ dẫn được tính tốn dựa trên cấu trúc vùng năng lượng của chất rắn.
Điện trở của kim loại do tán xạ của điện tử lên các sai hỏng trong mạng tinh thể và
tán xạ với dao động nhiệt của nút mạng (photon). Tập thể các điện tử chuyển động
trong kim loại (dòng điện I) dưới tác dụng của điện trường (U) có liên hệ với nhau
thơng qua định luật Ohm: U = IR, trong đó R là điện trở của kim loại. Định luật
Ohm cho thấy đường I-U là một đường tuyến tính [2]. Khi kích thước của vật liệu
giảm dần, hiệu ứng lượng tử do giam hãm làm rời rạc hóa cấu trúc vùng năng
lượng. Hệ quả của q trình lượng tử hóa này đối với hạt nano bạc là I-U khơng cịn


11

tuyến tính nữa mà xuất hiện một hiệu ứng gọi là hiệu ứng chắn Coulomb (Coulomb
blockade) làm cho đường I - U bị nhảy bậc với giá trị mỗi bậc sai khác nhau một
lượng e/2C đối với U và e/RC đối với I. Trong đó e là điện tích của điện tử, C và R
là điện dung và điện trở khoảng nối hạt nano với điện cực.
Nhiệt độ nóng chảy Tm của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa các
nguyên tử trong mạng tinh thể. Trong tinh thể, mỗi một nguyên tử có một số các
nguyên tử lân cận có liên kết mạnh gọi là số phối vị. Các nguyên tử trên bề mặt vật
liệu sẽ có số phối vị nhỏ hơn số phối vị của các nguyên tử ở bên trong nên chúng có
thể dễ dàng tái sắp xếp để có thể ở trạng thái khác hơn. Như vậy, khi kích thước của
hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm [2].
2.2.2.3. Hiệu ứng bề mặt
Khi hạt bạc có kích thước nanomet, các số ngun tử nằm trên bề mặt sẽ
chiếm tỉ phần đáng kể so với tổng số ngun tử. Chính vì vậy các hiệu ứng có liên
quan đến bề mặt, gọi tắt là hiệu ứng bề mặt sẽ trở nên quan trọng làm cho tính chất
của vật liệu có kích thước nm khác biệt so với vật liệu bạc ở dạng khối. Sự tăng
cường khả năng diệt khuẩn bạc là một ví dụ của hiệu ứng bề mặt. Hiệu ứng bề mặt
ln có tác dụng với tất cả các giá trị của kích thước, hạt càng bé thì hiệu ứng càng
lớn và ngược lại. Vật liệu ở bất cứ kích thước nào cũng có hiệu ứng bề mặt, ngay cả
vật liệu khối truyền thống cũng có hiệu ứng bề mặt, chỉ có điều hiệu ứng này nhỏ
thường bị bỏ qua [2].
Bảng 2.1. Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano bạc
Đường kính hạt nano (nm)
Số nguyên tử
Tỉ số nguyên tử bề mặt (%)
Năng lượng bề mặt (erg/ mol)
Năng lượng bề mặt/ Năng
lượng tổng (%)

10

5

2

1

30.000

4.000

250

30

20

40

80

90

2,04x1012

9,23x1012

35,3

82,2

4,08x1011 8,16x1011
7,6

14,3

(Nguồn: Kildeby et al, 2005 [38])


12

Do hạt nao bạc có kích thước nhỏ hơn 2G nm chỉ có một bề mặt plasmon
duy nhất nên trong phổ UV - VIS của chúng chỉ xuất hiện 1 đỉnh duy nhất. Người ta
xử dụng tính chất này để xác định hình dạng của hạt nano bạc [38].
2.2.3. Đặc tính kháng vi sinh vật của hạt nano bạc
2.2.3.1. Khả năng kháng vi sinh vật của nano bạc
Vật liệu nano bạc là các hạt bạc kim loại có kích thước dưới 100nm, tiền
thân của nano bạc là keo bạc có kích thước từ 15 - 500nm. Trước khi phát minh ra
penicillin, keo bạc được sử dụng để điều trị các bệnh lây nhiễm và cảm cúm. Khi
chuyển từ keo bạc sang hạt bạc nano, hiệu quả kiểm soát vi rút và vi khuẩn tăng lên
nhiều lần, do diện tích bề mặt của vật liệu nano rất lớn, nên sự tiếp xúc giữa vi
khuẩn, vi nấm với bạc tăng lên. Khi nano bạc tiếp xúc với vi khuẩn và nấm, sẽ ảnh
hưởng lên quá trình trao đổi chất của tế bào, hệ thống dẫn truyền điện tử và vận
chuyển của các chất nền trong màng tế bào của vi sinh vật. Nano bạc ức chế nhân
và sự phát triển của vi khuẩn và nấm gây ra nhiễm trùng, ngứa và lở loét [51]. Hoạt
động kháng khuẩn của nano bạc liên quan đến cấu trúc đặc trưng của hạt nano. Do
có diện tích bề mặt lớn nên hạt nano bạc có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với
các vật liệu khối do khả năng giải phóng nhiều ion Ag+ hơn.
Nano bạc có phổ kháng vi khuẩn rộng bao gồm gram (–), gram (+) và các
chủng kháng kháng sinh. Các chủng vi khuẩn bao gồm Acinetobacter, Escherichia,
Pseudomonas,

Salmonella,

Vibrio,

Acinetobacter,

Bacillus,

Clostridium,

Enterococcus, Listeria, Staphylococcus và Streptococcus, kể cả các vi khuẩn kháng
kháng sinh như kháng methicillin và vancomycin như S. aureus và Enterococcus
faecium đã được sử dụng để kiểm tra tác dụng kháng khuẩn của nano bạc. Nano bạc
(đường kính 5 - 32 nm) cải thiện hoạt tính kháng vi sinh vật của kháng sinh. Hoạt
tính của penicillin G, amoxicillin, erythromycin, clindamycin, và vancomycin tác
động lên S. aureus và E. coli tăng lên khi có mặt nano bạc [65].
Nano bạc có tác dụng nhanh đến các loại nấm phổ biến như Aspergillus,
Candida, Saccharomyces, cơ chế tác động của nano bạc lên vi nấm chưa rõ ràng,
nhưng tương tự với tác dụng của kháng sinh. Jolanta và cộng sự (2013) nghiên cứu
về ảnh hưởng của nano bạc tới nấm mốc đã chỉ ra rằng nano bạc với nồng độ 50
ppm có thể gây ức chế lên sự tăng trưởng của Aspergillus niger [52]. Papaiah và


13

cộng sự (2013) đã chứng minh rằng nano bạc có khả năng kháng các chủng nấm
Rolfsii Sclerotium, Rhizoctonia betaticola, A. niger gây ra các bệnh ảnh hưởng tới
cây trồng [50].
Nano bạc là kháng sinh tự nhiên, không gây tác dụng phụ, không gây phản ứng

phụ, không gây độc cho người và vật nuôi khi nhiễm lượng nano bạc bằng nồng độ diệt
khuẩn (khoảng nồng độ < 100 ppm). Chính vì những tác dụng này mà nano bạc được
sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực như: kỹ thuật y sinh, thẩm mỹ, thực phẩm, ngành cơng
nghiệp đóng gói, ngành cơng nghiệp dệt may, cây trồng, chăn nuôi,... Nano bạc được
kỳ vọng là chế phẩm ức chế vi khuẩn kháng thuốc kháng sinh hoặc các loại nấm gây
bệnh thực vật thiếu thuốc đặc trị. Thông thường nồng độ nano bạc sử dụng cho việc
kháng khuẩn và sát trùng rất thấp, ví dụ như khoảng 5 ppm cho việc diệt vi khuẩn E.
coli hiệu quả đến 99% và khuẩn S. aureus là hơn 99%.
2.2.3.2. Cơ chế kháng vi sinh vật của nano bạc
Các đặc tính kháng khuẩn của nano bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của
các ion Ag+. Ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglican là thành phần cấu
tạo nên thành tế bào của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong
tế bào dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn. Do động vật khơng có thành tế bào nên chúng
khơng bị tổn thương khi tiếp xúc với ion này [27].

Ức chế sự
sao chép
DNA

Phá hủy
màng tế bào
Ức chế enzyme

Ag+

Hình 2.3. Tác động của ion Ag+ lên vi khuẩn
Một số cơ chế khác: Sau khi Ag+ tác động lên lớp màng bảo vệ của tế bào vi
khuẩn gây bệnh nó sẽ đi vào bên trong tế bào và phản ứng với nhóm sunfuahydrinSH của enzyme chuyển hóa oxy và vơ hiệu hóa enzym này dẫn đến ức chế q trình
hơ hấp của tế bào vi khuẩn [58].

14

Hình 2.4. Ion Ag+ vơ hiệu hóa enzyme chuyển hóa oxy của vi khuẩn
Ngồi ra ion bạc cịn có khả năng liên kết với các base của DNA và trung
hòa điện tích của gốc phosphate do đó ngăn chặn q trình sao chép DNA [51].

Hình 2.5. Ion Ag+ liên kết với các base của DNA
2.2.4. Ứng dụng của nano bạc trong lĩnh vực công nghệ thực phẩm
Nghiên cứu của Mahdi và cộng sự (2012) đã nghiên cứu tác dụng kháng
khuẩn của nano bạc trên thịt bò băm ở nhiệt độ tủ lạnh. Kết quả cho thấy nano bạc
làm giảm sự phát triển của vi khuẩn trên thịt bò băm và kéo dày thời gian sử dụng
của thịt lên đến 7 ngày ở nhiệt độ lạnh [44].
Nghiên cứu ảnh hưởng của các hạt nano bạc đối với mốc xám trên quả cà
chua. Các hạt nano bạc (AgNP) đã được đánh giá có tác dụng giảm bệnh mốc xám
đối với quả cà chua do Botrytis cinerea gây ra. Kết quả của nghiên cứu cho thấy
khơng có các trường hợp mắc bệnh nấm mốc xám khi quả cà chua được bảo quản
bằng hạt nano bạc trong bốn mươi ngày. Trong trường hợp quả cà chua được xử lý
bằng nano bạc và cấy Botrytis cinerea thì tỷ lệ mắc bệnh nấm mốc xám thấp nhất là
(0,3), mức độ nghiêm trọng (1,5%) sau ba mươi ngày bảo quản lạnh [55].
Nghiên cứu của Badawy (2019) kết quả thí nghiệm chỉ ra rằng CS – AgNP
có tính chất kháng khuẩn tuyệt vời chống lại E. coli và S. typhimurium trên các mẫu
thịt bò băm. Nghiên cứu về độc tính của các hạt nano bạc đã chỉ ra rằng các hạt
nano bạc không gây độc với con người, có thể ứng dụng trong sinh học, trong bảo
quản thực phẩm và điều trị y tế [20].


15

Theo Almeida và cộng sự (2015), các bao bì với các ứng dụng cơng nghệ

nano có tính chất hóa lý tốt hơn, giảm các đặc tính ưa nước, khả năng phân hủy sinh
học tốt hơn và tăng giá trị gia tăng. Các bao bì hoạt động tạo nên một thế hệ mới
của các bao bì thực phẩm thu được bằng cách kết hợp các hạt nano kim loại vào
màng polymer. Fernández và cộng sự (2010) lưu trữ các vết cắt dưa tươi trong
màng nhựa dựa trên xenluloza kết hợp với AgNP hình cầu (đường kính 5 và 35nm)
và thu được số lượng nấm men, vi khuẩn Mesophilic và Psychrophilic thấp, khi so
sánh với màng đối chứng (khơng có AgNP). Beigmohammadi và cộng sự (2016) đã
phát triển màng gói polyetylen mật độ thấp (LDPE) kết hợp với Ag, oxit đồng
(CuO) và oxit kẽm (ZnO), và tìm thấy sự giảm số lượng Coliform của phô mai siêu
lọc được lưu trữ ở 4 ± 0,50C trong 4 tuần. Kuuliala và cộng sự (2015) cũng đã phát
triển các gói phim LDPE có chứa AgNPs để bảo vệ thịt thăn lợn tươi được bảo quản
ở 60C trong 28 ngày. Hiệu quả kháng khuẩn của màng chống lại vi khuẩn liên quan
đến hư hỏng thịt đã được xác định, bao gồm cả Leuconostoc gelidum subsp.
gasicomitatum (LMG 18811T), Lactobacillus sakei (23K), Lactococcus piscium
(MKFS47), Carnobacterium redirectgens (DSMZ 20623T) và Hafnia alvei
(DSM49563) [59].
2.3. Giới thiệu về compozit của chitosan với nano bạc
2.3.1. Một số tính chất của compozit của chitosan với nano bạc
Bạc là một chất kháng khuẩn tự nhiên và có khả năng ức chế vi khuẩn tốt,
tuy nhiên hạn chế là dung dịch nano bạc là kém ổn định và dễ bị kết tụ. Việc sử
dụng các polymer với vai trò làm chất ổn định dung dịch các hạt nano kim loại đã
được công bố, đáng chú ý là sử dụng các polymer tự nhiên như chitosan, alignate,
CMC,… tiện cho liên kết với các chất khác [3]. Chitosan được đánh giá là một
polymer sinh học có tiềm năng ứng dụng to lớn, gần đây được quan tâm nghiên cứu
mạnh mẽ trong chế tạo nanocompozit với AgNPs [8]. Cấu trúc chitosan chứa các
nhóm đóng vai trị quan trọng trong tương tác chitosan với các ion kim loại và hạt
nano kim loại. Đặc biệt, các nhóm amino chính của chitosan tương tác với các bề
mặt kim loại và cũng đóng vai trị là các vị trí giới hạn cho sự ổn định hạt nano [37].

16

Do đó, chitosan có khả năng tạo thành vật liệu tổng hợp với bạc và các kim loại quý
khác ở dạng ion hoặc kim loại. Việc tương tác giữa kim loại và chitosan có thể phản
ánh sự phối hợp của các ion kim loại thơng qua các nhóm amin có trên chuỗi
polymer. Ảnh hưởng và tương tác của các hạt AgNPs với vi khuẩn là đáng kể hơn
khi các hạt nano với kích thước rất nhỏ và khả năng phân tán tốt trên bề mặt chất
mang. Chitosan có thể hoạt động như một chất ổn định cho các hạt nano kim loại
bằng cách hình thành một mạng lưới trên bề mặt của các chất hỗ trợ khác, chẳng
hạn như ống nano carbon. Loại compozit này đã được ứng dụng như một điện cực
carbon và cho thấy sự vận chuyển electron đáng kể. Zhou và cộng sự (2012) chế tạo
thành công Chitosan/AgNPs bằng cách sử dụng phương pháp chiếu xạ gamma
60Co vào dung dịch chitosan chứa AgNO3 [67]. Nhằm hướng đến cơng nghệ hóa
học xanh (green synthesis), Govindan và cộng sự (2012) đã sử dụng CS như một tác
nhân khử ion Ag+, đồng thời ổn định AgNPs tạo thành [33].
Cơ chế hình thành liên kết giữa AgNPs và chitosan đồng thời được các tác
giả đưa ra theo 2 giả thiết, giả thiết hình thành phức hợp giữa AgNPs với các nhóm
-NH2 của Huanga và cộng sự (2004) [34] và đã được nhóm tác giả Govindan và
cộng sự (2012) [33] chứng minh qua phân tích phổ FITR. Mặt khác, khi tiến hành
khử Ag+ trong mạng lưới chitosan có mặt của polyetylen glycol. Ahmad và cộng sự
(2011) đã đưa ra giả thiết liên kết giữa chitosan với AgNPs là do hình thành phức
của các nhóm –OH với Ag được trình bày trên hình 2.7 [15].

Hình 2.6. Cơ chế liên kết giữa AgNPs với chitosan