QUAN
Tổng quan về chitosan
Chitosan là một dẫn xuất của chitin, được hình thành thông qua quá trình axetyl hóa chitin Khi chitin được xử lý với các chất kiềm đậm đặc ở nhiệt độ cao (120 độ C) trong dung dịch, nhóm axetyl sẽ bị loại bỏ, dẫn đến sự phân hủy và tạo ra chitosan Do đó, chitosan không phải là một đơn chất mà là một nhóm sản phẩm của chitin với các nhóm axetyl bị loại bỏ từng phần.
Chitosan là một polysaccharide mạch thẳng, phổ biến trong tự nhiên chỉ sau xenlulozơ, nhưng hiếm gặp, chủ yếu có trong vách của một số loại vi nấm và côn trùng Được hình thành từ chitin thông qua quá trình deacetyl hóa bằng kiềm, chitosan tan trong dung dịch axit axetic loãng Là một hợp chất tự nhiên, không độc hại và an toàn cho con người, chitosan có tính hòa hợp sinh học cao, khả năng tự phân hủy và nhiều tác dụng sinh học đa dạng Chitosan thúc đẩy hoạt động của peptit-insulin, kích thích tiết insulin từ tuyến tụy, nên được sử dụng trong điều trị bệnh tiểu đường Ngoài ra, chitosan còn có khả năng kháng đột biến, tăng cường hệ thống miễn dịch, khôi phục bạch cầu, hạn chế sự phát triển của tế bào u, ung thư, HIV/AIDS, đồng thời chống tia tử ngoại và ngứa.
Công thức phân tử : (C 6 H 11 NO 4 ) n
Hình 1.1.Cấu trúc của chitosan
Chitosan là dẫn xuất deaxetyl hóa của chitin, nhóm axetamit ở vị trí C2 đƣợc thay bằng nhóm amino
Nhƣ vậy, chitosan gồm các mắt xích D – glucosamin nối với nhau bằng liên kết β-(1 ,4) –glucozit Nó còn có tên gọi là 2 –amino – 2 – deoxyl – β – D- glucosamin
1.1.2 Tính chất vật lí và hóa học của chitosan
Chitosan là một chất rắn, xốp, nhẹ, có màu trắng ngà, không mùi và không vị, dễ dàng hòa tan trong dung dịch axit loãng Loại chitosan có khối lượng trung bình thấp từ 100.000 đến 400.000 thường được sử dụng nhiều trong y tế và thực phẩm Là một polyme sinh học, chitosan không tan trong nước hoặc dung môi hữu cơ, nhưng có khả năng hòa tan trong các dung dịch axit loãng như HCl, axit fomic, axit axetic và axit oxalic Độ tan của chitosan phụ thuộc vào loại axit và nồng độ axit trong dung dịch.
Chitosan là một phân tử có chứa các nhóm chức -OH và -NH2 trong các mắt xích D-glucosamin, cho thấy tính chất của ancol, amin và amit Các phản ứng hóa học có thể diễn ra tại vị trí các nhóm chức này, dẫn đến sự hình thành các dẫn xuất thế O-, N- hoặc O-, N.
Chitosan là một loại polyme được hình thành từ các monome liên kết với nhau qua các liên kết β-(1-4)-glicozit Những liên kết này dễ bị phá vỡ bởi các hóa chất như axit, bazơ, tác nhân oxy hóa và enzym thủy phân.
1.1.3.Độc tính Để dùng trong y tế và thực phẩm, đã có nhiều công trình nghiên cứu về độc tính của Chitosan và đƣa ra các kết luận sau:
- Chitosan hầu nhƣ không độc, không gây độc trên xúc vật thực nghiệm và người, không gây độc tính trường diễn
Chitosan là một vật liệu sinh học cao, lý tưởng cho việc vận chuyển thuốc qua nhiều phương thức như đường uống, tiêm tĩnh mạch, tiêm bắp và tiêm dưới da Ngoài ra, chitosan còn được ứng dụng an toàn trong ghép mô.
Chitosan với trọng lượng phân tử thấp được sử dụng để tiêm tĩnh mạch mà không gây tích lũy ở gan Loại chitosan này có khả năng phân hủy sinh học cao và sau khi tiêm vào ổ bụng chuột, nó được thải trừ nhanh chóng qua thận và nước tiểu, không phân bổ tới gan và lá lách.
Chitosan sở hữu nhiều lợi điểm nổi bật, bao gồm tính chất cơ học tốt, an toàn cho sức khỏe, khả năng tạo màng dễ dàng và khả năng phân hủy sinh học Ngoài ra, chitosan còn có tính tương thích sinh học cao với cả động vật và mô thực vật, làm cho nó trở thành vật liệu y sinh lý tưởng, hỗ trợ quá trình làm lành vết thương hiệu quả.
- Chitosan không độc hoặc độc tính rất thấp trên súc vật thực nghiệm và nó có thể được sử dụng an toàn trên cơ thể người
- Làm giảm hàm lƣợng cholesterol trong máu:
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng chitosan có tiềm năng trong điều trị nhờ vào tác dụng sinh học của nó Đặc biệt, chitosan có khả năng hạ cholesterol máu thông qua cơ chế tại chỗ Giống như ezetimide (Zetia), một loại thuốc điều trị rối loạn lipid huyết, chitosan hoạt động tại ruột, ức chế sự hấp thu cholesterol từ thức ăn vào máu Khi được tiêu hóa, chitosan tạo thành dạng gel, giúp bẫy chất béo, bao gồm triglycerid và cholesterol, ngăn không cho chúng được hấp thu vào cơ thể.
Chitosan được mô tả như một chất có khả năng hấp thụ mỡ tại ruột, giúp hỗ trợ điều trị béo phì Bằng cách ức chế sự hấp thu chất béo và cholesterol, chitosan có tác dụng giảm cholesterol trong máu.
- Điều trị viêm loét dạ dày:
Chitosan có tác dụng hỗ trợ trong việc điều trị viêm loét dạ dày – tá tràng nhờ khả năng tạo gel bảo vệ niêm mạc khi tiếp xúc với môi trường axit trong dạ dày Nghiên cứu năm 1999 của các tác giả Nhật Bản đã chỉ ra rằng chitosan có tác dụng bảo vệ chống loét dạ dày tương đương với sucralfat, một loại thuốc điều trị viêm loét dạ dày- tá tràng kinh điển Ngoài ra, chitosan còn ức chế sự phát triển của vi khuẩn Helicobacter pylori, tác nhân chính gây viêm loét dạ dày Tuy nhiên, hiện tại chitosan chỉ được sử dụng như một thực phẩm chức năng hỗ trợ, và người bệnh nên tham khảo ý kiến bác sĩ trước khi sử dụng để không bỏ qua liệu pháp điều trị chính thống.
- Trong điều trị bỏng da:
Tai nạn bỏng có thể xảy ra bất kỳ lúc nào và ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe cũng như thẩm mỹ của con người Trong bối cảnh hiện đại, ngành bỏng tại Việt Nam đã có những tiến bộ đáng kể trong điều trị và chăm sóc bệnh nhân Các nhà khoa học đã nghiên cứu và ứng dụng màng chitosan từ vỏ tôm để điều trị vết thương bỏng Hơn nữa, chuyên gia ngành bỏng đã thành công trong việc phát triển quy trình nuôi cấy nguyên bào sợi da đồng loại và tế bào sừng da tự thân cho các trường hợp bỏng sâu Viện Bỏng quốc gia cũng đã bào chế và sản xuất các loại thuốc từ chitosan, góp phần nâng cao hiệu quả điều trị.
Việc sử dụng chitosan trong nước với giá thành rẻ đã giúp giảm đáng kể chi phí thuốc điều trị cho bệnh nhân bỏng, so với thuốc nhập khẩu, mà vẫn đảm bảo chất lượng và hiệu quả cao Bên cạnh đó, một số dẫn xuất của chitosan như N-CMC có khả năng tạo phức với canxi axetat, mang lại lợi ích trong điều trị.
1.1.4.2 Ứng dụng trong mỹ phẩm:
Chitin, với đặc tính không độc hại và không gây kích ứng da, được sử dụng làm thành phần trong kem dưỡng da và kem lột mặt Nó giúp tăng cường độ bám dính, cải thiện tính tương thích sinh học của da và cung cấp khả năng chống lại tia cực tím.
1.1.4.3 Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Chitosan là một phụ gia an toàn, được sử dụng để tăng cường độ cứng, tạo keo, phân lớp và khử axit cho trái cây và đồ uống, đồng thời nâng cao hương vị tự nhiên Nó cũng được ứng dụng để tạo màng bao gói thực phẩm, hoa quả và rau tươi Với tính chất sinh học đa dạng, chitosan trở thành thành phần bổ dưỡng trong thực phẩm, bánh kẹo, nước giải khát và thức ăn cho vật nuôi.
Chitosan sử dụng để chống hiện tượng mất nước trong quá trình làm lạnh, làm đông thực phẩm
Các phương pháp sản xuất chitin và chitosan
1.2.1.1 Quy trình thủy nhiệt Yamasaki ( Nhật Bản)[3]
Vỏ cua khô, sạch được khử khoáng bằng HCl 2N trong 1 giờ, với hiệu quả khử khoáng có thể đạt tới 100%.
Sau khi rửa sạch và làm khô, tiến hành kết hợp khử protein và deaxetyl trong dung dịch NaOH 15N ở nhiệt độ 150°C trong 1 giờ Kết quả cho thấy protein được tách ra hoàn toàn và độ deaxetyl hóa đạt 70% Sau 1 giờ, rửa sạch và làm khô để thu được chitosan thành phẩm.
Phương pháp này nổi bật với quy trình đơn giản và rút ngắn thời gian sản xuất đáng kể so với các phương pháp khác Việc sử dụng hóa chất như HCl và NaOH là tối thiểu, giúp thu được chitosan với độ tinh khiết cao Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp là chitosan có độ nhớt thấp và tiêu tốn nhiều năng lượng trong các khâu sản xuất.
1.2.1.2 Quy trình sản xuất chitin của Hackman [3]
Vỏ tôm hùm được làm sạch và sấy khô ở nhiệt độ 100°C Sau đó, vỏ tôm được khử khoáng bằng HCl 2N với tỷ lệ w/v = 1/10 ở nhiệt độ phòng trong 5 giờ Sau khi khử khoáng, vỏ tôm được rửa trung tính và tiếp tục sấy khô ở 100°C trước khi xay nhỏ.
Ngâm mẫu trong dung dịch HCl 2N với tỷ lệ w/v = 1/2,5 ở nhiệt độ phòng trong 48 giờ, sau đó li tâm để thu phần bã và rửa trung tính Tiếp theo, ngâm bã bột đã rửa trong dung dịch NaOH 1N với tỷ lệ w/v = 1/2,5 ở nhiệt độ 100°C trong 42 giờ, rồi li tâm để thu phần bã Quá trình ngâm trong NaOH 1N tiếp tục diễn ra trong 12 giờ trước khi li tâm và rửa trung tính Cuối cùng, làm sạch mẫu bằng cách li tâm với nước, etanol và ete, sau đó làm khô để thu được sản phẩm dạng bột màu kem.
Quy trình Hackman có nhiều công đoạn giúp tăng khả năng khử khoáng và khử protein, nhưng do tính cồng kềnh và thời gian thực hiện kéo dài, quy trình này chỉ phù hợp cho vỏ tôm hùm, tôm mũ ni và vỏ cua Vì vậy, nó chỉ mang tính chất nghiên cứu thí nghiệm và không khả thi cho sản xuất đại trà, với sản phẩm cuối cùng là chitin.
1.2.1.3 Quy trình sản xuất chitosan của Pháp [3]
Nguyên liệu vỏ tôm được làm sạch, hấp chín, phơi khô và xay nhỏ Tiến hành khử protein bằng NaOH 3,5% với tỷ lệ W/v = 1/10 ở nhiệt độ 65°C trong 2 giờ, sau đó rửa trung tính Tiếp theo, ngâm trong HCl 1N với tỷ lệ W/v = 1/10 ở nhiệt độ phòng trong 2 giờ Sau đó, tẩy các chất màu hữu cơ bằng axeton với tỷ lệ W/v = 1/5 ở nhiệt độ phòng trong 30 phút, rồi rửa sạch và tẩy màu lại bằng dung dịch nước giaven (NaOCl + NaCl) 0,135%, tỷ lệ W/v = 1/10 ở nhiệt độ phòng trong 6 phút Cuối cùng, rửa trung tính để thu được chitin sạch và đẹp.
11 deaxetyl hóa chitin bằng NaOH 40% với tỉ lệ w/v =1/4, ở nhiệt độ 85 0 C sau thời gian 4 giờ đem rửa trung tính thu đƣợc chitosan
Quy trình sản xuất này có ưu điểm về thời gian ngắn và sản phẩm đạt màu sắc đẹp nhờ vào hai bước khử sắc tố Tuy nhiên, việc sử dụng NaClO - một chất oxy hóa mạnh - ảnh hưởng tiêu cực đến mạch polyme, dẫn đến giảm độ nhớt sản phẩm Bên cạnh đó, axeton có giá thành cao và tiêu tốn nhiều, làm tăng chi phí sản xuất Hơn nữa, các yếu tố an toàn trong quy trình cũng cần được xem xét, khiến công nghệ này khó áp dụng trong điều kiện hiện tại của nước ta.
1.2.1.4 Phương pháp điều chế chitin của Capozza [17]
Cân 149 gam vỏ tôm sạch và cho vào bình khuấy, thêm từ từ 825 ml axit HCl 2N, thực hiện phản ứng ở 4°C trong 48 giờ Sau khi khử khoáng, sản phẩm được rửa sạch bằng nước đến khi đạt pH = 7, xác định hàm lượng tro từ 0,4 – 0,5% Tiếp theo, sản phẩm được khuấy ở nhiệt độ phòng với 1500 ml dung dịch axit fomic 90% qua đêm Hỗn hợp sau đó được lọc li tâm, lấy phần bã và rửa lại nhiều lần đến khi pH = 7 Cuối cùng, sản phẩm sạch được ngâm trong 2 lít dung dịch NaOH 10% và đun nóng.
Hỗn hợp được xử lý ở nhiệt độ 100°C trong 2,5 giờ, sau đó được lọc và rửa sạch với nước đến đạt pH=7 Tiếp theo, sản phẩm được tráng rửa trong etanol 96° và ete, sau đó sấy khô ở 40°C dưới áp suất giảm Kết quả thu được là 66g chitin khô sạch, với hiệu suất đạt 44,3%.
1.2.2.1 Quy trình sản xuất chitosan của Đỗ Minh Phụng [3]
Vỏ tôm khô được xử lý bằng HCl 6N với tỷ lệ w/v = 1/2,5 ở nhiệt độ phòng trong 48 giờ, sau đó rửa trung tính Tiếp theo, vỏ tôm được đun trong NaOH 8% với tỷ lệ w/v = 1/1,5 ở nhiệt độ 100°C trong 2 giờ để khử protein và rửa trung tính Quá trình tẩy màu diễn ra bằng KMnO4 1% trong môi trường H2SO4 10% trong 1 giờ, sau đó rửa sạch và khử màu bằng Na2S2O3 1,5% trong 15 phút, cuối cùng thu được chitin.
Deaxetyl hóa chitin bằng NaOH 40% với tỷ lệ w/v =1/1, ở nhiệt độ 80 0 C sau 24 giờ đem rửa sạch và cuối cùng thu đƣợc chitosan
Sản phẩm có chất lượng tốt và màu sắc đẹp, nhưng việc sử dụng nhiều chất oxy hóa trong thời gian dài có thể ảnh hưởng đến độ nhớt của sản phẩm.
1.2.2.2 Quy trình sản xuất chitosan ở Trung tâm cao phân tử-Viện Khoa học Việt Nam
Nguyên liệu sử dụng là vỏ tôm đã được khử khoáng lần đầu bằng HCl 4% ở nhiệt độ phòng Sau 24 giờ, vỏ tôm sẽ được rửa trung tính để giảm thiểu lượng NaOH tiêu hao trong các công đoạn tiếp theo.
Nấu chitosan trong dung dịch NaOH 3% ở nhiệt độ 90-95°C trong 3 giờ, sau đó rửa sạch và trung tính hóa Tiếp tục khử khoáng lần 2 bằng dung dịch HCl ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ, rồi rửa trung tính và nấu lại trong NaOH 90-95°C trong 3 giờ Cuối cùng, nấu trong NaOH 40%, rửa trung tính và sấy khô để thu được chitosan.
Quy trình sản xuất chitosan này cho ra sản phẩm có màu sắc không đẹp bằng sản phẩm được sản xuất theo quy trình của kỹ sư Đỗ Minh Phụng, đồng thời thời gian thực hiện cũng kéo dài với nhiều công đoạn phức tạp.
1.2.2.3 Quy trình sản xuất chitin của xí nghiệp thủy sản Hà Nội [3]
Tổng quan về cà chua
Sự phát triển của nền kinh tế toàn cầu đã làm tăng nhu cầu về lương thực, thực phẩm, đặc biệt là rau quả tươi Rau quả tươi sau thu hoạch là sản phẩm thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày, nhưng để đảm bảo chất lượng và giá trị dinh dưỡng, cần có các phương pháp bảo quản hiệu quả Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng rau quả tươi, cùng với biện pháp xử lý và bảo quản, là rất cần thiết Trong số các loại rau quả, cà chua là một sản phẩm quan trọng, có thể sử dụng để ăn tươi hoặc chế biến, nhưng dễ bị hỏng sau thu hoạch Do đó, việc tìm hiểu các yếu tố tác động và phương pháp bảo quản cà chua là cần thiết để duy trì chất lượng và an toàn thực phẩm.
1.3.1 Giới thiệu về cà chua
Cà chua, một loại rau quả dinh dưỡng, có màu xanh khi chưa chín và chuyển sang vàng hoặc đỏ khi chín Với vị hơi chua, cà chua giàu vitamin C, A, kali, chất đạm, chất xơ và licopene, trở thành thực phẩm quan trọng cho sức khỏe con người Xuất phát từ châu Mỹ, cà chua đã trở nên phổ biến toàn cầu từ thế kỷ 16 Hiện nay, cà chua được tiêu thụ tươi và chế biến thành nhiều sản phẩm khác nhau, cả ở quy mô gia đình lẫn công nghiệp Phương pháp bảo quản cũng đóng vai trò quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và giá trị kinh tế của cà chua.
Thành phần hoá học của quả cà chua
Hàm lƣợng chất khô trong cà chua phụ thuộc vào loại nguyên liệu và điều kiện trồng trọt, chiếm khoảng 4-8%.Trong thành phần chất khô bao gồm:
+ Đường: 2-5%, phần lớn là glucoza, còn saccharza chiếm rất ít (60-90% có màu vàng hoặc đỏ
Thời kỳ quả chín đỏ đánh dấu khi diện tích bề mặt của quả đạt trên 90% Đây là giai đoạn quan trọng trong quá trình chín, kéo dài khoảng 10 đến 12 ngày từ lúc quả chuyển từ trạng thái chín xanh sang chín tổng hợp.
1.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cà chua sau thu hoạch
Cà chua là loại cây ưa khí hậu ấm áp, không chịu được rét và nóng quá mức Để phát triển tốt, cây cần ánh sáng đầy đủ, giúp quả to, lá xanh tươi và phẩm chất quả cao Sau khi thu hoạch, cà chua cần được bảo quản đúng cách để giữ được chất lượng.
Nhiệt độ bảo quản cà chua càng thấp thì thời gian bảo quản càng lâu Tuy nhiên, do cà chua chứa nhiều nước, nên vẫn có thể xảy ra một số hiện tượng không mong muốn.
Sự thoát hơi nước ở cà chua sau thu hoạch là một vấn đề quan trọng, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Các yếu tố như cấu trúc quả, độ chín, độ già, độ ẩm không khí, nhiệt độ và ánh sáng đều góp phần gây ra hiện tượng mất nước Việc hiểu rõ những yếu tố này giúp nông dân và nhà sản xuất bảo quản cà chua hiệu quả hơn.
Hô hấp là quá trình oxi hóa khử phức tạp, diễn ra qua nhiều phản ứng sinh hóa liên tiếp, được xúc tác bởi hệ thống enzyme đặc hiệu Quá trình này có thể được chia thành hai giai đoạn.
Giai đoạn 1 của quá trình hô hấp được đặc trưng bởi sự phân giải liên tục các chất cơ bản dưới tác động của hệ thống enzyme oxihóa-khử, tạo ra các chất khử như NADH, FADH2, và NADPH, đồng thời giải phóng CO2.
Giai đoạn 2 của quá trình hô hấp liên quan đến việc oxihoá-khử từ hydro kết hợp với chất khử, trong đó điện tử và H+ được vận chuyển từ NADH và FADH2 đến O2 qua chuỗi vận chuyển điện tử Quá trình này giải phóng năng lượng dưới dạng ATP và tạo ra nước Trong hô hấp, có hai loại hình chính là hô hấp hiếu khí và hô hấp yếm khí.
Hô hấp hiếu khí: C6H12O6 + 6O2→ 6CO 2 + 6H2O +Q
Hô hấp yếm khí: C6H12O6 +O2→ CO2 + nhiệt +Ethanol + axit
Nhiệt độ cao làm tăng quá trình hô hấp của cà chua, dẫn đến các phản ứng sinh hóa mạnh mẽ hơn Đồng thời, độ ẩm không khí cũng ảnh hưởng đáng kể đến quá trình thoát hơi nước của cà chua; khi độ ẩm cao, quá trình này diễn ra chậm hơn, giúp cà chua giữ tươi lâu hơn Tuy nhiên, điều này cũng tạo điều kiện thuận lợi cho nấm bệnh và côn trùng phát triển, gây hại cho cà chua.
+ Sự xâm nhiễm của vi sinh vật gây bệnh: cà chua sau thu hoach dễ bị nhiễm các bệnh:
Bệnh thối hồng ở cà chua do nấm Fusarium Solani gây ra, khiến quả cà chua trở nên mềm, thâm và sũng ướt Bên ngoài, quả cà chua xuất hiện một lớp lông tơ, chuyển từ màu trắng sang màu hồng, cho thấy sự nhiễm nấm rõ rệt.
PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ THỰC NGHIỆM
Hóa chất, dụng cụ, thiết bị
- Dung dịch HCl, dung dịch NaOH;
2.1.2 Dụng cụ và thiết bị
- Bình cầu, ống sinh hàn hồi lưu;
- Máy khuấy từ gia nhiệt nhiệt kế (Đức);
- Tủ sấy chân không (Đức);
- Thiết bị đo độ nhớt Brookfield (Mỹ)
Thực nghiệm
2.2.1 Điều chế chitosan từ vỏ tôm
Quá trình điều chế chitosan được thực hiện gồm 5 bước:
Vỏ tôm được rửa bằng vòi nước nước nóng rồi sấy khô trong tủ sấy chân không ở 60ºC.Sau đó đem xay thành bột mịn
20 g bột vỏ tôm đƣợc ngâm trong 100 ml dung dịch NaOH 1M ở nhiệt độ phòng trong 2 giờ để loại bỏ các protein và các chất hữu cơ khác Sau đó, mẫu
28 được rửa sạch bằng nước cất đến trung tính và sấy khô trong tủ sấy chân không ở 60 0 C đến khối lƣợng không đổi
Vỏ tôm sau khi được đề protein hóa sẽ được ngâm trong 100ml dung dịch HCl 2M trong 24 giờ ở nhiệt độ phòng để hòa tan canxi cacbonat Sau đó, sản phẩm sẽ được rửa nhiều lần bằng nước để loại bỏ CaCl2 và các muối khác tan trong nước Cuối cùng, chitin thu được sẽ được sấy khô ở 60 độ C trong tủ sấy chân không cho đến khi đạt khối lượng không đổi.
Quá trình đề axetyl hóa chitin được thực hiện bằng cách đun hồi lưu 1,5 g chitin trong 100 ml dung dịch NaOH với nồng độ 35%, 40%, 45% và 50% trong khoảng thời gian từ 6 đến 14 giờ, nhằm chuyển hóa nhóm –CONHCH3 thành nhóm –NH2 trong chitosan Sau khi xử lý, mẫu chitosan được rửa sạch bằng nước cất đến trung tính và sấy khô trong tủ sấy chân không ở 60°C cho đến khi đạt khối lượng không đổi.
Hiệu suất điều chế chitosan đƣợc tính theo công thức:
Trong đó, m 1 là khối lƣợng của chitin phản ứng (g), còn m 2 là khối lƣợng của chitosan thu đƣợc (g)
Ngâm mẫu chitosan trong dung dịch H2O2 1% ở nhiệt độ phòng trong 10 phút giúp loại bỏ sắc tố và khử màu Sau đó, tiến hành lọc, rửa sạch và sấy khô ở 60°C cho đến khi trọng lượng không đổi, thu được chitosan trắng sạch.
Cà chua sau khi thu hái cần được xử lý ngay lập tức bằng cách rửa sạch để loại bỏ bụi bẩn, ngắt cuống và phân loại theo độ đồng đều cũng như độ chín.
Mẫu cà chua được thu hái tại vườn ở xã Xuân Tường,huyện Thanh Chương, tỉnh Nghệ An Mẫu đƣợc thu hái vào buổi sáng
Mẫu bảo quản gồm 4 mẫu, mỗi mẫu 4 quả:
Mẫu 1: bảo quản ở điều kiện thường, trong phòng thí nghiệm, nhiệt độ biến đổi trong khoảng 22-28 0 C, độ ẩm 80-85%
Mẫu 2: bảo quản trong tủ lạnh, nhiệt độ 12-13 0 C
Mẫu 3: bảo quản bằng dung dịch chitosan nồng độ 1%
Mẫu 4: bảo quản bằng dung dịch chitosan nồng độ 2%
Bảng 2.1 Các chỉ số sau khi thu mẫu
Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Phương pháp khảo sát các đặc trưng của chitosan
Độ nhớt của chitosan được xác định bằng máy đo độ nhớt Model LVDVE của hãng Brookfield (Mỹ) tại phòng thí nghiệm Hóa hữu cơ thuộc Khoa Hóa học, Trường Đại học Vinh.
Cấu trúc hóa học của chitosan đã được phân tích thông qua phổ hồng ngoại, sử dụng máy IMPACT 410 (Đức) và phương pháp ép viên KBr tại trường Đại học Sư phạm Hà Nội Độ deacetyl hóa của chitosan được xác định bằng phương pháp phổ hồng ngoại theo một công thức cụ thể.
Trong đó, DDA (Degree of Deacetylation-độ deaxetyl hóa), A1651 là diện tích vân hấp thụ của nhóm amit và A3437 là diện tích vân hấp thụ của nhóm OH
2.3.2 Phương pháp xác định một số chỉ số về chất lượng cà chua
Các điều kiện khảo sát bao gồm:
- Bảo quản ở nhiệt độ thường: cà chua được bảo quản và theo dõi ở môi trường phòng thí nghiệm với nhiệt độ biến đổi trong khoảng 22-28 0 C, độ ẩm 80-85%
- Bảo quản ở nhiệt độ lạnh: cà chua đƣợc bảo quản trong ngăn mát của tủ lạnh với nhiệt độ 12-13 0 C
Nồng độ tạo màng bao chitosan:
Bảo quản và khảo sát ở nồng độ chitosan 1% và 2%
2.3.2.1 Sự hao hụt khối lượng
Trong quá trình bảo quản, có nhiều biến đổi và phản ứng phức tạp xảy ra Những biến đổi sinh hóa này không chỉ làm thay đổi chất lượng mà còn ảnh hưởng đáng kể đến số lượng sản phẩm.
Cà chua là loại quả chứa nhiều nước (84-88%), dẫn đến hiện tượng bay hơi nước ra môi trường Đồng thời, quá trình hô hấp của quả cũng làm giảm hàm lượng chất khô, gây hao hụt khối lượng trong suốt quá trình bảo quản.
Để đánh giá sự hao hụt khối lượng trong quá trình bảo quản, chúng tôi đã thực hiện phương pháp cân khối lượng của quả trước và sau mỗi giai đoạn bảo quản, từ đó xác định phần trăm hao hụt khối lượng.
2.3.2.2 Sự biến đổi hàm lượng axit tổng
Axit đóng vai trò nhỏ trong quá trình hô hấp, chủ yếu là hợp chất trung gian trong các quá trình tổng hợp Hàm lượng axit biến đổi theo từng giai đoạn phát triển của cây Để đánh giá ảnh hưởng của màng bao chitosan đến hàm lượng axit tổng trong quá trình bảo quản cà chua, chúng tôi đã tiến hành đo lường sau mỗi 5 ngày bảo quản Phương pháp trung hòa theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4589:1988 được sử dụng để xác định hàm lượng axit tổng của cà chua ở các thời điểm và điều kiện bảo quản khác nhau.
Chuẩn độ trực tiếp các axit có trong mẫu bằng dung dịch natri hydroxit với chỉ thị phenolphtalein
Lấy mẫu theo TCVN 4409 - 87 Chuẩn bị mẫu theo TCVN 4413 - 87
Hút 10ml cho vào bình tam giác 100ml, thêm 20ml nước cất trung tính và
3 giọt dung dịch phenolphtalein 0,1% lắc đều rồi chuẩn độ bằng natri hydroxit 0,1N đến dung dịch có màu hồng nhạt bền trong 30 giây
Hàm lƣợng axit tổng (X) đƣợc tính bằng mg/100g cà chua theo công thức:
V là thể tích natri hydroxit 0.1 N, ml V1 là thể tích mẫu hút để chuẩn độ,ml
K là hệ số tính ra loại axit tương ứng
2.3.2.3 Sự biến đổi hàm lượng vitamin C
Vitamin C có nhiều trong cà chua (40mg/100g) là chất chống oxi hóa cần thiết đối với dinh dưỡng con người
Chúng em sử dụng phương pháp chuẩn độ iot để xác định hàm lượng vitamin C trong cà chua
• Dung dịch chỉ thị 1% tinh bột:
Cho 0,5 g tinh bột hòa tan vào 50 ml nước cất nóng gần sôi
Hòa tan hoàn toàn và để dung dịch nguội trước khi sử dụng
Hòa tan 5 g KI và 0,268 g KIO 3 trong 200 ml nước cất
Cho dung dịch này vào ống đong 500 ml và pha loãng dung dịch bằng nước cất đến vạch định mức 500 ml
Hòa tan dung dịch hoàn toàn
Cho dung dịch vào bình 600 ml
Hòa tan 0,250 g vitamin C (acid ascorbic) trong 100 ml nước cất
Dùng nước cất pha loãng thành dung dịch 250 ml bằng bình định mức Ghi nhãn trên bình là “dung dịch vitamin C chuẩn”
• Tiêu chuẩn hóa các dung dịch:
Thêm 25,00 ml dung dịch chuẩn vitamin C vào bình erlen 125 ml
Thêm 10 giọt dung dịch hồ tinh bột 1 %
Để chuẩn bị buret, trước tiên hãy rửa sạch với một lượng nhỏ dung dịch iốt Sau khi rửa, cho dung dịch iốt vào buret và ghi lại vạch thể tích ban đầu của dung dịch trong buret.
Chuẩn độ dung dịch đến khi đạt điểm dừng phản ứng, nhận biết qua dấu hiệu đầu tiên của màu xanh dương bền xuất hiện trong vòng 20 giây khi lắc đều dung dịch.
Để ghi nhận vạch thể tích dung dịch iốt trên buret, cần xác định lượng iốt đã sử dụng cho quá trình chuẩn độ Lượng iốt này được tính bằng cách lấy thể tích dung dịch iốt ban đầu trừ đi thể tích dung dịch sau khi chuẩn độ.
Làm lại thí nghiệm chuẩn độ 4 lần Các kết quả chấp nhận sai khác 0,1 ml
Hàm lƣợng vitamin C trong mẫu (X) đƣợc tính theo công thức:
0,00088: số quang vitamin C tương ứng với 1(ml) I2 a: thể tích I2 chuẩn độ
V: tổng thể tích dung dịch chiết v: thể tích lấy để chuẩn độ c: khối lƣợng mẫu