Luận án Nghiên cứu chế tạo tổ hợp nano kẽm oxit với các polysacarit thiên nhiên ứng dụng tạo màng bảo quản một số loại nông sản

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO TỔ HỢP NANO KẼM OXIT VỚI CÁC POLYSACARIT THIÊN NHIÊN ỨNG DỤNG TẠO MÀNG BẢO QUẢN MỘT SỐ LOẠI NÔNG SẢN

Ngành:

Hoá vô cơ

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung vào nghiên cứu chế tạo và ứng dụng tổ hợp nano kẽm oxit (ZnO) với các polysacarit thiên nhiên là chitosan (CH) và gum arabic (GA) để tạo màng bảo quản nông sản, nhằm giải quyết vấn đề tổn thất sau thu hoạch đáng kể ở Việt Nam. Bối cảnh nghiên cứu xuất phát từ thực trạng rau quả tươi có thời gian sử dụng ngắn, dẫn đến giảm giá trị và thải bỏ, với ước tính khoảng trên 30% tổng sản lượng. Các phương pháp bảo quản truyền thống như màng bọc nhựa tổng hợp có hạn chế về môi trường và sức khỏe. Do đó, nhu cầu về các lớp phủ an toàn, có khả năng phân hủy sinh học và bổ sung chất phụ gia kháng khuẩn là cấp thiết.

Mục tiêu chính của nghiên cứu là tổng hợp thành công các hạt nano kẽm oxit có hoạt tính kháng khuẩn và ứng dụng lớp màng phủ được chế tạo từ các hợp chất thiên nhiên an toàn kết hợp với các hạt nano kẽm oxit để bảo quản chuối và bơ. Các nội dung nghiên cứu bao gồm xác định điều kiện tối ưu để tổng hợp hạt nano ZnO có hoạt tính kháng khuẩn (tỷ lệ Zn²⁺/HMTA 2:1, nhiệt độ 150 °C, 24 giờ), đặc trưng tính chất của chúng, và chế tạo lớp phủ CH/GA/ZnO cho chuối và bơ, đồng thời khảo sát các tính chất hóa lý và hàm lượng dinh dưỡng trước và sau bảo quản.

Kết quả cho thấy các hạt nano ZnO tổng hợp được có dạng hình cầu, đường kính trung bình khoảng 35,17 nm, và thể hiện hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm tốt đối với nhiều chủng vi khuẩn (như B.subtilis, E.coli, S.aureus) và nấm (Colletotrichum gloeosporioides). Lớp phủ CH 1%/GA 10%/ZnO 0,5% được chứng minh kéo dài thời gian bảo quản chuối hơn 17 ngày (ở 35 ± 2 °C, độ ẩm 54%) và duy trì tốt chất lượng, làm chậm quá trình chín. Đối với bơ, lớp phủ CH 1%/GA 10%/ZnO 0,3% kéo dài thời hạn sử dụng lên đến 7 ngày (ở 23 ± 2 °C, độ ẩm 83%), so với 4 ngày đối với quả không phủ. Các tính chất hóa lý như màu sắc, tổn hao khối lượng, độ cứng và hàm lượng dinh dưỡng (axit hữu cơ, đường khử, vitamin C, chất rắn hòa tan) của cả chuối và bơ đều được duy trì đáng kể.

Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc chế tạo thành công chế phẩm màng phủ bảo vệ từ compozit thiên nhiên (chitosan và gum arabic) kết hợp nano ZnO kháng khuẩn, và ứng dụng hiệu quả chúng để kéo dài thời gian bảo quản chuối và bơ sau thu hoạch ở điều kiện phòng.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của luận án
  • 2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
  • 3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án

• CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

  • 1.1. Các nguyên nhân gây hư hỏng nông sản sau thu hoạch
  • 1.2. Một số phương pháp bảo quản nông sản sau thu hoạch
  • 1.3. Giới thiệu và ứng dụng lớp phủ an toàn trong bảo quản nông sản
  • 1.3.1. Khái niệm lớp phủ an toàn
  • 1.3.2. Ứng dụng của lớp phủ an toàn trong bảo quản nông sản
  • 1.3.3. Một số hệ lớp phủ an toàn thông dụng
  • 1.3.3.1. Lớp phủ được chế tạo từ polysacarit
  • 1.3.3.2. Lớp phủ được chế tạo từ lipid
  • 1.3.3.3. Lớp phủ được chế tạo từ protein
  • 1.3.3.4. Lớp phủ compozit
  • 1.4. Chitosan
  • 1.5. Gum Arabic
  • 1.6. Tổng quan về nano kẽm oxit
  • 1.6.1. Cấu trúc và tính chất của kẽm oxit
  • 1.6.2. Một số phương pháp tổng hợp nano kẽm oxit
  • 1.6.2.1. Phương pháp kết tủa
  • 1.6.2.2. Phương pháp thủy nhiệt
  • 1.6.2.3. Phương pháp sol-gel
  • 1.6.2.4. Phương pháp cơ học
  • 1.6.2.5. Phương pháp vi nhũ tương
  • 1.6.2.6. Các phương pháp khác
  • 1.6.3. Hoạt tính kháng khuẩn của nano kẽm oxit
  • 1.6.4. Hiệu quả ức chế đối với sự phát triển của nấm bởi nano kẽm oxit
  • 1.6.5. Một số ứng dụng của nano kẽm oxit
  • 1.6.6. Ứng dụng của nano kẽm oxit trong bảo quản thực phẩm
  • 1.7. Giới thiệu về quả chuối và quả bơ

• CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

  • 2.1. Hóa chất và nguyên liệu
  • 2.2. Các phương pháp thực nghiệm
  • 2.2.1. Phương pháp tổng hợp nano ZnO
  • 2.2.2. Phương pháp chế tạo lớp phủ an toàn CH/GA
  • 2.2.2.1. Lựa chọn hàm lượng CH và GA thích hợp trong chế phẩm tạo màng bảo quản chuối
  • 2.2.2.2. Lựa chọn hàm lượng CH và GA thích hợp trong chế phẩm tạo màng bảo quản bơ
  • 2.2.3. Phương pháp chế tạo lớp phủ an toàn CH/GA/ZnO
  • 2.3. Các phương pháp đặc trưng vật liệu
  • 2.3.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)
  • 2.3.2. Phương pháp phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX)
  • 2.3.3. Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi Fourrier (FTIR)
  • 2.3.4. Phương pháp phổ Raman
  • 2.3.5. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM)
  • 2.3.6. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
  • 2.3.7. Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)
  • 2.4. Phương pháp ứng dụng chế phẩm CH/GA/ZnO trên quả chuối và quả bơ
  • 2.5. Phương pháp phân tích chất lượng quả chuối
  • 2.5.1. Phương pháp đánh giá màu sắc
  • 2.5.2. Phương pháp xác định tổn hao khối lượng
  • 2.5.3. Phương pháp xác định độ cứng
  • 2.5.4. Phương pháp xác định hàm lượng axit tổng số
  • 2.5.5. Phương pháp xác định hàm lượng đường khử
  • 2.5.6. Phương pháp xác định hàm lượng vitamin C
  • 2.5.7. Phương pháp xác định hàm lượng chất rắn hòa tan
  • 2.5.8. Phương pháp xác định tồn dư hàm lượng kẽm trong quả chuối
  • 2.5.9. Phương pháp xác định tỉ lệ thối hỏng
  • 2.6. Phương pháp phân tích chất lượng quả bơ
  • 2.6.1. Phương pháp đánh giá màu sắc
  • 2.6.2. Các phương pháp khác
  • 2.7. Phương pháp thử hoạt tính kháng khuẩn
  • 2.8. Phương pháp thử hoạt tính kháng nấm

• CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

  • 3.1. Khảo sát điều kiện tối ưu tổng hợp nano ZnO có hoạt tính kháng khuẩn tốt nhất
  • 3.1.1. Ảnh hưởng của tỉ lệ tiền chất với HMTA đến kích thước hạt nano ZnO
  • 3.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ thủy nhiệt đến kích thước hạt nano ZnO
  • 3.1.3. Ảnh hưởng của thời gian phản ứng thủy nhiệt đến kích thước hạt nano ZnO
  • 3.1.4. Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của các hạt nano ZnO tổng hợp ở điều kiện khác nhau
  • 3.2. Đặc trưng tính chất của hạt nano ZnO tổng hợp ở điều kiện tối ưu
  • 3.3. Nghiên cứu lựa chọn hàm lượng CH và GA thích hợp trong chế phẩm tạo màng bảo quản chuối và bơ
  • 3.3.1. Lựa chọn hàm lượng CH và GA thích hợp trong chế phẩm tạo màng bảo quản chuối
  • 3.3.2. Lựa chọn hàm lượng CH và GA thích hợp trong chế phẩm tạo màng bảo quản bơ
  • 3.4. Tính chất hóa lý và độ ổn định của chế phẩm chitosan/gum arabic/nano ZnO
  • 3.5. Đặc trưng tính chất và cấu trúc của lớp phủ CH/GA/ZnO
  • 3.5.1. Độ dày lớp phủ trên chuối và bơ
  • 3.5.2. Phân tích phổ FTIR
  • 3.5.3. Phân tích TGA
  • 3.6. Hiệu quả bảo quản quả chuối khi phủ màng CH/GA/ZnO
  • 3.7. Hiệu quả bảo quản quả bơ khi phủ màng CH/GA/ZnO
  • 3.8. Cơ chế bảo vệ của lớp phủ an toàn CH/GA/ZnO đối với chuối và bơ

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

• NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ