Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
ผลของการเคลือบด้วยไคโทซานร่วมกับไคโทซาน-มอนต์มอริลโลไนต์นาโนคอมพอสิตต่อคุณภาพหลังการเก็บเกี่ยวของผลกล้วยหอมทอง
Year (A.D.)
2020
Document Type
Thesis
First Advisor
Kanogwan Seraypheap
Second Advisor
Pranee Rojsitthisak
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Degree Name
Doctor of Philosophy
Degree Level
Doctoral Degree
Degree Discipline
Biotechnology
DOI
10.58837/CHULA.THE.2020.33
Abstract
Chitosan (CTS) has been widely applied as a fruit coating in commercial fruit crops to prolong their shelf-life. In the present research, chitosan coatings were applied on ‘Hom Thong’ banana fruit, an important exported cultivar of Thailand. Postharvest qualities of ‘Hom Thong’ banana were measured after coating with 1% (w/v) low molecular weight (LMW-CTS: 65 kDa), medium molecular weight (MMW-CTS: 265 kDa), and high molecular weight (HMW-CTS: 540 kDa) chitosan for 1 min. The application of HMW-CTS showed the thickest of coated film and had effectiveness as a barrier of water vapor and O2 transmission. HMW-CTS treatment could retard fruit respiration and ethylene production, thus delaying fruit softening, reducing weight loss, peel color change, and TSS content. Moreover, HMW-CTS coated fruit exhibited reduced cell wall hydrolase enzyme activities, including polygalacturonase (PG) and pectate lyase (PL). Furthermore, HMW-CTS could enhance the antioxidant capacity, reduce cell membrane injury and disease severity of fruit. These results suggested that HMW-CTS was the most effective treatment in delaying fruit softening and exhibited a longer shelf life of ‘Hom Thong’ banana. The development of chitosan-montmorillonite nanocomposites (CTS-MMT) nanocomposites combined with chitosan solution was further investigated. The CTS solution combined with CTS-MMT nanocomposites was casted as free-standing films and neutralized with 4% (w/v) NaOH. The combination of 2% CTS-MMT in CTS thin film had a higher water resistance ability by increasing the degree of water contact angle and lowering water absorption and water solubility values compared to CTS film. The CTS solution combined with CTS-MMT nanocomposites at 1%, 2%, or 4% (w/v) were applied as banana fruit coating. Fruit was dipped in the solution for 1 min and then stored at 25 °C for 15 days. The 2% CTS-MMT coating reduced the respiration rate and ethylene production, retarded peel color change and inhibited electrolyte leakage and malondialdehyde content of bananas, indicating a decrease in membrane leakage. Taken together, the 2% CTS-MMT could delay banana fruit ripening due to the increase in the oxygen barrier property of the film, which is an important parameter for maintaining the postharvest quality of ‘Hom Thong’ banana fruit. To evaluate the effect of CTS and CTS-MMT on the development of postharvest disease, banana fruit were inoculated with Colletotrichum musae, which caused anthracnose in bananas. CTS and 2% CTS-MMT treatments significantly reduced the incidence and severity of the disease during storage at 25 °C. In addition, both treatments markedly increased the contents of phenolic content (TPC), ascorbic acid (AsA), and reduced glutathione (GSH) in bananas. Moreover, CTS and 2% CTS-MMT treatments had the ability to reinforce the microbial defense mechanism of bananas by enhancing the activities of antioxidant enzymes, including ascorbate peroxidase (APX), catalase (CAT), glutathione reductase (GR), and dehydroascorbate reductase (DHAR). Therefore, the CTS and 2% CTS treatments could mitigate the disease severity in ‘Hom Thong’ banana fruit.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
ไคโทซานได้ถูกนำมาใช้ในการเคลือบผิวผลไม้เพื่อยืดอายุหลังการเก็บเกี่ยวของผลิตผลทางการค้าอย่างแพร่หลาย ในงานวิจัยนี้ได้ศึกษาการยืดอายุกล้วยหอมทองซึ่งเป็นผลไม้ส่งออกที่มีความสำคัญของประเทศไทยโดยการเคลือบผิวของผลกล้วยด้วยสารละลายไคโทซานน้ำหนักโมเลกุลต่ำ (LMW-CTS: 65 กิโลดาลตัน) น้ำหนักโมเลกุลปานกลาง (MMW-CTS: 265 กิโลดาลตัน) และน้ำหนักโมเลกุลสูง (HMW-CTS: 540 กิโลดาลตัน) ความเข้มข้น 1 เปอร์เซ็นต์โดยมวลต่อปริมาตร เป็นเวลา 1 นาที พบว่าการเคลือบ HMW-CTS ทำให้มีค่าความหนาของฟิล์มสูงที่สุดและมีประสิทธิภาพในการขวางกั้นการซึมผ่านของไอน้ำและแก๊สออกซิเจนได้ดี ผลที่เคลือบด้วย HMW-CTS ยังสามารถชะลออัตราการหายใจและการผลิตเอทิลีนได้อีกด้วย ดังนั้นจึงมีผลทำให้เกิดการชะลอการอ่อนนิ่มของผล การสูญเสียน้ำหนัก การเปลี่ยนแปลงสีของผล และปริมาณของแข็งที่ละลายน้ำได้ นอกจากนี้ผลที่เคลือบด้วย HMW-CTS ยังมีการลดกิจกรรมของเอนไซม์ที่ย่อยสลายผนังเซลล์ ได้แก่ พอลิกาแลกทูโรเนส (PG) และ เพกเทตไลเอส (PL) และนอกจากนี้ พบว่า ผลที่เคลือบด้วย HMW-CTS ยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการต้านอนุมูลอิสระ ลดความเสียหายที่เกิดขึ้นกับเยื่อหุ้มเซลล์ และลดความรุนแรงของโรคได้อีกด้วย จากผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าการเคลือบผิวของผลกล้วยหอมทองด้วย HMW-CTS แสดงประสิทธิภาพสูงสุดในการชะลอการอ่อนนิ่มของผล และสามารถยืดอายุการเก็บรักษาได้นานที่สุดอีกด้วย การพัฒนาผงไคโทซาน-มอนต์มอริลโลไนต์นาโนคอมพอสิต (CTS-MMT) เพื่อผสมกับสารละลายไคโทซานและจำลองเป็นฟิล์มบาง โดยทำให้เป็นกลางด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์ที่ความเข้มข้น 4 เปอร์เซ็นต์โดยมวลต่อปริมาตร เมื่อนำไปวิเคราะห์คุณลักษณะของฟิล์ม พบว่าฟิล์มที่ผสม 2% CTS-MMT มีความสามารถในการต้านน้ำสูงขึ้น โดยแสดงค่ามุมสัมผัสของหยดน้ำมากขึ้น และยังแสดงค่าการดูดซับน้ำและการละลายน้ำลดลงเมื่อเปรียบเทียบกับฟิล์มไคโทซานแบบไม่ผสม (CTS) สารละลายไคโทซานที่ผสมผง CTS-MMT ที่ความเข้มข้น 1 2 และ 4 เปอร์เซ็นต์โดยมวลต่อปริมาตร ได้ถูกนำมาใช้ในการเคลือบผิวของผลกล้วย โดยทำการเคลือบผิวเป็นเวลา 1 นาที และเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลล์เซียส เป็นเวลา 15 วัน พบว่าผลกล้วยหอมทองที่เคลือบด้วย 2% CTS-MMT สามารถลดอัตราการหายใจและการผลิตเอทิลีน ชะลอการเปลี่ยนแปลงสีของผล ลดค่าการรั่วไหลของอิเล็กโตรไลต์ และลดปริมาณมาลอนไดอัลดีไฮด์ ซึ่งแสดงให้เห็นว่ามีการรั่วไหลของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ลดต่ำลง นอกจากนี้ 2% CTS-MMT ยังสามารถชะลอกระบวนการสุกของผล โดยเพิ่มประสิทธิภาพการขวางกั้นแก๊สออกซิเจนของฟิล์ม ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่สำคัญในการรักษาคุณภาพหลังการเก็บเกี่ยวของผลกล้วยหอมทอง เพื่อศึกษาผลของไคโทซานและผงไคโทซาน-มอนต์มอริลโลไนต์นาโนคอมพอสิตต่อการเกิดโรคหลังการเก็บเกี่ยว โดยปลูกเชื้อ Colletotrichum musae ซึ่งเป็นเชื้อราก่อโรคแอนแทรกซ์โนสบนผลของกล้วยหอมทอง พบว่าการเคลือบผลด้วย CTS และ 2% CTS-MMT หลังการปลูกเชื้อ มีผลลดการก่อโรคและลดความรุนแรงของโรคอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติระหว่างเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ยังพบว่า การเคลือบผลด้วยวัสดุทั้ง 2 ชนิดสามารถเพิ่มปริมาณฟีนอลิก กรดแอสคอร์บิก และกลูทาไธโอน ในผลกล้วยได้อีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้นยังพบว่า CTS และ 2% CTS-MMT มีความสามารถในการกระตุ้นให้เกิดกระบวนการต้านเชื้อ โดยเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์แอนติออกซิแดนท์ ได้แก่ แอสคอร์เบต เปอร์ออกซิเดส (APX) คะทาเลส (CAT) กลูทาไธโอนรีดักเทส (GR) และดีไฮโดรแอสคอร์เบตรีดักเทส (DHAR) ดังนั้นจึงกล่าวได้ว่า CTS และ 2% CTS-MMT เป็นสารเคลือบผิวที่เหมาะสมในการลดความรุนแรงของโรคในผลกล้วยหอมทอง
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Wantat, Arisa, "Effects of chitosan combined with chitosan-montmorillonite nanocomposites coating on postharvest quality of 'Hom Thong' banana fruit" (2020). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 313.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/313