1. Nước ozon hóa đã loại bỏ đáng kể thuốc trừ
sâu Ophatox (photpho) và Fastax (clo) nồng độ 4
ppm trong nước, nhờ đó mà động vật thử nghiệm (cá
chạch) có thể tăng thời gian sống trong môi trƣờng
này từ 2,5 giờ lên trên 336 giờ (trên 134 lần). Áp
dụng định luật khử khuẩn Chick-Watson cho thấy
trong trường hợp này xử lý ozon loại bỏ đƣợc 99 %
dư lượng thuốc trừ sâu: từ 4 ppm xuống 0,03 ppm.
2. Quan sát ảnh hiển vi quang học cho thấy ozon
loại bỏ mạnh vi tảo xanh sống trong nước ao. Ozon
hóa ngăn chặn sự phát triển của vi tảo: trong nước ao
chƣa xử lý ozon, vi tảo phát triển mạnh tạo thành các
sinh khối màu xanh lục sau bảy ngày trong điều kiện
đủ ánh sáng và oxi, trong khi đó trong mẫu đối
chứng (nước đã xử lý ozon) sinh khối chứa vi tảo
hoàn toàn không xuất hiện. Điều đó chứng tỏ ozon
đã loại bỏ các “mầm” vi tảo trong nƣớc.
3. Khí ozon nồng độ thấp (~0,3 ppm) loại bỏ
đƣợc nấm mốc (nấm sợi) trên bề mặt bánh mỳ, quả
cà chua và quả cà tím và ngăn sự phát triển của
chúng ít nhất trong 7 ngày thí nghiệm. Lớp nƣớc
bám lên rau quả có bề mặt ướt (rau muống, hành
lá.) ngăn khí ozon tiếp xúc với rau nên làm giảm
hiệu quả chống mốc của khí ozon.
4. Kết quả thử nghiệm Coliform và E. coli các
mẫu nước ao đình làng Hậu Ái (Hoài Đức) trước và
sau xử lý ozon cho thấy ozon đã loại bỏ được 100 %
E. coli và 99 % Coliform tổng trong nƣớc ao tù
thuộc ngoại thành Hà Nội. Phép thử đƣợc tiến hành
tại Quatest 1 (Hà Nội) tháng 11/2016.
5. Các thí nghiệm trong nghiên cứu này là rất
trực quan và rất rõ vì vậy đáng tin cậy. Hơn nữa điều
kiện thí nghiệm đơn giản cho nên mọi gia đình có
thể tự tiến hành
6 trang |
Chia sẻ: honghp95 | Lượt xem: 520 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem nội dung tài liệu Khả năng khử khuẩn và phân hủy các chất bảo vệ thực vật của ozon - Nguyễn Hoàng Nghị, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Tạp chí Hóa học, 55(1): 100-105, 2017
DOI: 10.15625/0866-7144.2017-00425
100
Khả năng khử khuẩn và phân hủy các chất bảo vệ thực vật của ozon
Nguyễn Hoàng Nghị1*, Trần Vĩnh Diệu1, Đoàn Thị Yến Oanh2
1Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
2Nhà xuất bản Khoa học tự nhiên và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Đến Toà soạn 14-12-2016; Chấp nhận đăng 6-02-2017
Abstract
Pesticides are used widely in agriculture that is a potential risk to cause pollution of water resource. Residual
pesticide in vegetables and fruits during sparying process of plant protection chemicals is big problem in many
countries. Right uses of pesticides (dosage, concentration of pesticide, period of spraying, moments of harvests)
provide conditions for their degradation under natural factors such as rain, UV radiation, time and so on. On other hands
it is necessary to apply different methods for degradation and removal of residual pesticide in water, in vegetables and
fruits (uncooked food) especially for family scale of uses. Besides problem of pesticide degradation, disinfection of
drinking water and uncooked food also is a pressing requirement particularly for rural areas. According to FDA Federal
Register Vol. 66, N.123 (2001), the Food and Drug Administration (FDA US) is amending the food additive regulations
to provide for the safe use of ozone in gaseous and aqueous phases as an antimicrobical agent on food, including meat
and poultry. As such the immersion and washing of uncooked food including meats in ozonated water is considered to
be an effective method to remove residual pesticide in food. In last decades wide research on this topic in the world is
recognized. In this work, we show the series of visual experiments on ability of ozone to degrade and remove pesticide
in aqueous phase as well as microorganism like algae and fungi. Based on disinfection Chick-Watson law the pesticide
degradation levels in water with and without ozonation is estimated in an animal testing by observing livetime of small
loach-fish. Removal of algae in water and fungi in food by ozone is observed by optical microphotography. The
standard test on Coliform and E. coli in ozone treated stagnant water has been carried out by Quatest 1.
Keywords. Pesticide, residual, uncooked food, degradation, removal, ozone, ozonated water, disinfection Chick-
Watson law, loach-fish, algae, fungi, Coliform, Quatest 1.
1. MỞ ĐẦU
Các loại chất bảo vệ thực vật đƣợc sử dụng rất
nhiều trong tất cả các quốc gia. Chỉ riêng ở Mỹ, năm
2001 ngƣời ta đã sử dụng khoảng 2 triệu tấn các loại
chất diệt khuẩn và chất bảo vệ thực vật (~76 % dành
cho bảo vệ thực vật), tính ra mỗi ngƣời Mỹ dùng
khoảng 1,8 kg mỗi năm (số liệu của EPA, Mỹ). Chất
bảo vệ thực vật bao gồm rất nhiều chủng loại dùng
cho các đối tƣợng khác nhau nhƣ: diệt khuẩn, diệt vi
nấm, tảo, diệt sâu bọ, diệt ruồi muỗi côn trùng,
chuột, mối mọt.... Chất bảo vệ thực vật là các hợp
chất hữu cơ (phần lớn), các chế phẩm sinh học và
các hợp chất vô cơ. Chất bảo vệ thực vật hữu cơ
gồm: hợp chất hữu cơ chứa photpho (Ophatox), hợp
chất hữu cơ chứa clo (Fastax); cacbamat;
pyrethroid ....
Mặc dầu các chất bảo vệ thực vật có thể tự phân
hủy theo thời gian, nhƣng chúng đều gây ô nhiễm
nguồn nƣớc và rau quả nhất là khi lạm dụng hoặc sử
dụng chúng không đúng cách. Hàng năm ở Mỹ
ngƣời ta phải bỏ ra 10 tỷ USD để khôi phục môi
trƣờng do ô nhiễm các chất bảo vệ thực vật, đồng
thời chất bảo vệ thực vật đem lại lợi ích khoảng 40
tỷ USD nhờ tăng năng suất cây trồng.
Ozon là chất oxi hóa mạnh [1], đƣợc ứng dụng
nhƣ là chất diệt khuẩn từ cuối thể kỷ 19 tại Châu Âu
và sau đó là tại Châu Á và Bắc Mỹ. Trong hơn 100
năm qua, chƣa ghi nhận sự cố nghiêm trọng nào
trong việc sử dụng ozon có lẽ vì, khác với clo, ozon
tự hủy trong nƣớc và không khí trong thời gian
ngắn. Vì vậy ozon là chất oxi hóa đƣợc sử dụng tức
thời (in-situ), không đóng chai đƣợc. Hiện nay ozon
đang dần thay cho clo trong việc khử khuẩn tại các
nhà máy nƣớc công suất lớn trên khắp thế giới. Máy
phát ozon cũng đƣợc dùng rộng rãi trong gia đình,
có thể tìm mua các máy ozon sản xuất tại Châu Âu,
Hàn Quốc, Trung Quốc, Nhật Bản, Australia và
Mỹ. Ở những nƣớc nhiệt đới, đang phát triển nhƣ
Ấn Độ, Trung Quốc và ở các vùng hẻo lánh xa các
thành phố lớn, ozon đang đƣợc dùng trong qui mô
gia đình nhƣ một phƣơng pháp diệt khuẩn hiệu quả.
Hiện nay rất nhiều các công ty và hãng trong lĩnh
vực môi trƣờng đang thiết kế, sản xuất các thiết bị
TCHH, 55(1) 2017 Phạm Hoàng Nghị và cộng sự
101
ozon và ứng dụng ozon để khử khuẩn nƣớc và
không khí, có thể liệt kê các hãng nổi tiếng nhƣ ozon
Solutions (Hoa Kỳ), Lenntech (Hà Lan), Trotec
GmbH (Đức), Ozonia (Thụy Sĩ), Primozone (Thụy
Điển), Metawater (Nhật Bản). Cơ quan quản lý
thực phẩm và thuốc Mỹ FDA (Food and Drug
Administration) coi ozon là chất oxi hóa dùng trong
khử khuẩn. Sổ ghi Federal Register Vol. 66, No. 123
(2001) kiến nghị coi ozon là chất khử khuẩn đối với
hoa quả và thịt [2]. Rất nhiều các nghiên cứu đã
đƣợc công bố về ứng dụng ozon để khử khuẩn khử
mùi, khử màu, vô hiệu hóa dƣ lƣợng thuốc trừ sâu
trong nƣớc và không khí. Trong môi trƣờng nƣớc,
ozon tạo ra gốc tự do *OH cũng là chất oxi hóa
mạnh. Tất cả thông tin đó đều cho thấy ozon phản
ứng mạnh đặc biệt với các chất hữu cơ (khuẩn, vi
sinh vật, thuốc trừ sâu hữu cơ, chất hữu cơ dễ bay
hơi (chất tạo mùi)) và ozon mạnh hơn so với clor và
cloramin. Vì vậy liều lƣợng sử dụng ozon rất nhỏ,
một vài mg/lít (ppm) trong một vài phút (ppm-phút),
thậm chí thời gian diệt khuẩn chỉ tính bằng giây và
điều quan trọng hơn, ozon không dƣ đọng lâu, nhất
là trong nƣớc (15 phút, 25 oC). Với hai đặc tính đó
ozon đƣợc coi là chất diệt khuẩn và khử độc thân
thiện với môi trƣờng. Mặt khác là chất oxi hóa mạnh
nên dùng ozon nồng độ cao và kéo dài làm hại phổi.
Tuy nhiên nhƣ vừa nêu, liều lƣợng cần để diệt khuẩn
là rất nhỏ (nồng độ nhỏ, thời gian ngắn) nên dùng
ozon trong gia đình không hoặc rất ít khi gây hại (ở
Mỹ, cho phép liều lƣợng ozon trong không khí là 0,1
ppm-8 giờ; 0,3 ppm-mƣời lăm phút/2 lần trong
ngày). Rất nghiên cứu về dùng ozon khử dƣ lƣợng
thuốc trừ sâu trong rau quả (dùng nƣớc ozon hóa) và
cả trong mật ong (dùng khí ozon) đã đƣợc công bố
và đều ghi nhận rằng trong nƣớc liều lƣợng ozon
(nồng độ nhân với thời gian) cần để khử độc là
không cao, chỉ một vài ppm-phút [3-5].
2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Khả năng của ozon trong việc loại bỏ vi sinh vật
(Coliform, tảo, nấm mốc) trong nƣớc và trong không
khí đƣợc xác định bằng cách quan sát trên hiển vi
quang học và bằng phƣơng pháp thử chuyên dụng
theo TCVN 6187-2:1996. Mức độ phân hủy một số
chất bảo vệ thực vật trong nƣớc ozon đƣợc xác định
bằng cách quan sát thời gian sống của động vật thử
và áp dụng định luật khử khuẩn Chick-Watson.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Nghiên cứu độ suy giảm hàm lượng thuốc trừ
sâu trong nước bằng cách quan sát thời gian sống
của cá chạch và áp dụng định luật khử khuẩn
Chick-Watson
Đã tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng của hai chất
bảo vệ thực vật hữu cơ chứa phospho là Ophatox
(hoạt chất: Fenitrothrion C9H12NO5PS) và hợp chất
hữu cơ chứa clor Fastax, Motox, Cyperkill... (hoạt
chất: Cypermethrin C22H19Cl2NO) lên thời gian sống
của động vật thí nghiệm là cá chạch.
Ophatox và Fastac đƣợc pha trong nƣớc với
nồng độ 56, 28, 14 và 4 ppm (thể tích) nhằm tìm
nồng độ thích hợp nhất cho các thí nghiệm. Sinh vật
thí nghiệm là cá chạch, khối lƣợng ~ 8-10 g, dài ~8-
10 cm. Thời gian sống của các con chạch trong các
dung dịch trên là từ 7-8 phút đến khoảng 120 phút
(hai giờ). Đã chọn nồng độ 4 ppm để thí nghiệm.
Mỗi lần thí nghiệm dùng ít nhất hai con để loại các
yếu tố ngẫu nhiên. Để đối chứng, đã chuẩn bị hai
bình dung tích ~4 lít, nồng độ ophatox 4 ppm; một
bình sục khí ozon trong thời gian 40 phút và một
bình không sục khí ozon. Khí ozon tạo ra từ máy
phát ozon công suất khoảng 300 mg O3/h. Khí đầu
vào là không khí. Để hòa tan ozon vào nƣớc, đã sử
dụng một đầu venturi (giảm áp suất) để hút hỗn hợp
không khí và ozon vào nƣớc. Ngoài ra, để so sánh đã
nghiên cứu cách loại bỏ thuốc trừ sâu bằng cách đun
sôi (100 oC) dung dịch chứa chúng.
Kết quả thí nghiệm đối với nƣớc pha ophatox
không xử lý và xử lý bằng ozon và bằng cách đun
sôi đƣợc thống kê trong bảng 1. Có thể thấy rằng với
dung dịch 4 ppm cá chết trong thời gian ~ hai giờ
rƣỡi, với dung dịch cùng nồng độ đó và đƣợc xử lý
ozon trong 40 phút, cá sống đƣợc trong 14 ngày
Bảng 1: Thời gian sống của cá chạch trong nƣớc chứa 4 ppm thuốc trừ sâu ophatox
đƣợc xử lý bằng ozon, bằng cách đun sôi nƣớc và không xử lý
Nồng độ ophatox (ppm) 4 Thời gian
sống tăng gấp
> 336 lần.
Thời gian sống
của cá chạch
Không xử lý ozon 2,5 giờ (150 phút)
Xử lý ozon Trên 14 ngày > 336 giờ hay > 20.000 phút)
Đun sôi (100 oC)
Kết quả đối với fastax gần tƣơng tự
TCHH, 55(1) 2017 Khả năng khử khuẩn và phân hủy
102
(336 giờ) (và còn sống tiếp), tức là thời gian sống
tăng ít nhất 134 lần. Đối với phƣơng pháp đun sôi và
trƣờng hợp thuốc trừ sâu fastax, kết quả là gần tƣơng
tự.
Tính nồng độ thuốc trừ sâu dựa theo định luật
khử khuẩn Chick-Watson. Định luật Chick-Winson
(1907) cho biết động học quá trình suy giảm số
lƣợng của các vi sinh vật và các chất hữu cơ dƣới tác
động của các tác nhân khử khuẩn. Nhƣ vậy định luật
Chick-Watson nối các tác nhân vật lý-hóa học với cơ
thể sống.
Định luật này có dạng:
kCteNtN 0)( hoặc kCt
N
tN
0
)(
ln
Trong đó N0: số lƣợng vi sinh vật ban đầu, N(t): số
lƣợng vi sinh tại thời điểm t, k: hệ số thực nghiệm
(tùy loại khuẩn và chất diệt khuẩn), C: nồng độ chất
diệt khuẩn (ppm, mg/lit), t: thời gian tƣơng tác. Đại
lƣợng D=Ct là tích số giữa nồng độ C và thời gian t
(tích C X t), đơn vị là mg/lit-phút. Tích D=Ct chính
là liều lƣợng tác nhân khử khuẩn, vi sinh. Tác nhân
khử vi sinh vật C là các tác nhân vật lý-hóa học nhƣ
nồng độ hóa chất, cũng có thể là cƣờng độ tia X hay
tia UV và cũng có thể là dòng điện, nhiệt độ.... Liều
lƣợng D = Ct luôn gắn với một yêu cầu hay một kết
quả cụ thể, thí dụ liều lƣợng tia X (tích của cƣờng độ
với thời gian) cần đủ để chụp ảnh X quang nhƣng
không gây hại cho ngƣời bệnh.
Trong thí nghiệm của chúng tôi, liều lƣợng thuốc
trừ sâu D=Ct đƣợc hiểu là liều gây chết sinh vật thử
và vì vậy đƣợc coi là không đổi D~const.
Trong nƣớc có nồng độ 4 ppm chất trừ sâu, các
con cá chạch chết sau 2,5 giờ (150 phút), tức là liều
lƣợng gây chết là D = 4 X 2,5 = 10 ppm-giờ.
Nƣớc nồng độ 4 ppm đƣợc xử lý ozon 40 phút,
cá chạnh sống 14 ngày (336 giờ) (vào thời điểm
dừng thí nghiệm, tức là cá thí nghiệm đƣợc coi là đã
chết, tuy nhiên thực tế cá vẫn sống tiếp).
Vì liều lƣợng làm cho cá chết là cố định, tức là
tích D=Ct không đổi vậy có thể viết:
4 (ppm) X 2,5 (giờ) = C (ppm) X 336 giờ. Trong đó
C(ppm) là nồng độ thuốc trừ sâu sau xử lý ozon, từ
đó có:
C=4 (ppm) X 2,5/336~0,03 ppm.
Nồng độ C = 0,03 ppm là nồng độ thuốc trừ sâu
trong nƣớc sau khi đƣợc xử lý ozon 40 phút, tức là
ozon đã làm giảm nồng độ thuốc trừ sâu 134 lần.
Nói cách khác sau khi sục ozon, nồng độ thuốc trừ
sâu bị loại bỏ là 4 (ppm) -0,03 (ppm) = 3,97 (ppm)
và tính theo phần trăm là: 3,97/4 = 0,9925 ~99 %
(độ suy giảm hai log).
Trong phép phân tích trên chúng tôi đã dùng
định luật Chick-Watson ở dạng đơn giản nhất, coi
các hệ số bằng 1. Nồng độ thuốc trừ sâu và thời gian
đƣợc chọn sao cho tránh các giá trị cực trị (0 và )
để có thể áp dụng tốt nhất định luật Chick-Watson.
Thí nghiệm đối với nƣớc chứa 4 ppm (fastax) và xử
lý bằng cách đun sôi cho kết quả tƣơng tự.
3.2. Ozon loại bỏ vi sinh vật trong nước và trong
không khí
Vi tảo là các loại tảo nhỏ mức hiển vi, đơn hoặc
đa bào, sống và phát triển mạnh trong nƣớc ngọt và
nƣớc mặn. Vi tảo là vi sinh vật nhân chuẩn, tự
dƣỡng, có các sắc tố quang hợp. Có nhiều loại vi
tảo, kích thƣớc của chúng từ vài cho đến đến cả trăm
m.
3.2.1. Thí nghiệm và kết quả quan sát hiển vi quang
học đối với các mẫu nước trước và sau xử lý ozon
Nƣớc ao đƣợc lấy tại Đình Làng Hậu Ái, xã Vân
Canh, Hoài Đức, Hà Nội. Nƣớc có màu xanh rêu
nhẹ. Nƣớc ao là nƣớc bề mặt điển hình với đặc điểm
là chứa nhiều vi sinh vật (vi tảo/micro-algae) và có ít
chất khoáng, ngoài ra trong nƣớc ao có nhiều chất
rắn lơ lửng (suspended solids-SS). Một bình nƣớc
đƣợc sục ozon thời gian 40 phút. Ngay sau khi sục,
nƣớc ngả từ mầu xanh lục nhẹ sang màu trắng đục
nhẹ. Đó là dấu hiệu cho thấy ozon đã phân hủy các
loại tảo xanh thƣờng có trong nƣớc ao. Chi tiết hơn,
hai mẫu nƣớc (trƣớc và sau khi sục ozon) đƣợc nhỏ
lên các tấm kính đã tiệt trùng và cho khô tự nhiên
(~4 giờ). Sau đó các mẫu đƣợc quan sát trên kính
hiển vi quang học số Dino-Lite AM-7013MZT4
(Mỹ) theo phƣơng pháp phản xạ với độ phóng đại
X420. Dễ dàng nhận thấy các chi tiết (gọi là “hạt”)
có kích thƣớc vài chục micromet màu sáng phân bố
trên nền đế thủy tinh (đen). Nhiều khả năng phần lớn
các “hạt” đó là các đám tích tụ của các vi tảo xanh
trong nƣớc ao, ngoài ra chất rắn lơ lửng trong nƣớc
cũng tạo thành một số hình thể (cặn) lẫn với các
“hạt” tảo xanh. Điều quan trọng là mật độ của các
“hạt” rất khác nhau trong hai mẫu: mẫu không xử lý
ozon (hình 1, giữa) có mật độ các “hạt” cao hơn
hàng vài chục lần so với mẫu qua xử lý ozon (hình
1, phải). Sự thay đổi đáng kể mật độ các “hạt” trong
hai mẫu khảng định vai trò của ozon trong việc loại
bỏ các vi tảo có sẵn trong nƣớc. Một số hình thể còn
lại trong mẫu đã xử lý ozon có thể do các hạt chất
rắn lơ lửng (SS) tạo ra. Hình 1 (trái) là bề mặt đế
thủy tinh (không có mẫu nƣớc), trên bề mặt thủy
tinh không thấy các chi tiết nào, điều đó chứng tỏ
mọi chi tiết xuất hiện trên ảnh giữa và ảnh bên phải
liên quan đến tảo và chất rắn lơ lửng có trong nƣớc.
Sử dụng hiển vi điện tử quét SEM và các kỹ thuật
hiển vi chuyên dụng (thí dụ nhuộm màu) sẽ cho các
chi tiết hơn nhƣ các loại tảo nào và các hạt chất rắn
TCHH, 55(1) 2017 Phạm Hoàng Nghị và cộng sự
103
lơ lửng gì. Song với mục tiêu nghiên cứu khả
năng phá hủy các chất hữu cơ trong đó có vi tảo của
ozon thì kết quả thí nghiệm trên đây là rõ và đủ.
Hình 1: Ảnh hiển vi quang học (theo chế độ phản xạ, độ phóng đại X420) của các mẫu nƣớc
chứa tảo vi xanh. Đế thuỷ tinh (trái); mẫu không qua xử lý ozon, mật độ các chi tiết lớn (giữa)
và mẫu qua xử lý ozon, mật độ các chi tiết giảm hàng chục lần (phải)
3.2.2. Ozon ngăn chặn sự phát triển của vi tảo
Vi tảo là tế bào tự dƣỡng có khả năng quang hợp
và vì vậy chúng có thể phát triển nhanh trong các
điều kiện thuận lợi trƣớc hết là đủ ánh sáng và oxi.
Hai bình nƣớc ao đã sục và không sục ozon đƣợc để
ở chỗ thoáng có ánh sáng mặt trời trong 7 ngày.
Trong bình không sục ozon, sau 2-3 ngày “phơi”
nắng, bằng mắt thƣờng có thể thấy sự bắt đầu của
quá trình phát triển các vi tảo, tạo thành các sinh
khối và bám lên thành bình và đáy bình với màu
xanh lục đặc trƣng của tảo (hình 2, trái). Trong bình
đã sục ozon, qua 7 ngày không quan sát thấy sự phát
triển của tảo (không thấy mọi dấu vết có màu xanh
lục), ngoại trừ một số cặn (chất răn lơ lửng SS) lắng
xuống đáy bình (hình 2, phải). Nhƣ vậy ozon hòa tan
trong nƣớc cùng gốc tự do *(OH) đã phá hủy các vi
tảo bằng cơ chế oxi hóa. Điều đặc biệt là nƣớc qua
xử lý ozon sau 7 ngày (và tới 20 ngày) các sinh khối
với mầu xanh lục đặc trƣng vẫn không quan sát thấy,
điều đó chứng tỏ ozon đã loại bỏ hầu nhƣ toàn bộ vi
tảo có trong nƣớc ao tức là diệt hết các mầm phát
triển của tảo.
Hình 2: Tảo xanh trong bình nƣớc ao phát triển
mạnh, tạo ra các màng khối màu xanh lục sau khi
bình nƣớc đƣợc phơi nắng 7 ngày (trái). Không thấy
dấu hiệu sống của tảo trong nƣớc ao đã đƣợc xử lý
ozon (phải). Điều kiện thí nghiệm nhƣ nhau.
Ảnh đƣợc chụp từ đáy bình chứa bằng máy ảnh
thông thƣờng
3.3. Khí ozon loại bỏ vi nấm mốc trên bánh mì và
cà chua
Vi nấm (mould) là vi sinh vật đơn hoặc đa bào,
có nhân chuẩn. Có hai dạng chính là nấm men
(yeast) và nấm mốc (nấm sợi). Trên rau quả hay
bánh mỳ nấm mốc (nấm sợi) là có hại. Cần lƣu ý, để
làm bánh mì cần có nấm men, nấm này tạo phản ứng
với cacbua hydrat tạo ra khí cacbonic làm nở bánh
mỳ. Một thí nghiệm trực quan và đơn giản chứng
minh khả măng diệt nấm trong không khí của ozon
nhƣ sau: đặt lát bánh mỳ, các loại quả quả (có vỏ)
trong môi trƣờng không khí chứa ozon và không có
ozon. Cần lau khô bề mặt mẫu (quả cà chua, cà tím)
để ozon tiếp xúc đƣợc với mẫu. Bánh mỳ giữ ở trạng
thái bình thƣờng (không cần sấy khô).
Hình 3: Thí nghiệm về tác dụng khử nấm mốc của
ozon trong không khí. Lát bánh mì và các loại quả
(đƣợc lau khô) đặt trong buồng dung tích khoảng 8
lít. Khí ozon đƣợc phun vào bình hai lần cách nhau 1
ngày, mỗi lần 30 phút. Các mẫu đƣợc xử lý ozon
không có dấu hiệu mốc sau một tuần (1,3). Các mẫu
đối chứng (không xử lý ozon) đều bị mốc (2,4),
riêng bánh mì bị mốc nặng (2). Sử dụng máy ozon
gia dụng sẵn có trên thị trƣờng
TCHH, 55(1) 2017 Khả năng khử khuẩn và phân hủy
104
Bánh mì và cà chua, cà tím đƣợc xử lý ozon hai
lần, mỗi lần 30 phút bằng một máy ozon gia dụng có
bán tại thị trƣờng. Các loại thực phẩm này không bị
nấm mốc sau 7 ngày thí nghiệm (hình 3, 1 và 3). Các
mẫu đối chứng (để trong không khí không xử lý
ozon) đều bị mốc, bánh mỳ bị mốc nặng (hình 3, 2
và 4). Các vi nấm mốc có trong không khí đã gây
nên mốc trên bề mặt mẫu thử (không xử lý ozon).
3.4. Khử Coliform và E. coli bằng ozon
Coliform tổng và E. coli là khuẩn đƣờng ruột có
trong hệ tiêu hóa của động vật máu nóng. Chỉ một số
loại E. coli là có hại. Tuy nhiên sự có mặt của chúng
là dấu hiệu cho biết nguồn nƣớc bị ô nhiễm (vì vậy
chúng đƣợc coi là khuẩn chỉ thị). Quy chuẩn kỹ
thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc sinh hoạt QCVN
02:2009/BYT quy định hàm lƣợng E. coli là 0 vi
khuẩn/100 ml và Coliform tổng số trong nƣớc sạch
đƣợc cho phép 50 vi khuẩn/100 ml. Chúng tôi đã xử
lý nƣớc ao đình làng Hậu Ái (Vân Canh, Hoài Đức,
Hà Nội) chỉ bằng cách sục ozon (không qua công
đoạn lọc). Kết quả thử nghiệm do Quatest 1 cung
cấp đƣợc trình bày trong bảng 2.
Bảng 2: Kết quả thử nghiệm tìm Coliform tổng và E. coli trong
nƣớc ao đình làng Hậu Ái, Vân Canh, Hoài Đức, Hà Nội trƣớc và sau xử lý ozon
Coliform
(MPN/100 ml)
E. coli
(MPN/100 ml)
Phƣơng pháp thử
Nƣớc chƣa xử lý ozon 4,6×103 2,4×103 TCVN 6187-2:1996
Nƣớc đã xử lý ozon (sục ozon 40 phút) 4,3×101 Không thấy
Độ suy giảm (hiệu quả η) 99 % ~100 %
Ghi chú: 1. Hồ sơ thử nghiệm: Quatest 1, No 2016/4320/TN8/01/02. Ngày nhận kết quả 22/11/2016 tại Hà Nội; 2. Mẫu
nƣớc đƣợc chuẩn bị ngày 16/11/2016, thời gian thử nghiệm tại Quatest 1 từ 16 đến 21/11/2016; 3. Độ suy giảm (hiệu
quả khử khuẩn): Lấy số khuẩn ban đầu (trƣớc khi xử lý) No trừ đi số khuẩn còn lại sau khi xử lý N rồi chia cho số
khuẩn ban đầu: η = (No-N)/No, %; 4. MPN: Most Probable Number (con số có xác suất cao nhất).
4. KẾT LUẬN
1. Nƣớc ozon hóa đã loại bỏ đáng kể thuốc trừ
sâu Ophatox (photpho) và Fastax (clo) nồng độ 4
ppm trong nƣớc, nhờ đó mà động vật thử nghiệm (cá
chạch) có thể tăng thời gian sống trong môi trƣờng
này từ 2,5 giờ lên trên 336 giờ (trên 134 lần). Áp
dụng định luật khử khuẩn Chick-Watson cho thấy
trong trƣờng hợp này xử lý ozon loại bỏ đƣợc 99 %
dƣ lƣợng thuốc trừ sâu: từ 4 ppm xuống 0,03 ppm.
2. Quan sát ảnh hiển vi quang học cho thấy ozon
loại bỏ mạnh vi tảo xanh sống trong nƣớc ao. Ozon
hóa ngăn chặn sự phát triển của vi tảo: trong nƣớc ao
chƣa xử lý ozon, vi tảo phát triển mạnh tạo thành các
sinh khối màu xanh lục sau bảy ngày trong điều kiện
đủ ánh sáng và oxi, trong khi đó trong mẫu đối
chứng (nƣớc đã xử lý ozon) sinh khối chứa vi tảo
hoàn toàn không xuất hiện. Điều đó chứng tỏ ozon
đã loại bỏ các “mầm” vi tảo trong nƣớc.
3. Khí ozon nồng độ thấp (~0,3 ppm) loại bỏ
đƣợc nấm mốc (nấm sợi) trên bề mặt bánh mỳ, quả
cà chua và quả cà tím và ngăn sự phát triển của
chúng ít nhất trong 7 ngày thí nghiệm. Lớp nƣớc
bám lên rau quả có bề mặt ƣớt (rau muống, hành
lá...) ngăn khí ozon tiếp xúc với rau nên làm giảm
hiệu quả chống mốc của khí ozon.
4. Kết quả thử nghiệm Coliform và E. coli các
mẫu nƣớc ao đình làng Hậu Ái (Hoài Đức) trƣớc và
sau xử lý ozon cho thấy ozon đã loại bỏ đƣợc 100 %
E. coli và 99 % Coliform tổng trong nƣớc ao tù
thuộc ngoại thành Hà Nội. Phép thử đƣợc tiến hành
tại Quatest 1 (Hà Nội) tháng 11/2016.
5. Các thí nghiệm trong nghiên cứu này là rất
trực quan và rất rõ vì vậy đáng tin cậy. Hơn nữa điều
kiện thí nghiệm đơn giản cho nên mọi gia đình có
thể tự tiến hành.
Lời cảm ơn. Các tác giả chân thành cảm ơn TS.
Đặng Việt Hưng, Trung tâm Nghiên cứu Vật liệu
polyme, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã thực
hiện kỹ thuật hiển vi số.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. EPA (US), Guidance Alternative Manual
Disinfectants and Oxidants Federal Register, June,
2001, FDA (US).
2. R. James, J. Ellis, A. Duehl et al. The Potential for
Using Ozone to Decrease Pesticide Residues in
Honey Bee Comb, Agricultural Science, 1(1), 1-16
(2013).
3. Bozena Lozowicka, Magdalena Jankowska, Izabela
Hrynko and Piotr Kaczynski. Removal of 16 pesticide
residues from strawberries by washing with tap and
ozone water, ultrasonic cleaning and boiling,
Environ. Monit Assess, Environmental Monitoring
and Assessment, Springer (2016).
TCHH, 55(1) 2017 Phạm Hoàng Nghị và cộng sự
105
4. Masahiko Tamaki and Hiromi Ikeura. Removal of
Residual Pesticides in Vegetables Using Ozone
Microbubbles, Chapter 6, Book: Pesticides-Recent
Trends in Pesticide Residue Assay Harriette Chick,
An Investigation of the law of Disinfection, The
Journal of Hygiene, 8(1), 92-158 (2012).
5. Ikeura H., Kobayashi F., Tamaki M. Removal of
residual pesticides in vegetables using ozone
microbubbles, J. Hazard Mater., 186(1), 956-9
(2011).
Liên hệ: Nguyễn Hoàng Nghị
Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội
Số 1, Đại Cồ Việt, Quận Hai Bà Trƣng, Hà Nội
E-mail: nghi.bachkhoa@gmail.com.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- 9761_36359_1_sm_652_2085673.pdf