Báo cáo bao bì: vật liệu bao bì sinh học từ tinh bột

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM



Tp. Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2014
TIỂU LUẬN
BAO GÓI THỰC PHẨM
ĐỀ TÀI: VẬT LIỆU BAO BÌ SINH HỌC TỪ
TINH BỘT
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
DANH SÁCH NHÓM
TT Sinh viên Mã số sinh viên
1 Nguyễn Mộng Duy 10050941
2 Nguyễn Trường Duy 11318241
3 Hồ Thị Khánh Linh 10050851
4 Mộc Tuấn Minh 10250371
5 Trần Thị Nhung 10049761
6 Nguyễn Vũ Phương Quang 10235561
7 Từ Quốc Thái 10035821
8 Lê Phượng Thy 10046671
MỤC LỤC
1. Tổng quan về bao bì từ vật liệu sinh học 1
1.1 Lịch sử 1
1.2 Phân loại 2
1.3 Đặc điểm, tính chất của các loại bao bì sinh học 2
1.3.1 Đặc điểm chung của bao bì sinh học 2
1.3.2 Đặc điểm riêng 2
1.4 Yêu cầu, tiêu chuẩn vật liệu bao bì sinh học 3
2. Vật liệu bao bì sinh học từ tinh bột 4
2.1 Tổng quan về tinh bột 4
2.1.1 Đặc điểm, hình dạng và kích thước của tinh bột 4
2.1.2 Cấu trúc của hạt tinh bột 5
2.1.3 Thành phần hóa học của tinh bột 6
2.1.4 Một số tính chất của tinh bột 11
2.1.5 Vai trò và ứng dụng của tinh bột trong công nghiệp thực phẩm và một số
ngành khác: 13

2.1.6 Nguồn thu nhận tinh bột 14
2.2 Vật liệu bao bì từ tinh bột 15
2.2.1 Polyactic acid (PLA) 15
2.2.2 Polyhydroxyalkanoates (PHA) 28
2.2.3 Thermoplastic starch (TPS) 33
3. Các công trình nghiên cứu về vật liệu bao bì từ tinh bột, nguyên liệu khác. .38
3.1 Bao bì tự hủy làm từ nhựa và tinh bột 38
3.2 Bao bì làm từ vỏ trái cây 38
3.3 Bao bì làm từ tinh bột đậu nành 39
3.4 Vật liệu bao gói có tác dụng kháng vi sinh vật trong các sản phẩm thịt 39
3.5 Màng bao polysaccharide 39
3.6 Màng bao có nguồn gốc từ carbohydrate 40
3.7 Màng bao có nguồn gốc từ cellulose 40
3.8 Màng bao bì chống nấm móc cho các sản phẩm tinh bột 40
3.9 Màng bao tổng hợp từ tinh bột ngô và chitosan 41
4. Tương lai, hướng phát triển 41
5. Kết luận 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO 43
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
1. Tổng quan về bao bì từ vật liệu sinh học
1.1 Lịch sử
Theo những kết luận của các nhà khoa học thì từ thời tiền sử, những con
người đầu tiên trên trái đất đã tìm cách bảo tồn những thức ăn dư thừa mà họ thu
thập được trong quá trình săn bắn, câu cá trong thời gian lâu nhất có thể để chuẩn bị
tốt cho bất kỳ sự thiếu lương thực trong tương lai. Họ đã sử dụng lá cây, vỏ cây và
da động vật để lưu trữ thực phẩm của họ.
Dần dần, con người bắt đầu biết sử dụng đất nung để chứa chất lỏng. Những
bao bì cổ xưa như chậu bằng đất nung và túi da ngày nay vẫn còn trong các viện
bảo tàng khảo cổ học và cổ sinh học. Điều đó đã chứng minh sự ra đời rất sớm và
tầm quan trọng của bao bì đối với đời sống cổ xưa của tổ tiên chúng ta. Mặc dù

hình thức ban đầu của bao bì rất thô sơ, nhưng cũng khẳng định tính hữu dụng của
nó.
Trải qua nhiều thế kỷ, qua những sản phẩm khảo cổ của các nền văn minh cổ
xưa để lại, chúng ta nhận thấy các sản phẩm chứa đựng dần dần có những bước tiến
vượt bậc, đưa những chủng loại bao bì tiến gần đến với những tác phẩm nghệ thuật
hơn so với vật dụng thông thường. Thực tế, chúng là những sản phẩm tiền nhiệm
cho sản phẩm bao bì hiện nay. Mặc dù cải tiến kỹ thuật rất ít, nhưng các bộ sưu tập
gốm và thủy tinh thổi có ở các bảo tàng ngày hôm nay chứng minh mức độ quan
trọng mà bao bì mang lại và trở thành công cụ không thể thiếu trong đời sống hàng
ngày của con người.
Trong thời Trung cổ, thùng gỗ đã trở thành loại bao bì được sử dụng thường
xuyên nhất để bảo quản hàng hoá. Chúng được sử dụng để lưu trữ tất cả các loại
chất rắn và chất lỏng, bảo vệ chúng khỏi ánh sáng, nhiệt độ và độ ẩm. Thế mạnh của
bao bì gỗ là sử dụng khi vận chuyển hàng hóa trên những con đường khó đi và
đường biển. Bao bì thùng gỗ ra đời cũng làm cho ngành công nghiệp bao bì ở châu
Âu thực sự cất cánh. Phạm vi rộng lớn của sản phẩm làm sẵn có cho người tiêu dùng
mang lại một thay đổi trong lối sống, cung cấp cho người tiêu dùng nhiều sự lựa
chọn hơn và cho phép nền thương mại phát triển.
Năm 1920, các sáng chế của giấy bóng kính trong suốt đánh dấu sự bắt đầu
của thời đại về nhựa, các túi nhựa đầu tiên được sử dụng cho bao bì được phát hiện
vào năm 1933. Còn túi nhôm lát mỏng được phát minh ra để sử dụng cho các sản
phẩm thuốc và dược phẩm.
Ngày nay, các dạng bao bì plastic, nhôm thiếc được sử dụng rộng rãi do các đặc
tính của chúng ( độ bền cơ lý cao, tiện lợi,…). Tuy nhiên các loại bao bì này cần tốn
nhiều chi phí cho việc phân loại, xử lý, tái chế sau sử dụng, đặc biệt là chúng không
thân thiện với môi trường. Và bao bì sinh học được tạo ra để khắc phục những vấn
đề trên.
Nhóm 3
1
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

1.2 Phân loại
Bao bì sinh học có nguồn gốc từ các nguyên liệu tự nhiên, chia thành 3 loại sau:
- Polyme được tách trực tiếp từ các nguồn tự nhiên (chủ yếu là thực vật) ví dụ
như các polysaccarit (tinh bột, xenluloza) và protein (như casein, gluten của
bột mì)
- Polyme được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học từ monome. Ví
dụ, vật liệu polylactat là một polyeste sinh học được polyme hóa từ monome
axit lactic. Các monome này được sản xuất nhờ phương pháp lên men các
cacbonhydrat tự nhiên.
- Polyme được sản xuất nhờ vi sinh vật hoặc vi khuẩn cấy truyền gen. Vật liệu
polyme sinh học điển hình nhất trong trường hợp này là polyhydroxy -
alkanoat; chủ yếu là polyhydroxybutyrat (HB) và copolyme của HB và
hydroxy- valerat (tên thương mại là biopol).
1.3 Đặc điểm, tính chất của các loại bao bì sinh học
1.3.1 Đặc điểm chung của bao bì sinh học
Ưu đim:
- Bảo vệ môi trường.
- Tận dụng các nguồn tài nguyên thực vật.
- Có khả năng tái chế cao.
- Hạn chế tối đa kinh phí để xử lý bao bì.
- An toàn hơn với thực phẩm và sức khỏe con người.
Nhưc đim:
- Khả năng được sử dụng rộng rãi rất thấp khi bao bì plastic đã trở thành một
vật liệu mang tính truyền thống lâu đời.
- Phạm vi sử dụng h{p hơn so với bao bì plastic.
- Khả năng in ấn, độ bền, độ d|o của bao bì sinh học còn thua kém so với bao
bì plastic.
1.3.2 Đặc điểm riêng
a. Polymer tự nhiên
Từ cellophane: có độ trong, sáng vì vậy được dùng nhiều dưới dạng cửa sổ

cho các túi và hộp carton, cũng như để bao gói bên ngoài các hộp quà.
- Cellophane có tính trong suốt, độ bóng bề mặt cao.
- Tính bền cơ học kém như lực xé, kéo, có thể rách dễ dàng khi có một vết cắt.
- Không có độ cứng vững.
Nhóm 3
2
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
- Không thể hàn dán nhiệt, cellophane phủ nitrocellulose nhằm mục đích hàn
dán nhiệt khi ghép mí và tăng tính chống thấm khí.
- Tạo nếp gấp một cách dễ dàng.
- Giá thành cao.
Từ chitosan: trong thực tế người ta đã sử dụng để chứa đựng, bảo quả các loại ra
quả như đào, dưa chuột, đậu, quả kiwi…
- Dễ phân hủy sinh học.
- Vỏ tôm phế liệu là nguồn nguyên liệu rất dồi dào, r|, có sẵn quanh năm.
- Tận dụng được việc sử dụng phế thải trong chế biến thủy sản để bảo quản
thực phẩm.
b. Polymer tổng hp
Polyme polyhydroxyalkanoat (PHA) làm từ công nghệ vi sinh có đặc tính tạo
màng tuyệt vời. PHA được sản xuất ra có tính chất gần giống với nhựa PE,
polypropylen (PP) hoặc polyeste (PET). PHA dễ bị phân hủy trong đất, bền với
nước và dễ được chế biến theo tiêu chuẩn chế biến chất d|o thông thường.
Các polyhydroxy butyrat (PHB) tạo ra vật liệu cứng chắc còn polyhydro
xyvalerat (PHV) lại có độ d|o dai. Một số tính chất đặc điểm của PHB: đặc tính d|o
đàn hồi, chịu nhiệt, bị phân hủy sinh học (phân hủy hoàn toàn bởi vi sinh vật),
không có độc tố, có thể được sản xuất từ những nguồn có thể tái tạo.
1.4 Yêu cầu, tiêu chuẩn vật liệu bao bì sinh học
Bao bì sinh học là sản phẩm từ nguyên liệu tự nhiên. Bao bì sinh học phải
đáp ứng được các tiêu chuẩn như:
- Tính chống thấm (nước).

- Có thể đóng dấu và in ấn dễ dàng.
- Đặc tính quang học.
- Kháng nhiệt và hóa chất.
- Tính đàn hồi, co dãn.
- • định, thân thiện với môi trường.
- Tính tiện dụng
Với các bao bì dùng để bao gói nông sản thì cần thêm đặc tính thông khí tốt.
Ngoài ra còn phải đáp ứng các quy định của nhà nước hiện hành về bao bì thực
phẩm, tương tác giữa bao bì và thực phẩm phải đảm bảo chất lượng và an toàn thực
phẩm.
Nhóm 3
3
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
2. Vật liệu bao bì sinh học từ tinh bột
2.1 Tổng quan về tinh bột
2.1.1 Đặc điểm, hình dạng và kích thước của tinh bột
Tinh bột tiếng Hy Lạp là amidon, công thức hóa học: (C
6
H
10
O
5
)
n
là một
polysaccharide carbohydrates chứa hỗn hợp amylose và amylopectin. Tinh bột là
polysaccharide chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh bột cũng có trong
các loại củ như khoai tây, sắn, củ mài. Một lượng tinh bột đáng kể cũng có trong các
loại quả như quả chuối, sa kê và nhiều loại rau trong đó xảy ra sự biến đổi thuận
nghịch từ tinh bột thành đường glucose phụ thuộc vào quá trình chín và chuyển hóa

sau thu hoạch. Điều này có ảnh hưởng quan trọng tới chất lượng của sản phẩm thu
được.
Các polysaccharide dự trữ thường có mặt trong thực vật dưới dạng không hòa
tan trong nước, do đó có thể tích tụ một lượng lớn trong tế bào mà vẫn không ảnh
hưởng tới áp suất thẩm thấu. Tinh bột là một trong số những polysaccharide dự trữ
quan trọng nhất và cũng được tích lũy một lượng lớn trong giới thực vật. Trong mọi
cây – từ cây tảo bậc thấp cho đến một số cây thượng đẳng chủ yếu là hai lá mầm,
các glucid vốn được tạo ra ở lục lạp do quá trình quang hợp đều nhanh chóng
chuyển thành tinh bột. Tinh bột ở mức độ này gọi là tinh bột đồng hóa, rất linh động
nên có thể được sử dụng ngay trong quá trình trao đổi chất hoặc có thể được chuyển
thành tinh bột dự trữ ở trong hạt, quả củ, rễ thân và b{ lá.
Có thể chia tinh bột thực phẩm thành ba hệ thống:
- Hệ thống tinh bột của các hạt cốc.
- Hệ thống tinh bột của các hạt họ đậu.
- Hệ thống tinh bột của các loại củ.
Nhìn bề ngoài, tinh bột là một thể bột mịn màu trắng bao gồm từ nhiều hạt rất
nhỏ. Hình dáng, cấu tạo và kích thước của các hạt này khác nhau và rất đặc trưng
cho từng loại cây.
Nhóm 3
4
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
Bảng 2.1: Đặc điểm của một số hệ thống tinh bột
Nguồn
Kích thước
hạt (nm)
Hình dáng
Hàm lượng
amylose (%)
Nhiệt độ hồ
hóa (

0
C)
Hạt ngô 10-30
Đa giác hoặc
Tròn
25 67-75
Lúa mì 5-50 Tròn 20 56-80
Lúa mạch đen 5-50 46-62
Đại mạch 5-40 Bầu dục 68-90
Yến mạch 5-12 Đa giác 55-85
Lúa 2-10 Đa giác 13-35 70-80
Đậu đỗ 30-50 Tròn 46-54 60-71
Kiều mạch 5-15 Tròn d{p
Chuối 5-60 Tròn 17
Khoai tây 1-120 Bầu dục 23 56-69
Khoai lang 5-50 Bầu dục 20 52-64
Sắn 5-35 Tròn
Dong riềng 10-130 Bầu dục 38-41
Hạt tinh bột của tất cả hệ thống nêu trên hoặc có dạng hình tròn, hình bầu
dục, hay hình đa giác. Hạt tinh bột khoai tây lớn nhất và bé nhất là hạt tinh bột thóc.
Kích thước các hạt khác nhau dẫn đến những tính chất cơ lí khác nhau như
nhiệt độ hồ hoá, khả năng hấp thụ xanh metylen Có thể dùng phương pháp lắng
để phân chia một hệ thống tinh bột ra các đoạn có kích thước đồng đều để nghiên
cứu.
Hình dáng thành phần hóa học và những tính chất của tinh bột phụ thuộc vào
giống cây, điều kiện trồng trọt và quá trình sinh trưởng của cây… Hàm lượng tinh
bột có trong các loại cây khác nhau và có thể thay đổi tùy theo thời tiết, mùa vụ, thổ
nhưỡng…
2.1.2 Cấu trúc của hạt tinh bột
Cấu tạo bên trong của vi hạt tinh bột khá phức tạp. Vi hạt tinh bột có cấu tạo

lớp, trong mỗi lớp đều có lẫn lộn các amylose dạng tinh thể và amylopectin sắp xếp
theo phương hướng tâm.
Nhóm 3
5
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
Năm 1965 nhờ phương pháp kính hiểm vi điện tử và nhiễu xạ tia X người ta
thấy rằng trong hạt tinh bột “nguyên thủy”, các chuỗi polyglucoside của amylose và
amylopectin tạo thành xoắn ốc với ba gốc glucose một vòng. Trong tinh thể của hạt
ngũ cốc, các phân tử có thể có chiều dài từ 0,35 – 0,7 µm, trong khi đó chiều dày
của một lớp ở hạt tinh bột là 0,1 µm. Hơn nữa, các phần tử lại sắp xếp theo phương
hướng tâm nên các mạch glucoside của các polysaccharide phải ở dạng gấp khúc
nhiều lần.
Các mạch polysaccharide sắp xếp theo hướng tâm tạo ra độ tinh thể: Các
mạch bên của một phân tử amylopectin này nằm xen giữa các mạch bên của phân tử
kia. Điểm khác ở đây là phân tử amylose phân bố chủ yếu ở trung tâm hạt và cũng ở
dạng gấp khúc.
Ngoài cách sắp xếp bên trong như vậy, mỗi hạt tinh bột còn có vỏ bao phía
ngoài. Đa số các lớp bên trong, chứa ít ẩm hơn và bền đối với các tác động bên
ngoài. Trong hạt tinh bột có lỗ xốp nhưng không đồng đều. Vỏ hạt tinh bột cũng có
lỗ nhỏ do đó các chất hòa tan có thể xâm nhập vào trong bằng con đường khuếch tán
vỏ.
2.1.3 Thành phần hóa học của tinh bột
Tinh bột không phải một hợp chất đồng thể mà gồm hai polysacchariede khác
nhau: amylose và amylopectin. Tỉ lệ amylose/amylopectin xấp xỉ ¼. Trong tinh bột
loại nếp (gạo nếp hoặc ngô nếp) gần như 100% là amylopectin. Trong tinh bột đậu
xanh, dong riềng hàm lượng amylose chiếm trên dưới 50%. Các chất này khác hẳn
nhau về nhiều tính chất lý học và hóa học.
Nhóm 3
6
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

a. Thành phần cấu trúc của amylose
Amylose là một polyme mạch thẳng của gluco se. Amylose là một trong
hai thành phần của tinh bột, thành phần còn lại là amylopectin. Amylose không tan
được trong nước.
Các nguyên tử cacbon trong phân tử glucose được đếm bắt đầu từ nguyên tử
cacbon trong nhóm chức aldehyd (C=O). Trong phân tử amylose, nguyên tử C-1
trên phân tử glucose thứ nhất liên kết với nguyên tử C-4 của phân tử glucose tiếp
Nhóm 3
7
Hình 2.1: Cấu tạo của hạt tinh bột
Hình 2.2: Cấu trúc một phần đại diện của amylose
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
theo, gọi là liên kết α(1→4). Kiểu liên kết này tạo ra chuỗi mạch chứa hàng nghìn
đơn vị glucoza. Các liên kết α(1→4) tạo nên cấu trúc xoắn ốc. Trong công thức cấu
tạo của amyloza, số đơn vị glucose thường trong khoảng từ 300 đến 3000, thông
thường là hàng nghìn. Mỗi vòng xoắn ốc chứa sáu monome glucose.
Tinh bột chứa nhiều amylose thì khó bị phân huỷ hơn tinh bột nhiều
amylopectin. Amyloza chiếm khoảng 30% khối lượng tinh bột, tuỳ theo loài thực
vật. Enzym amylase phân huỷ tinh bột thành các phân tử maltotrio se và malto se.
Các phân tử iôt chiếm gọn các vòng xoắn ốc trong cấu trúc amylose, do đó
làm thay đổi sự hấp thụ màu của tinh bột. Vì vậy, có thể nhận biết amylose trong
tinh bột bằng cách pha một lượng nhỏ dung dịch iôt màu vàng. Nếu tinh bột chứa
amylose thì sẽ quan sát được màu xanh thẫm. Cường độ màu có thể đo bằng dụng cụ
đo màu (colorimeter).
Phản ứng với iot
Khi tương tác với iot, amylose cho phức màu xanh đặc trưng. Iot có thể coi là
thuốc thử đặc hiệu để xác định hàm lượng amylose trong tinh bột bằng phương pháp
trắc quang.
Phản ứng này được Stromaye phát minh năm 1812. Tác nhân hoạt động là HI
hoặc iodua. Iot tinh khiết trong clorofoc không cho màu xanh khi thêm vào tinh bột

hoặc amylose. Acid và một số muối KI, Na
2
SO
4
tăng cường độ phản ứng,
cloranhydrat và một vài chất khác kìm hãm phản ứng này.
Để phản ứng được với iot phân tử amylose phải ở dạng vòng hoặc xoắn ốc.
Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose không cho phép phản ứng với iot vì không tạo
được một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh.
Amylose với thể hình xoắn ốc hấp thụ được 26% khối lượng iot tương ứng
với mỗi vòng xoắn ốc một phân tử iot. Phản ứng xảy ra dễ dàng khi amylose khô với
hơi iot, cũng như khi dung dịch amylose với dung dịch iot. Nước không phải là yếu
tố cần thiết nếu amylose đã có cấu hình không gian thích hợp để tạo phức. Như vậy
vai trò của nước là để hồ hóa tinh bột, để cho các phân tử amylose và iot chuyển
động được tự do và tạo điều kiện cho việc hình thành cấu hình xoắn ốc được dễ
dàng.
Nhóm 3
8
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
Trong phức, trục của mạch polyiot trùng với trục của xoắn ốc. Phức amylose-
iot bền được là do tương tác của các ngẫu cực cảm ứng vốn tạo ra nhờ các đơn vị
glucose trong xoắn ốc và mạch polyiot.
Phản ứng tạo phức của amylose
Amylose còn có khả năng tạo phức với một số lớn các hợp chất hữu cơ có
cực và có độ hòa tan khác trong nước cũng như với các hợp chất không cực kiểu
cacbuahydro loại parafin và cacbuahydro vòng như rượu izoamilic, rượu butanol và
isopropanol, các xeton thấp mạch thẳng, các acid béo kiểu steanic và oleic, các
netroparafin, các rượu vòng và các phenol, các ete mạch thẳng và mạch vòng.
Nghiên cứu phức của amylose với butanol người ta thấy rằng butanol cũng
chiếm vị trí trong xoắn ốc tương tự như phân tử iot, nghĩa là cũng chiếm vị trí theo

hướng dọc xoắn ốc.
Nghiên cứu phức của acid béo với amylose người ta cũng thấy acid béo được
bố trí trong xoắn ốc một cách tương tự như iot và butanol. Số gốc glucose phản ứng
với một phân tử acid lauric, panmitic và oleic là 17,6; 22,5 và 25. Nếu chiều dài của
một vòng xoắn ốc là 8A thì các số trên rõ ràng là tỷ lệ với chiều đã giãn hoàn toàn
của acid lauric, panmitic và oleic là 19A, 24A, và 27A.
Phức của amylose với các hợp chất tạo phức tương đối không tan trong nước
và dễ dàng bị kết tủa khi để yên dung dịch. Các phức đã sấy khô thường rất bền
vững và không thể kéo các chất tạo phức ra bằng các dung môi là cacbuahydro hoặc
dioxin khan.
Tuy nhiên các dung môi có chứa nước như dioxin-80% hoặc methanol 80%
thì lại kéo được các tác nhân tạo phức ra một cách dễ dàng.
Sự thái hóa của amylose
Hiện tượng tinh bột đã được hồ hóa chuyển trở về trạng thái hạt ban đầu gọi
là hiện tượng thái hóa. Hiện tượng thoái hóa là kết quả của sự tạo thành liên kết
hydro giữa các phân tử amylose vừa có nhóm hydroxyl vừa có nhóm tiếp nhận
hydro giữa các phân tử mạch đã giãn thường định hướng với nhau dễ dàng và tự do
hơn giữa các phân tử amylopectin cứng nhắc. Do sự thoái hóa gần như chỉ liên quan
với amylose.
Quá trình thoái hóa bao gồm 3 giai đoạn:
- Đầu tiên các mạch được uốn thẳng lại.
- Tiếp đến vỏ hydrat bị mất và các mạch được định hướng.
- Cuối cùng là sự tạo thành liên kết hydro giữa các nhóm hydroxyl của
amylose
Nhóm 3
9
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
Như vậy trong dung dịch phân tử amylose có một số cấu hình xoắn ốc là
dạng bền vững. Người ta cho rằng trong dịch có tồn tại cân bằng sau:
Liên hợp xoắn ốc  cấu hình xoắn ốc  cấu hình thẳng  liên hợp các

mạch thẳng.
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ thoái hóa. Tốc độ thoái hóa tăng lên
cùng với sự giảm nhiệt độ và đạt cực đại khi pH = 7 và sẽ giảm khi tăng hoặc giảm
pH. pH cao hơn 10 sự thoái hóa không xảy ra, còn khi pH thấp hơn 2 thì tốc độ vô
cùng bé.
Sunfat magie làm tăng tốc độ thoái hóa, nhưng khi nồng độ sunfat magie là
13% thì tinh bộ khoai tây hoàn toàn không bị kết tủa trong 5 phút
[2]
b. Thành phần cấu trúc của amylopectin
Amylopectin có mạch phân nhánh do các gốc α-D-glucozit kết hợp với nhau
bằng liên kết α-1,4-glucozit, còn ở điểm phân nhánh thì bằng liên kết α-1,6-glucozit.
Mối liên kết nhánh này làm cho phân tử
cồng kềnh hơn, chiều dài của chuỗi mạch nhánh này khoảng 25-30
đơn vị glucoza. Phân tử amylopectin có thể chứa tới 100000 đơn vị glucoza. Trong
khi đó, amylose có rất ít liên kết α-1,6 glycosid nên bị phá hủy chậm hơn và có tỉ
trọng cao hơn.
Sự khác biệt giữa amylose và amylopectin không phải luôn luôn rõ nét. Bởi ở
các phân tử amylose cũng thường có một phần nhỏ phân nhánh do đó cũng có
những tính chất giống như amylopectin.
Nhóm 3
10
Hình 2.3: Cấu trúc một phần đại diện của amylopectin
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
2.1.4 Một số tính chất của tinh bột
a. Tính hòa tan
Ở nhiệt độ thường tinh bột không hòa tan trong nước, tinh bột cũng không
hòa tan trong ete, rượu, sunfua cacbon, clorofoc… Tinh bột hòa tan trong môi
trường kiềm tốt hơn là trong môi trường trung tính hoặc acid vì kiềm có tác dụng ion
hóa từng phần do đó làm cho phân tử polysaccharide hydrat hóa tốt hơn.
Amylose mới tách từ tinh bột có độ hòa tan cao song không bền nên nhanh

chóng bị thoái hóa trở nên không hòa tan trong nước. Amylopectin khó tan trong
nước ở nhiệt độ thường mà chỉ tan trong nước nóng.
Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn là một dung môi tốt để tăng hiệu quả
thu hồi tinh bột.
b. Tính hấp thụ của tinh bột
Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất bị hấp thụ thì bề
mặt trong và ngoài của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong quá trình bảo quản, sấy
và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này. Các ion liên kết với tinh bột
thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. Khả năng hấp thụ của các loại
tinh bột phụ thuộc cấu trúc bên trong của hạt và khả năng trương nở của chúng.
c. Sự trương nở và sự hồ hóa tinh bột
Khi hòa tan tinh bột vào nước thì có tăng thể tích hạt do sự hấp thụ nước làm
cho hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương nở của
hạt tinh bột. Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi ngâm vào
nước như sau: tinh bột bắp 9,1%, tinh bột khoai tây 12,7%, tinh bột mì 28,4%.
Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxi hóa
khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa. Phần lớn tinh bột bị hồ hóa
khi nấu và trạng thái trương nở được sử dụng nhiều hơn ở trạng thái tự nhiên. Các
biến đổi hóa lí khi hồ hóa như sau: hạt tinh bột trương lên, tăng độ trong suốt và độ
nhớt, các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hòa tan và sau đó tự liên hợp với nhau để
tạo thành gel. Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm mà là một khoảng nhiệt độ
nhất định. Tùy điều kiện hồ hóa như nhiệt độ, nguồn gốc tinh bột, kích thước hạt và
pH mà nhiệt độ phá vỡ và trương nở của tinh bột biến đổi một cách rộng lớn.
Nhóm 3
11
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
Bảng 2.2: Nhiệt độ hồ hóa của một số loại hạt tinh bột
Tinh bột tự nhiên Nhiệt độ hồ hóa (t
0
C)

Ngô 62-73
Ngô nếp 62-72
Lúa miến 68-75
Lúa miến nếp 67-74
Gạo 68-74
Lúa mì 59-62
Sắn 52-59
Khoai tây 59-70
d. Độ nhớt của hồ tinh bột
Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh hưởng đến chất
lượng và kết cấu của nhiều sản phẩm thực phẩm đó là độ nhớt và độ d|o. Phân tử
tinh bột có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân
tử tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ dính,
độ d|o và độ nhớt cao hơn. Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch tinh
bột là đường kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt phân tán, đặc tính bên
trong của tinh bột như kích thước, thể tích, cấu trúc, và sự bất đối xứng của phân tử.
Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, tác nhân oxi hóa, các thuốc thử phá hủy liên kết
hydro đều làm cho tương tác của các phân tử tinh bột thay đổi do đó làm thay đổi độ
nhớt của dung dịch tinh bột.
e. Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel
Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tương tác nhau và sắp
xếp lại một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng 3 chiều. Để
tạo được gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa phải, phải được hồ
hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó được để nguội ở trạng thái
yên tĩnh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết hydro tham gia, có thể nối trực tiếp
các mạch polyglucozit hoặc gián tiếp qua phân tử nước.
Nhóm 3
12
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ thoát

ra, gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở lạnh đông rồi
sau đó cho tan giá.
2.1.5 Vai trò và ứng dụng của tinh bột trong công nghiệp thực phẩm và một số
ngành khác:
a. Thực phẩm
Tinh bột là nguồn nguyên liệu r| tiền được sử dụng nhiều trong các ngành
công nghiệp, nhất là công nghiệp thực phẩm, ngoài ra tinh bột còn được dùng trong
công nghiệp sản xuất bao bì do có tính thân thiện với môi trường nên đang được sử
dụng để nhằm chống lại sự ô nhiễm môi trường do các bao bì làm từ các nguyên liệu
hóa thạch gây ra. Tinh bột có thể được sử dụng ở dạng tự nhiên hay dạng đã hồ hóa.
Nó là thành phần chính, tạo độ đặc, độ chắc cho một số sản phẩm như các loại bánh.
Ngoài ra, tinh bột còn là chất kết dính trong các sản phẩm thịt chế biến, và thực
phẩm ép đùn. Tinh bột tạo độ đục cho nhân bánh dạng kem (cream filling), và tạo độ
bóng cho các loại hạt. Nó là tác nhân chảy trong các loại bột dùng để nướng bánh, là
chất làm bền bọt cho các loại k{o d|o và soda; là chất tạo gel trong các loại k{o gum
và thực phẩm mềm d|o (yieldings). Bên cạnh đó, tinh bột cũng là tác nhân tạo hình
trong các sản phẩm thịt và thức ăn cho vật nuôi trong nhà; là chất ổn định trong các
sản phẩm đồ uống, dùng để trang trí các món salad, làm đặc các loại nước thịt, nhân
bánh và xúp. Trong đó, nguồn tinh bột từ ngũ cốc được sử dụng nhiều nhất, đặc
biệt trong ngành công nghiệp sản xuất rượu bia và ngành công nghiệp sản xuất các
loại đường như glucose, fructose, maltose và dextrin.
b. Ngành giấy:
Tăng độ bền, chịu gấp, chống thấm cho giấy …
Cải thiện ngoại quan của giấy và độ bền.
Dùng cho các loại giấy tạo sóng, giấy cán tấm và thùng giấy carton.
Tinh bột được dùng chế tạo chất phủ bề mặt, thành phần nguyên liệu giấy
không tro, các sản phẩm tã giấy cho tr| em.
Nhóm 3
13
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài

2.1.6 Nguồn thu nhận tinh bột
Nguyên liệu % tinh bột trong 100g thịt quả Bộ phận chứa nhiều tinh bột
Khoai tây 18.5% Củ
Sắn 21.45% Củ
Khoai lang 15-31% Củ
Ngô đá 56-75%
Hạt
Ngô răng ngựa 60-63%
Ngô bột 55-80%
Ngô sáp ~60%
Ngô nổ 62-72%
Ngô đường 25-37%
Cao lương 74.1% (chất khô) Hạt
Gạo 62.4% Hạt
Chuối 70-80%(chất khô) Trái
Sakê ~25% Trái
Bảng 2.3: Một số nguồn thu nhận tinh bột
Tất cả tỷ lệ trên tính theo trung bình củ/quả, có những củ/quả có nhiều hơn
mức độ trung bình đó, do nhiều yếu tốt liên quan đến tỷ lệ tinh bột như khí hậu, đất
đai, phân bón,
Các loại tinh bột tự nhiên được sử dụng phổ biến và có giá trị thương mại chủ
yếu bao gồm tinh bột khoai mỳ (sắn), tinh bột khoai tây, tinh bột bắp (ngô) và tinh
bột lúa mì. Tuy nhiên, thành phần và đặc tính của tinh bột khoai mỳ là gần giống với
tinh bột khoai tây và tốt hơn nhiều tinh bột bắp và tinh bột lúa mì. Nhưng về giá cả,
tinh bột khoai tây thường có giá cao hơn nhiều tinh bột khoai mỳ (sắn). Với các ưu
điểm hấp dẫn về đặc tính và giá, hiện đang có nhu cầu tăng trưởng rõ rệt đối với tinh
bột khoai mỳ (sắn) ở khắp nơi trên thế giới. Ngoài ra, khoai mỳ thường không sử
dụng công nghệ biến đổi Gen (GMO), nó an toàn hơn với sức khỏe.
Nhóm 3
14

Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
2.2 Vật liệu bao bì từ tinh bột
2.2.1 Polyactic acid (PLA)
a. Đặc tính, tính chất, cấu tạo
Công thức cấu tạo: (C
3
H
4
O
2
)
n
.
Polylactic acid là một loại polymer nhiệt d|o bán tinh thể, giòn và rắn, có
nhiệt độ thủy tinh hóa tương đối thấp (40-70
0
C) và có nhiệt độ chảy mềm 130-
180
0
C, không hòa tan trong nước.
Tỷ trọng: ở dạng vô định hình ρ = 1.25 g/cm
3
, ở dạng kết tinh ρ = 1.37
– 1.49 g/cm
3
.
PLA có độ bền cơ học cao, độc tính thấp, tính ngăn cản tốt. Về tính ngăn cản,
hệ số thấm CO
2
và O

2
của PLA thấp hơn so với vật liệu khác: PS, PET.
So sánh tính chất của PLA với các vật liệu khác
Bảng 2.4: So sánh các tính chất của các vật liệu polymer so với PLA
Vật liệu Nhiệt độ
thủy tinh
hóa (
0
C)
Nhiệt độ
chảy mềm
(
0
C)
Độ bền kéo
(MPa)
Độ căng
(MPa)
Khả năng
kéo dài
(%)
LDPE -100 98 – 115 8 – 20 300 -500 100-1000
PCL -60 59 – 64 4 – 28 390 – 470 700-1000
Tinh bột - 110 – 115 35 – 80 600 – 850 580-820
PBAT -30 110 – 115 34 – 40 - 500-800
PTMAT -30 108 – 110 22 100 700
PS 70 – 115 100 34 – 50 2300 - 3300 1.2 – 2.5
Cellulose - - 55 – 120 3000 – 5000 18 – 55
PLA 40 – 70 130 – 180 48 – 53 3500 30 – 240
PHB 0 140 – 180 25 – 40 3500 5 – 8

PHA - 30 đến 10 70 – 170 18 – 24 700 – 1800 3 – 25
PHB-PHV 0 – 30 100 – 190 25 – 30 600 – 1000 7 - 15
PVA 58 – 85 180 – 230 28 – 46 380 – 530 -
Cellulose
acetate
- 115 10 460 13 – 15
PET 73 – 80 245 – 265 48 – 72 200 – 4100 30 – 300
PGA 35 – 40 225 – 230 890 7000 – 8400 30
PEA -20 125 – 190 25 180 – 220 400
Tính rào cản (ngăn cản): một trong tính chất quan trọng của bao bì thực phẩm
là khả năng ngăn cản. Dựa vào tính thấm của vật liệu mà có thể đánh giá được khả
năng cản trở các tác nhân: oxi, nước, CO
2
, … Tính thấm khí của PLA (L:D = 96:4)
ở 30
0
C đã được Lehermeier nghiên cứu, các giá trị như sau: N
2
(1.3 barrer), đối với
Nhóm 3
15
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
Oxi (3.3 barrer), CO
2
(1.2 barrer). Theo Bao đã nghiên cứu, tính thấm của PLA được
thể hiện ở bảng sau:
Bảng 2.5: Các thông số thấm của PLA, ở nhiệt độ 30
0
C (đơn vị Barrer)
Vật liệu PLA (L:D = 96:4) PLA (L:D = 98.7:1.3)

CO
2
1.2 1.1
O
2
3.3 0.26
N
2
1.3 0.05
Bảng 2.6: Hệ số tính thấm nước ở các nhiệt độ
Dạng PLA Đơn vị 6
0
C 25
0
C 49
0
C
Tinh thể, kết tinh
66%
g/m
2
/ngày 27 82 333
Vô định hình 54 172 1100
20
0
C 40
0
C 50
0
C

L:D = 100:0, tinh
thể
cm
3
.cm/cm
2
.s.Pa 1.6 1 2
L:D = 100:0, vô
định hình
1.9 0.8 2.1
L:D = 95:5 1.4 2.2 2.1
L:D = 50:50 2.2 8.7 6.1
b. Quy trình, phương thức sản xuất (tạo ra)
Hiện nay có 3 phương pháp chính để tổng hợp PLA:
- Phương pháp trùng ngưng mở vòng lactide (Ring Opening Polymerization,
ROP).
- Trùng ngưng trực tiếp acid lactic trong dung dịch có kèm theo quá trình tách
nước để thu được polymer có khối lượng phân tử khối lớn.
- Trùng ngưng acid lactic thành PLA phân tử khối thấp (vài nghìn đến vài chục
nghìn, đvC), sau đó tăng phân tử khối bằng các tác nhân kéo dài mạch cho
đến khi đến phân tử khối mong muốn.
Quá trình polymer hóa:
Nhóm 3
16
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
Poly(lactic acid) có phân tử lượng tối ưu nằm trong khoảng 400 – 2500. Khi acid
lactic bị polymer hóa ngưng tụ, nhóm alkoxy sẽ tác dụng lên phân tử hydro tách ra
từ nhóm OH của phân tử acid lactic gần nhất. Vì vậy sản phẩm chính là 1 chuỗi liên
kết của các phân tử acid lactic và loại bỏ đi phân tử nước. Loại bỏ nước là vấn đề
quan trọng, để đảm bảo phản ứng xảy ra liên tiếp.

Phương pháp ROP
Đây là một phương pháp phổ biến nhất dùng để điều chế PLA. Phương pháp này
được Carother phát hiện từ năm 1932. Theo đó, quá trình tổng hượp PLA trải qua 2
giai đoạn:
- Giai đoạn 1: trùng ngưng acid lactic để thu được oligome phân tử thấp, sau
đó phân hủy oligome này với xúc tác thích hợp để tạo thành lactide.
- Sau đó polymer hóa mở vòng lactide thành PLA, giai đoạn này quyết định
hiệu suất và chất lượng sản phẩm.
Phương pháp ROP sử dụng các loại xúc tác cơ kim như Sn(II)octoat, ZnCl
2
, và
các kim loại khác như Al, La, Fe, Ti… cho chất lượng sản phẩm tốt và có độ chọn
lọc cao với điều kiện phản ứng đơn giản hơn.
Chất lượng của PLA phụ thuộc rất nhiều vào thành phần của acid lactic, tỷ lệ
DLA/LLA trong hỗn hợp. PLA thu được có thể ở dạng vô định hình hoàn toàn, một
phần vô định hình, một phần tinh thể hoặc gần như tinh thể hóa hoàn toàn.
- Ưu điểm của phương pháp ROP là cho chất lượng sản phẩm tốt, Thời gian
phản ứng ngắn, tương đối dễ thực hiện.
- Nhược điểm là giá thành xúc tác cao, không thu hồi được xúc tác sau phản
ứng nên giá thành sản phẩm cao. Nhiệt độ phản ứng quá cao dễ sinh ra các
phản ứng phụ như depolymer hóa, racemic hóa làm giảm chất lượng sản
phẩm.
Phương pháp trùng ngưng acid lactic trong dung dịch có kèm theo sự tách
loại nước
Theo phương pháp này, acid lactic được trùng ngưng trực tiếp trong dung dịch
để tạo ra PLA
Với việc sử dụng xúc tác chủ yếu là Sn, Zn, trong dung môi metanol, tách nước
bằng xylen và một số hóa chất khác. Do vậy các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình
trung ngưng như: nhiệt độ, nồng độ, xúc tác và đặc biệt quá trình tách nước sẽ ảnh
hưởng rất lớn đến chất lượng của PLA thu được. Đặc biệt, đây là phản ứng trùng

ngưng do đó cần tiến hành trong thời gian dài, vì vậy mà mức độ ảnh hưởng của các
yếu tố trên tác động đến chất lượng sản phẩm càng rõ rệt.
Phương pháp nối mạch PLA có phân tử khối thành PLA có phân tử khối lớn
bằng các tác nhân kéo dài mạch thích hợp (PLA biến tính).
Phương pháp này gồm 2 giai đoạn:
Nhóm 3
17
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
- Giai đoạn 1: Trùng ngưng trực tiếp acid lactic tạo PLA phân tử khối thấp (vài
nghìn đến vài chục nghìn đvC)
- Giai đoạn 2: Dựa trên đặc điểm của phân tử PLA có một đầu là nhóm –OH,
một đầu là nhóm –COOH, do đó có thể nối mạch này với nhau bằng các tác
nhân nối mạch polieste thông dụng như: bis (2-oxazolin), diisoxianat, bis
epoxy,… Các tác nhân này phản ứng nhanh với các nhóm hdroxyl hoặc
cacbonxyl, đồng thời không sinh ra sản phẩm phụ có hại.
Một số tác nhân khâu mạch đã được nghiên cứu và cho kết quả: Maleic anhydryt
(MA), methylen diphenyl diisocyanate (MDI),…
Các tác nhân nối mạch có khi được cho vào trong quá trình trộn, ép đùn, do vậy
làm giảm chi phí, thời gian và tăng hiệu suất của quá trình.
Hiện nay PLA được tổng hợp chủ yếu theo phương pháp ROP. Tuy nhiên, xúc
tác sử dụng trong phương pháp này là khá phức tạp, đắt tiền và khó thu hồi, do đó
giá thành sản phẩm sẽ cao hơn. Mặt khác, các đặc tính ưu việt của PLA biến tính đã
được khẳng định, vì vậy phương pháp này có tiềm năng được khai thác và ứng dụng.
- PLA biến tính trên cơ sở acid lactic và 1,4 dihydro benzoic acid 1,4 dihyro
benzoic acid có công thức phân tử là HOC
6
H
4
COOH
Khối lượng phân tử M=138.123 g/mol, tỷ trọng d = 1.44 g/cm

3
, T
0
cm
= 159
0
C, T
s
=
211
0
C,
Sơ đồ biến tính PLA với 1,4 dihydro benzoic acid
- PLA biến tính trên cơ sở acid lactic và mandelic acid
Mandelic acid hay 2-phenyl-2-hydroxyacetic acid có công thức phân tử C
8
H
8
O
3
Khối lượng phân tử M = 152 g/mol, tỷ trọng d = 1.30 g/cm
3
, T
cm
= 119
0
C. MA
thuộc nhóm acid thơm, tinh thể màu trắng, có khả năng hòa tan trong nước. Là một
acid có ứng dụng cao trong ngành mỹ phẩm do tác dụng tẩy rửa da.
Sơ đồ phản ứng biến tính PLA bằng MA

Nhóm 3
18
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
- PLA biến tính trên cơ sở acid lactic với methylen diphenyl diisocyanate
(MDI)
MDI hay methylen diphenyl diisocyanate có công thức C
15
H
10
N
2
O
2
, trọng lượng
phân tử là 250.3 g/mol, T
cm
= 40
0
C, T
s
= 314
0
C, tồn tại ở dạng tinh thể hoặc dạng
lỏng màu vàng sáng, mùi thơm (ngưỡng thơm của MDI là 0.4 ppm, áp suất bay hơi
5.10
-6
mmHg ở 25
0
C.
Sơ đồ biến tính PLA bằng MDI

MDI là một tác nhân kéo dài mạch PLA, đồng thời làm tăng hiệu quả của quá
trình trộn PLA với TBS, chẳng hạn: PLA/TBS = 55/45, với hàm lượng 0.2 –
0.5%wt, sự cải thiện bề mặt làm tăng độ bền kéo của sản phẩm lên tới 66.7Mpa,
trong khi đó khi không sử dụng MDI, độ bền kéo của chỉ đạt 36Mpa. Độ dãn dài của
sản phẩm tăng lên 30 – 60%.
Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất mà MDI gặp phải là những tác động xấu đến sức
khỏe con người và môi trường: sự suy giảm trọng lượng bào thai khi hít phải MDI
và gây ra bệnh hen suyễn, đường hô hấp. Do sự ảnh hưởng chủ yếu của nhóm
isocyanate –NCO là nguyên nhân gây ra các bệnh: hô hấp, hen suyễn, mà chỉ cần
một lượng nhỏ MDI khoảng 0.0006 mg/m
3
. Do đó, MDI khuyến cáo không nên sử
dụng.
- PLA biến tính trên cơ sở acid lactic với Maleic anhydryt
Maleic anhydryt có công thức phân tử C
4
H
2
O
3
, khối lượng phân tử M = 98.06 g/mol,
dạng tinh thể trắng, tỷ trọng d = 1.314 g/cm
3
, T
cm
= 53
0
C, T
s
= 202

0
C, dung dịch
trong nước 40g/100ml.
Nhóm 3
19
Bao gói thực phẩm GVHD: ThS. Lê Văn Nhất Hoài
Sơ đồ biến tính PLA với maleic anhydryt
- PLA biến tính trên cơ sở acid lactic và các diancol khác nhau
Nghiên cứu sự biến tính acid lactic với các diancol khác nhau là cơ sở quan trọng
trong chế tạo vật liệu phân hủy sinh học. Với việc sử dụng các diancol như etylen
glycol, polyetylene,… trên các xúc tác khác nhau như: thiếc octoat, acid sulfuric,
kẽm clorua,… ở các diều kiện phản ứng khác nhau.
Ảnh hưởng của các loại xúc tác
Trong quá trình tổng hợp PLA, nghiên cứu sự ảnh hưởng của các loại xúc tác khác
nhau và hàm lượng của chúng có vai trò rất quan trọng. Các loại xúc tác thường
được sử dụng là: ZnCl
2
, Sn(II) octoat, H
3
PO
4
, … Những xúc tác này đòi hỏi nhiệt độ
cao, vì vậy có thể gây ra cac phản ứng phụ như depolymer hóa, racemic, … Ngày
nay, các nhà khoa học đang tập trung tìm ra những hệ xúc tác mới có hoạt tính và độ
chọn lọc cao. Những hợp chất cơ kim của acid lactic, nhóm La, Zn, Fe, Ti, … đã
được đề cập tới như là những xúc tác cho chất lượng sản phẩm tốt và có độ chọn lọc
cao, với điều kiện phản ứng đơn giản hơn. Với việc sử dụng các loại xúc tác khác
nhau đã mở rộng ứng dụng của sản phẩm tạo thành do khả năng điều chỉnh một số
chỉ tiêu kỹ thuật của vật liệu: nhiệt độ chảy mềm (Tg), khối lượng phân tử
(Mw/Mn), cấu trúc.

Với hàm lượng xúc tác khác nhau, tại các nhiệt độ khá nhau đã tạo ra sự khác biệt về
khối lượng phân tử của sản phẩm trong qua trình tổng hợp:
Bảng 2.7: Bảng hàm lượng và chất xúc tác cho quá trình tổng hợp PLA
TT Xúc tác Tỷ lệ
(wt%)
Nhiệt độ
tổng hợp
(
0
C)
Khối
lượng Mw
(g/mol)
Khối
lượng Mn
(g/mol)
Tỷ lệ D-
lactic
(%mol)
Hàm
lượng
acid
hydroxyl
1a H
3
PO
4
0.1 180 3800 2400 12.7 50.9
1b 0.1 200 6500 5800 12.9 21.6
1c 0.1 220 7800 7700 27.1 16.0

1d 0.5 200 10600 10400 18.0 11.2
2a Sn(II)oct 0.1 180 8000 6800 10.5 17.5
2b 0.1 200 12900 8900 20.6 13.7
2c 0.1 220 14000 9100 47.9 13.4
2d 0.5 200 30800 28200 41.7 4.3
3a ZnCl
2
0.1 180 4700 5000 12.6 24.4
Nhóm 3
20