Nghiên cứu tạo màng nanocomposite ứng dụng trong bảo quản thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

BÁO CÁO TĨM TẮT

cD

ho

ai

D

ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ
CẤP ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

an

aN

NGHIÊN CỨU TẠO MÀNG NANOCOMPOSITE
ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN THỰC PHẨM

g

Mã số: B2019-DN01-21-HT

Chủ nhiệm đề tài: TS. Ngô Thị Minh Phương

Đà Nẵng, 12/2021

g
an
aN
cD

ho
ai
D


g
an
aN
cD

ho
ai
D


oa- ĐHĐN

bị phân tích

Khoa Agro-Industry,
Trường Đại học Chiang
Mai, Thái Lan
Cơng ty TNHH An
Khanh Green Energy

PGS.TS. Trần Thị Xô

Tư vấn, hỗ trợ lý
thuyết nghiên cứu
Hỗ trợ, tư vấn GS. Ratchtanapun
phương án nghiên Pornchai
cứu; hỗ trợ thiết bị
thực nghiệm
Thử nghiệm, triển
khai ứng dụng sản
phẩm nghiên cứu

Nguyễn Duy Khanh

g

an

aN

cD

ho

ai

D

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU................................................................................................ 1
1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ........................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................. 7
1.1. TỔNG QUAN VỀ MÀNG NANCOMPOSITE...........................7
1.2. ỨNG DỤNG CỦA MÀNG NANOCOMPOSITE TRONG BẢO

D

QUẢN THỰC PHẨM ......................................................................... 7
1.2.1. Ứng dụng trong bảo quản rau quả........................................... 7
1.2.2. Ứng dụng trong bảo quản thịt và sản phẩm thịt ......................8
1.3. TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN XOÀI, BƠ VÀ THỊT ............... 8
1.3.1. Giới thiệu về bảo quản xoài ....................................................... 8

cD

ho

ai

1.3.2. Giới thiệu về bảo quản bơ .......................................................... 8
1.3.3. Giới thiệu về bảo quản thịt.........................................................9
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU .......................................................................................................9
2.1. Nguyên liệu ..................................................................................... 9

an

aN

2.2. Hoá chất .......................................................................................... 9
2.3. Phương pháp nghiên cứu .............................................................. 9
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .....................................10
3.1. NGHIÊN CỨU TẠO MÀNG COMPOSITE..............................10

g

3.1.1. Nghiên cứu tạo màng pectin - chitosan (P/CS) ....................... 10
3.1.2. Kết quả tạo màng pectin – alginate ......................................... 11
3.1.3. Kết quả tạo màng pectin – cacboxymethylcellulose...............11
3.2. NGHIÊN CỨU TẠO MÀNG NANOCOMPOSITE ................ 12
3.2.1. Nghiên cứu tạo màng pectin/alginate có cố định nano ZnO 12
3.2.2. Kết quả tạo màng pectin với nanochitosan (P/NaCS) ........... 14
3.2.3. Kết quả tạo màng pectin với carboxymethyl cellulose/
nanocurcumin ......................................................................................17


3.3. NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MÀNG NANOCOMPOSITE

BẢO QUẢN THỰC PHẨM ............................................................... 17

3.3.1. Nghiên cứu bảo quản xoài bằng màng pectin/nanochitosan 17
3.3.2. Nghiên cứu bảo quản bơ bằng màng P/AG/ZnO-NPs ............20
3.3.3. Nghiên cứu bảo quản thịt bằng màng pectin/CMC/nano
curcumin.............................................................................................. 20
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 23

g

an

aN

cD

ho

ai

D


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Một số chỉ tiêu hóa lý của xoài bảo quản ở ở 32oC.............. 18
Bảng 3.2. Một số chỉ tiêu hóa lý của xồi bảo quản ở ở 25oC.............. 18
Bảng 3.3. Một số chỉ tiêu hóa lý của xoài bảo quản ở ở 17oC.............. 19

D

DANH MỤC CÁC HÌNH

ai

Hình 3.1. Hình ảnh thể hiện khả năng kháng vi sinh vật (A) E.coli, (B)

ho

A.niger, (C) Colletotrichum gls. của màng P/AG/ZnO-NPs................. 12

Hình 3.2. Đường hấp thụ đẳng nhiệt ẩm của màng P/AG khơng có và

cD

có bổ sung nano ZnO với các hàm lượng khác nhau ở 25± 0.5oC

13

Hình 3.3. SEM của bề mặt màng (ảnh trên) và mặt cắt ngang (ảnh dưới)

aN

(a) P/AG; (b) P/AG/0,1% nano ZnO .................................................... 14
Hình 3.4. Phổ hồng ngoại (FT-IR) của các màng từ P và NaCS

an

Hình 3.5. Khả năng kháng các chủng VSV của màng LMP/NaCS

15
16

g

Hình 3.6. Hình ảnh SEM của bề mặt màng P, NaCS, P/NaCS2 (tương
ứng với hình A, B, C) và ảnh SEM của mặt cắt ngang màng P, NaCS,
P/NaCS2 (tương ứng với hình D, E, F) ................................................ 16

Hình 3.7. Ảnh hưởng của việc phủ màng đến số lượng tế bào nấm men

và nấm mốc của xoài trong thời gian bảo quản ................................... 20
Hình 3.8. Sự thay đổi màu của nano curcumin .................................... 21


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
AG:

: Alginate

CS

: Chitosan

CMC
E

FTIR
NaCS

TS

: Nanochitosan

: Pectin

: Scanning electron microscope (Kính hiển vi điện tử

: Tensile strenghth (độ bền kéo đứt)
: Nano ZnO

g

an

aN

cD

ZnO-NPs

hồng ngoại biến đổi Fourier)

ho

quét)

: Fourier-transform infrared spectroscopy (Quang phổ

ai

SEM

: Elongation (độ giãn dài)

D

P

: Carboxymethylcellulose

THƠNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

g

an

aN

cD

ho

ai

D

1. Thơng tin chung:
- Tên đề tài: Nghiên cứu tạo màng nanocomposite ứng dụng trong
bảo quản thực phẩm
- Mã số: B2019-DN01-21-HT
- Chủ nhiệm: TS. Ngô Thị Minh Phương
- Thành viên tham gia: ThS. Trần Thị Ngọc Linh
TS. Nguyễn Thanh Hội
ThS. Mai Thị Phương Chi
ThS. Trần Thị Kim Hồng
- Cơ quan chủ trì: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật
- Thời gian thực hiện: từ tháng 10 năm 2019 đến tháng 10 năm
2021.
2. Mục tiêu:

Nghiên cứu tạo màng nanocomposite và ứng dụng màng tạo được
trong bảo quản một số sản phẩm thực phẩm.
Mục tiêu cụ thể:
1. Tạo màng composite có các tính chất cơ lý, hóa lý tốt phù hợp cho
mục đích bảo quản thực phẩm.
2. Tạo màng nanocomposite có các tính chất cơ lý, hóa lý được cải
thiện tốt hơn và có tính kháng vi sinh vật.
3. Ứng dụng màng nanocomposite để bảo quản trái cây và sản phẩm
thịt nhằm kéo dài thời gian bảo quản và nhận biết được hư hỏng của
thịt.
3. Tính mới và sáng tạo:
Tạo được các màng nanocomposite như màng pectin/alginate
có bổ sung nano ZnO, màng pectin/nanochitosan, màng
pectin/carboxymethyl cellulose với các tính chất cơ lý, vật lý và sinh
học thích hợp làm màng phủ bảo quản thực phẩm
Đã nghiên cứu được sự thay đổi một số chỉ tiêu chất lượng của
các chứng minh được tính ưu việt của việc phủ màng và lưu trữ ở nhiệt
độ thấp trong bảo quản xoài, bơ và thịt.


g

an

aN

cD

ho

ai

D

4. Tóm tắt kết quả nghiên cứu:
Đã nghiên cứu tạo màng composite phối hợp giữa pectin và chitosan,
pectin và alginate, pectin và carboxymethyl cellulose. Đã nghiên cứu tỉ
lệ phối trộn phù hợp giữa P với CS (chitosan), AG (alginate) và CMC
(carboxyl methyl cellulose) để tạo được màng phối trộn có những tính
chất tốt về độ bền cơ học, độ hịa tan, độ thấm hơi nước, độ truyền hơi
nước, khả năng thấm ướt của bề mặt màng, độ thấm oxy, khả năng
kháng vi sinh vật; đã chọn được ba loại màng phối trộn tốt nhất giữa
chúng. Đã nghiên cứu tạo màng P/AG có cố định nano ZnO. Kết quả
cho thấy màng P/AG-ZnO-NPs có những tính chất tốt hơn so với màng
P/AG như giảm độ hòa tan, giảm độ thấm hơi nước, độ truyền khí oxy,
ngược lại, tăng độ bền kéo, độ giãn dài, khả năng hấp thụ tia cực tím,
khả năng kháng các chủng vi sinh vật: Saccharomyces cerevisiae,
Aspergillus niger, Colletotrichum gloeosporioides và E. Coli; sự thay
đổi cao nhất đạt được khi hàm lượng nano ZnO trong dung dịch tạo
màng là 0,1%. Nghiên cứu tạo màng sử dụng chitosan ở dạng nano gọi
là nanochitosan (NaCS); màng P/NaCS có những tính chất tốt hơn
màng P/CS như giảm độ thấm hơi nước, độ hịa tan, độ truyền khí oxy,
ngược lại làm tăng độ bền kéo, độ dãn dài, khả năng kháng các chủng vi
sinh vật: Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus niger, Colletotrichum
gloeosporioides và Escherichia coli; màng P/NaCS có tỉ lệ phối trộn
giữa P và nanochitosan là 50:50 có những tính chất tốt nhất. Nghiên cứu
tạo màng P/CMC có bổ sung nano curcumin với các hàm lượng khác
nhau. Kết quả cho thấy khi hàm lượng nano curcumin càng tăng thì
càng làm giảm khả năng hidrat hóa, khả năng kháng vi sinh vật của
màng. Đã nghiên cứu sử dụng màng pectin/nanochitosan (P/NaCS) để

bảo quản quả xoài, ứng dụng màng pectin phối hợp với alginate và nano
ZnO để bảo quản quả bơ, ứng dụng màng P/CMC/nano curcumin để
bảo quản thịt bằng phương pháp phủ màng. Kết quả cho thấy màng
pectin/nanochitosan đã kéo dài thời gian bảo quản xoài, cụ thể như sau:
xoài được phủ màng kéo dài thời gian bảo quản 24 ngày ở 17oC, bơ kéo
dài thời gian 24 ngày ở 17oC, thịt kéo dài thời gian bảo quản 6 ngày ở
nhiệt độ 4oC.
5. Tên sản phẩm:


g

an

aN

cD

ho

ai

D

- 05 bài báo:
+ 02 bài báo đăng trên tạp chí Khoa học & Cơng nghệ - Đại học Đà
Nẵng:
. Ngo Thi Minh Phuong, Improvement of hydration properties of
pectin/alginate films with ZnO nanoparticles, The University of
Danang, Journal of Science and Technology, 2020, 18(6), 32-35.

. Ngơ Thị Minh Phương, Đồn Thị Ngọc Quyên, Mạc Thị Hà Thanh,
Ảnh hưởng của dầu gạo đến một số tính chất của màng
pectin/alginate/dịch chiết hoa atiso, Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ,
Đại học Đà Nẵng, 2021, số 7, 1-6.
+ 01 bài báo được đăng trên tạp chí IEEE: Thi Minh Phuong Ngo,
Improvement of hydration properties of pectin/nanochitosan films, 2020
Applying New Technology in Green Buildings (ATiGB), 978-1-72818658-0/20/$31.00 ©2020 IEEE
+ 01 bài báo đăng trên tạp chí International Journal of Molecular
Science (SCIE - Q1): Thi Minh Phuong Ngo, Thanh Hoi Nguyen, Thi
Mong Quyen Dang, Thi Xo Tran, Pornchai Ratchtanapun,
Characteristics and Antimicrobial Properties of Active Edible Films
Based on Pectin and Nanochitosan, No: 21(6), 2224. Pages: 1-16. Year
2020.
+ 01 bài báo được chấp nhận đăng trên tạp chí Polymers (SCIE – Q1):
Thi Minh Phuong Ngo, Thanh Hoi Nguyen, Thi Mong Quyen Dang,
Thi Van Thanh Do, Alissara Reungsang, Nareekan Chaiwong and
Pornchai Rachtanapun, Effect of Pectin/Nanochitosan-Based Coatings
and Storage Temperature on Shelf-life Extension of Mango (Mangifera
Indica L.) Fruit, 13, pages: 1-23. Year 2021.
- Mẫu màng nanocomposite: 03 mẫu
- Báo cáo phân tích kết quả các tính chất của màng và thực phẩm: 01
báo cáo
- Quy trình cơng nghệ tạo 3 loại màng composite: 03 quy trình
- Quy trình tạo 3 loại màng nanocomposite: 03 quy trình
- Quy trình phủ màng cho 3 sản phẩm thực phẩm là xồi, bơ, thịt: 03
quy trình.
- Hướng dẫn 01 sinh viên làm đồ án tốt nghiệp đại học.


g

an
aN
cD

ho
ai
D


MỞ ĐẦU

1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
Ngồi nước

Việc bổ sung các hạt nano như MMT, bạc và ZnO vào các

polyme sinh học như tinh bột và Polylactic acid (PLA) mở tiềm năng
mới để tạo ra vật liệu mới – vật liệu nanocomposite sinh học vì cải
thiện được một số đặc tính của màng.

Nghiên cứu của Marcia Regina de Moura và cộng sự năm 2016

cơng bố màng pectin có bổ sung nanochitosan làm tăng độ bền cơ

học của màng: cụ thể độ bền kéo của màng HMP tăng từ 30,81 đến

D

46,95MPa, màng LMP tăng từ 26,07 đến 58,01% và tương tự cũng

ai

làm tăng độ giãn dài của màng [2].

ho

Năm 2009, Nadeem Akhtar Abbasi và cộng sự nghiên cứu bảo

quản xoài bằng màng chitosan ở nhiệt độ 15 ° C ± 1 ° C và độ ẩm

cD

tương đối 85% trong 6 tuần. Tác giả đánh giá q trình chín, chỉ tiêu

sinh hóa và tính chất cảm quan của xồi, tỉ lệ quả xoài bị bệnh. Kết

aN

quả cho thấy quả được bao màng chitosan giữ được trong thời gian

an

dài hơn so với mẫu đối chứng (khơng bao màng). Nhóm tác giả
khuyến nghị đây là giải pháp tuyệt vời để bảo quản sản phẩm tươi

g

sống đảm bảo chất lượng và kéo dài thời gian bảo quản [3].

Năm 2008, Raheleh Ghasemzadeh và cộng sự nghiên cứu sử

dụng màng để nâng cao chất lượng và thời gian bảo quản nho khô.

Trong thời gian bảo quản, nho khơ dễ bị dính bết do xiro tiết ra dịch.
Trong nghiên cứu này, tác giả nghiên cứu ba loại vật liệu tạo màng là

pectin, gum thực vật và tinh bột. Nho khô được bao màng và bảo

quản trong 6 tháng, trong thời gian này tác giả tiến hành đánh giá các
tính chất hóa sinh, vi sinh vật và cảm quan. Kết quả nghiên cứu cho
thấy màng pectin tốt hơn so với hai màng gum thực vật và màng tinh

1


bột. Các số liệu nghiên cứu cho thấy rằng hiệu quả của màng pectin
trong bảo quản nho khô tốt hơn so với màng tạo bởi gum thực vật và

tinh bột phủ và hơn nữa nho được phủ màng pectin có màu sắc, cấu
trúc, hương vị tốt hơn [4].

Năm 2012, António A. Vicente và cộng sự nghiên cứu tạo

màng gổm 5 lớp được tạo bởi pectin và chitosan [5].

Năm 2013, Raffaele Porta và cộng sự đã thống kê một số

nghiên cứu về ứng dụng màng để kéo dài thời gian bảo quản trái cây
và rau quả cắt lát. Kết quả cho thấy việc tạo lớp phủ rất đơn giản,

D

nguyên liệu rẻ tiền mà đảm bảo chống lại sự nâu hóa và hư hỏng
trong quá trình bảo quản táo và khoai tây cắt lát [6].

ai

Năm 2013, J.P. Kerry và cộng sự nghiên cứu so sánh hiệu quả

ho

của việc bảo quản thịt bằng cách phủ chitosan và phủ các loại acid

hữu cơ như acid benzoic và acid Sorbic ở dạng thông thường hoặc

cD

dạng hạt nano, cụ thể là nghiên cứu khả năng kháng các chủng vi
Fluorescens [7].

aN

sinh vật E. coli, Staphylococcus aureus, Bacillus cereus và Ps.

an

Trong nước
Ở Việt Nam cũng có một số nghiên cứu về ứng dụng của màng

g

sinh học ứng dụng trong bảo quản một số loại thực phẩm.

Nghiên cứu của tác giả Nguyễn Đức Tuân và cộng sự về ứng

dụng màng chitosan trong bảo quản quả bưởi Đoan Hùng (Citrus
grandis Osbeck) sau thu hoạch [8].

Nghiên cứu của tác giả Đỗ Thị Thu Thủy và cộng sự về ứng

dụng màng chitosan bao bọc quanh quả chanh tươi. Màng chitosan có
tác dụng kéo dài thời gian bảo quản của chanh tươi lên đến 30 ngày.
[9].

2


Tác giả Nguyễn Minh Thủy và Nguyễn Thị Mỹ Tuyền nghiên

cứu bảo quản cam mật ở nhiệt độ phòng (28-30oC) bằng các loại
màng CMC, chitosan hoặc màng pectin. Kết quả cho thấy bảo quản

bằng cách xử lý ozone kết hợp với bao màng CMC (hoặc màng
pectin) cho tổn thất khối lượng thấp nhất và kéo dài thời gian tồn trữ
đến 28-30 ngày [10].

Tuy nhiên nghiên cứu ứng dụng màng nanocomposite trong

bảo quản thực phẩm đặc biệt là dùng để nhận biết sự hư hỏng của
thực phẩm thì chưa có.

D

2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hiện nay, nhu cầu sử dụng vật liệu plastic ngày càng lớn, trong

ai

đó một lượng khơng nhỏ được sử dụng trong sản xuất và kinh doanh

ho

các mặt hàng thực phẩm, tuy nhiên chỉ dưới 5% lượng nhựa được tái

chế, dẫn đến sự tích tụ nhanh chóng lượng rác thải lớn đã gây ảnh

cD

hưởng nhiều đến môi trường sống. Hơn nữa, vật liệu plastic có hại và

ảnh hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Việc phát triển những

aN

màng sinh học có khả năng kháng vi sinh vật và ăn được đáp ứng

an

được việc bảo quản thực phẩm sẽ đem lại sự an toàn cho người tiêu

dùng là một việc có ý nghĩa vơ cùng cần thiết. Tuy nhiên, những

g

nghiên cứu liên quan đến màng nanocomposite sử dụng trong bảo
quản thực phẩm trên thế giới còn chưa nhiều đặc biệt chưa có nghiên
cứu nào được thực hiện tại Việt Nam.

Trái cây tươi đang là nhu cầu lớn của con người vì chúng có

giá trị dinh dưỡng và có chứa nhiều chất tốt cho sức khỏe, tuy nhiên
chúng đều có q trình hơ hấp nên thời gian bảo quản ngắn gây khó

khăn cho việc xuất khẩu. Việc bảo quản các sản phẩm thịt tươi sống

hiện nay cũng đang gặp nhiều khó khăn và rất khó để nhận biết mức
độ hư hỏng của sản phẩm thịt khi bảo quản. Để hướng tới mục đích

3


tiêu thụ rộng rãi và xuất khẩu, những cơng trình nghiên cứu về bảo
quản trái cây và sản phẩm thịt là rất cần thiết, góp phần nâng cao giá

trị thương phẩm cho rau quả, sản phẩm thịt trên thị trường trong và
ngồi nước.

Xuất phát từ những lí do trên, việc nghiên cứu tạo màng

nanocomposite ứng dụng trong bảo quản trái cây và sản phẩm thịt là

một hướng nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực góp phần thúc đẩy ngành
cơng nghệ sau thu hoạch nói chung và cơng nghệ thực phẩm nói
riêng của nước ta ngày càng phát triển.

D

3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu tạo màng nanocomposite và ứng dụng màng tạo

ai

được trong bảo quản một số sản phẩm thực phẩm.

ho

Mục tiêu cụ thể:

1. Tạo màng composite có các tính chất cơ lý, hóa lý tốt phù

cD

hợp cho mục đích bảo quản thực phẩm.

aN

2. Tạo màng nanocomposite có các tính chất cơ lý, hóa lý được

cải thiện tốt hơn và có tính kháng vi sinh vật.

an

3. Ứng dụng màng nanocomposite để bảo quản trái cây và sản

phẩm thịt nhằm kéo dài thời gian bảo quản và nhận biết được hư

g

hỏng của thịt.

4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

a. Nghiên cứu xây dựng quy trình cơng nghệ tạo được 3 loại

màng composite:

- Tạo màng hỗn hợp giữa các polymer theo các tỉ lệ phối trộn

khác nhau như:

. Tạo màng pectin: alginate với các tỉ lệ 100:0, 75:25, 50:50,

25:75, 0:100;

4


. Tạo màng pectin:chitosan với các tỉ lệ 100:0, 75:25, 50:50,

25:75, 0:100

. Tạo màng pectin:CMC với các tỉ lệ 100:0, 75:25, 50:50,

25:75, 0:100.

- Xác định một số tính chất của tất cả các màng tạo được như

trên, gồm có: độ bền cơ học, độ thấm hơi nước, độ hòa tan, độ thấm
khí oxy, khả năng kháng vi sinh vật,…

- Từ đó, xây dựng được quy trình cơng nghệ tạo được 3 loại

màng composite là màng pectin/alginate, màng pectin/chitosan, màng

D

pectin/CMC.

b. Nghiên cứu xây dựng quy trình cơng nghệ tạo được 3 loại

ai

màng nanocomposite:

ho

. Nghiên cứu bổ sung nano ZnO vào màng pectin/alginate với

các tỉ lệ: 0,01; 0,05; 0,1 và 0,5%.

aN

cD

nhau:

- Tạo màng có bổ sung vật liệu nano với các hàm lượng khác

. Nghiên cứu bổ sung nanochitosan vào màng pectin với các tỉ

an

lệ: 25%, 50% và 75%.

. Nghiên cứu bổ sung nanocurcumin vào màng pectin/CMC

g

với các tỉ lệ khác nhau.

- Xác định một số tính chất của tất cả các màng tạo được.

- Xây dựng quy trình cơng nghệ tạo được 3 loại màng

nanocomposite:

pectin/alginate/nano

ZnO,

nanochitosan, màng pectin/CMC/nanocurcumin.

màng

pectin/

c. Nghiên cứu xây dựng quy trình cơng nghệ sử dụng 3 loại

màng nanocomposite để bảo quản 3 loại sản phẩm thực phẩm:

5


- Khảo sát một số tính chất vật lí, hóa học và vi sinh của xoài,

bơ như hao hụt khối lượng, tổng chất rắn hòa tan, tổng đường, tổng
axit, hàm lượng vitamin C và tổng lượng vi sinh vật.

- Khảo sát một số tính chất vật lí, hóa học và vi sinh của sản

phẩm thịt như hao hụt khối lượng, tổng lượng nitơ, số lượng tế bào vi

sinh vật. Quan sát sự thay đổi màu sắc của màng phủ sản phẩm thịt
để nhận biết mức độ hư hỏng.

- Xây dựng quy trình phủ màng cho xồi và bơ; quy trình phủ

màng cho sản phẩm thịt.

D

5. CÁCH TIẾP CẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
* Cách tiếp cận

ai

Thu thập tài liệu, phân tích và đánh giá để lựa chọn nguồn

ho

nguyên liệu thích hợp cho q trình tạo màng, sau đó tìm hiểu về các
chỉ tiêu và cách xác định các chỉ tiêu cơ bản của màng, tìm hiểu
* Phương pháp nghiên cứu

aN

quá trình bảo quản.

cD

phương pháp xác định các chỉ tiêu chất lượng của thực phẩm trong

an

- Phương pháp hóa lý: Xác định các chỉ tiêu của màng như độ

dày, độ bền kéo đứt, độ hòa tan, độ thấm hơi nước, độ thấm khí oxy,

g

.. theo tiêu chuẩn ASTM.

- Phương pháp hóa học: xác định các chỉ tiêu chất lượng của

thực phẩm như tổng chất rắn hòa tan, đường khử, hàm lượng vitamin
C,…

- Phương pháp vi sinh: xác định số lượng vi sinh vật trong mẫu

thực phẩm theo tiêu chuẩn AOAC.

6. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
* Đối tượng nghiên cứu

6


Alginate,

pectin,

chitosan;

nanocomposite; trái cây, thịt ở Việt Nam

màng

composite;

màng

* Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu trên các đối tượng nguyên liệu đã lựa chọn để tạo

màng nanocomposite ở quy mơ phịng thí nghiệm, nghiên cứu hàm
lượng và thành phần các chất tạo màng, xác định các tính chất của

màng; khảo sát một số chỉ tiêu chất lượng của thực phẩm trong thời
gian bảo quản ở quy mơ phịng thí nghiệm.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

D

1.1. TỔNG QUAN VỀ MÀNG NANCOMPOSITE

Màng nanocomposite ứng dụng trong bảo quản thực phẩm

ai

được định nghĩa là một lớp vật liệu mỏng, thực hiện nhiệm vụ là một

ho

rào cản về độ ẩm, oxy, các chất tan di chuyển vào thực phẩm và thực
hiện một số vai trò khác.

BẢO QUẢN THỰC PHẨM

aN

cD

1.2. ỨNG DỤNG CỦA MÀNG NANOCOMPOSITE TRONG
1.2.1. Ứng dụng trong bảo quản rau quả

an

Mục đích của việc sử dụng màng là để kìm hãm q trình trao

đổi khí, hơi nước và chất thơm vì vậy nó làm nhiệm vụ tạo ra mơi

g

trường khí quyển điều chỉnh phù hợp có thể làm giảm q trình hơ
hấp, già hóa, làm giảm thất thốt chất bay hơi, kìm hãm q trình thất

thốt ẩm, làm giảm sự thay đổi màu sắc của rau quả trong quá trình
bảo quản. Cụ thể như sau:

- Làm giảm việc sản sinh ethylene.
- Làm giảm thất thoát hơi nước

- Làm giảm q trình hơ hấp của rau quả.
- Làm giảm q trình nâu hóa.

- Hạn chế sự phát triển của vi sinh vật.

7


1.2.2. Ứng dụng trong bảo quản thịt và sản phẩm thịt

Chất lượng, độ an toàn và thời gian bảo quản của thực phẩm

được quyết định bởi loại và số lượng vi khuẩn gây bệnh và vi khuẩn
gây hư hỏng trên bề mặt thực phẩm. Khoảng hai phần ba các loại vi
sinh vật bị nhiễm là từ cơng đoạn xử lí thủ cơng và đóng gói, ngược

với q trình chế biến. Trong thịt và sản phẩm thịt thường xuất hiện
loại vi khuẩn Listeria gây ngộ độc. Chính vì thế, nhu cầu của người
tiêu dùng là cần phải phát triển màng bao gói có hoạt tính, có thể giữ

được chất lượng và mức độ tươi của sản phẩm. Chức năng đặc biệt
của màng có hoạt tính có thể là màng hạn chế được sự phát triển của

D

vi sinh vật thông qua sự khuếch tán của tác nhân kháng vi sinh vật từ

ai

vật liệu bao gói vào sản phẩm. Đây có thể là giải pháp để thay thế

ho

quá trình thanh trùng để làm bất hoạt vi sinh vật bề mặt [1].

1.3. TỔNG QUAN VỀ BẢO QUẢN XOÀI, BƠ VÀ THỊT

cD

1.3.1. Giới thiệu về bảo quản xồi

aN

Hiện nay, có các phương pháp bảo quản xoài như:
- Bảo quản ở nhiệt độ thấp

an

- Bảo quản bằng điều chỉnh thành phần khí quyển

Hiện nay, việc sử dụng và nghiên cứu các màng bán thấm đang

g

được phát triển mạnh mẽ. Việc bao gói sản phẩm bằng các màng có
thể tạo mơi trường có thành phần khí quyển điều chỉnh.

- Các phương pháp xử lý khác trong công nghệ sau thu hoạch

của xồi cũng có thể được sử dụng trong bảo quản.
1.3.2. Giới thiệu về bảo quản bơ

Cũng như bảo quản xồi, có thể sử dụng các phương pháp để

bảo quản bơ như xử lí hóa học, bảo quản trong điều kiện điều chỉnh
thành phần khí quyển, sử dụng màng phủ, chiếu xạ hoặc bảo quản
lạnh. Trong các phương pháp, bảo quản lạnh là một phương pháp tốt

8


để bảo quản rau quả và các phương pháp khác chỉ đạt hiệu quả cao
khi được kết hợp với điều kiện bảo quản ở nhiệt độ thấp.
1.3.3. Giới thiệu về bảo quản thịt

Để kéo dài thời gian bảo quản thịt, có thể sử dụng các

phương pháp như bảo quản nhiệt độ thấp, bảo quản trong mơi trường
khí quyển điều chỉnh hay xử lý bằng các hóa chất chống vi sinh vật,

chống oxy hóa. Tuy nhiên, thịt sau khi bảo quản bằng các phương
pháp này bị giảm đi đáng kể về mặt chất lượng cũng như cảm quan.
Hiện nay, công nghệ bảo quản lạnh đông nhanh kết hợp từ trường

cũng đã được ứng dụng để bảo quản thịt. Nghiên cứu về màng trong

D

bảo quản thịt cũng đạt được những kết quả đầy hứa hẹn với ưu điểm

ai

giúp kéo dài thời gian bảo quản, ít ảnh hưởng đến chất lượng cảm

cD

với mơi trường,...

ho

quan, kéo dài sự tươi ngon, hạn chế sự mất nước, an toàn, thân thiện
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

aN

2.1. Ngun liệu

Ngun liệu chính gồm: xồi, bơ, thịt, pectin, alginate và

an

chitosan.

2.2. Hoá chất

g

Methacrylic acid (MAA), diethylene glycol, potassium

persulfate (K2S2O8), Acetic acid (CH3COOH) của hãng Merck.

Glycerol, calcium chloride, … của cơng ty hóa chất Xilong Co. Ltd.,
Trung Quốc đều có độ tinh khiết lớn hơn 99%. Etanol (96°), citric

acid, … xuất xứ từ Việt Nam, đều có độ tinh khiết lớn hơn 99%. Môi
trường BHI của hãng Sigma–Aldrich (St. Louis, Hoa Kỳ).
2.3. Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp xác định các tính chất của màng: Độ dày, độ

bền kéo đứt, độ giãn dài, độ hòa tan, độ thấm hơi nước, độ thấm khí

9


oxy, hình thái học qua hình ảnh SEM, khả năng kháng sinh vật bằng
phương pháp khuếch tán giếng thạch,...

- Phương pháp xác định các chỉ tiêu chất lượng của quả: Hao

hụt khối lượng, hàm lượng chất rắn hòa tan, hàm lượng đường, hàm
lượng vitamin C, hàm lượng lipid, hàm lượng tế bào vi sinh vật,
phương pháp đánh giá cảm quan sản phẩm,…

- Phương pháp xác định các chỉ tiêu chất lượng của thịt: hao

hụt khối lượng, hàm lượng NH3, tổng vi sinh vật.

- Phương pháp xử lí số liệu: Phân tích thống kê số liệu được

D

thực hiện bằng phần mềm Minitab 16, phần mềm OMNIC, sử dụng
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

ho

thực nghiệm.

ai

phần mềm Origin 6.0 để thiết lập các mơ hình tốn học theo số liệu
3.1. NGHIÊN CỨU TẠO MÀNG COMPOSITE

cD

3.1.1. Nghiên cứu tạo màng pectin - chitosan (P/CS)
chitosan

aN

- Xác định độ dày và tính chất cơ học của màng pectin -

an

Độ bền kéo đứt của màng chitosan cao hơn so với màng

pectin. Sự kết hợp của chitosan và pectin tạo nên các màng hỗn hợp

g

có độ bền kéo đứt cao hơn so với màng pectin. Khi hàm lượng

chitosan trong màng tăng từ 25 đến 50% thì độ bền kéo đứt của màng

hỗn hợp tăng nhưng khi hàm lượng chitosan tăng đến 75% thì độ bền
kéo đứt giảm xuống đến 9,8%.

- Xác định độ hòa tan của màng pectin - chitosan
Khi hàm lượng chitosan trong màng hỗn hợp tăng từ 25 đến

50% thì màng hỗn hợp có độ hòa tan trong nước giảm từ 65,8 đến
9,09% nhưng khi hàm lượng chitosan của màng tăng đến 75% thì độ
hịa tan của màng hỗn hợp tăng.

10


- Xác định độ thấm hơi nước của màng pectin - chitosan

Độ thấm hơi nước của màng pectin cao hơn so với màng

chitosan, của các màng hỗn hợp đều thấp hơn so với màng pectin.

Trong các màng hỗn hợp, màng P/CS2 có độ thấm hơi nước thấp
nhất.

- Xác định khả năng kháng vi sinh vật của màng pectin -

chitosan
Dung dịch tạo màng chitosan có khả năng kháng các chủng
E.Coli, A.niger và S.cerevisiae. Khi nồng độ chitosan càng cao
- Xác định độ truyền khí oxy của các màng pectin – chitosan

ai

mạnh.

D

(khơng quá 50%.) thì khả năng kháng các vi sinh vật nghiên cứu càng

ho

Sau khi khảo sát các tính chất của màng như độ bền cơ học,

góc tiếp xúc nước, độ hòa tan, độ thấm hơi nước, độ truyền hơi nước

cD

và khả năng kháng các chủng vi sinh vật nghiên cứu thì có thể thấy

rằng màng hỗn hợp P/CS2 đảm bảo được các chỉ tiêu tốt có thể ứng

aN

dụng trong lĩnh vực thực phẩm. Màng P/CS2 có độ thấm khí oxy

an

thấp nên chọn màng P/CS2 cho nghiên cứu tiếp theo.
3.1.2. Kết quả tạo màng pectin - alginate

g

Tiến hành nghiên cứu tương tự như màng pectin – chitosan,

nhận thấy màng P/AG2 có độ hịa tan thích hợp, độ thấm hơi nước và

độ thấm khí thấp, đây là ba tính chất cơ bản của một màng đáp ứng
cho bảo quản thực phẩm, hơn nữa màng P/AG2 có độ bền cơ học

tương đối cao. Tuy nhiên màng P/AG2 khơng có tính kháng vi sinh
vật.

3.1.3. Kết quả tạo màng pectin - cacboxymethylcellulose

Qua kết quả nghiên cứu, chọn được màng P/CMC3 có một số

tính chất phù hợp để ứng dụng trong bảo quản rau quả vì có độ hịa

11


tan thấp, độ thấm hơi nước thấp, độ bền cơ học cao. P/CMC khơng
có khả năng kháng các chủng vi sinh vật nghiên cứu.

3.2. NGHIÊN CỨU TẠO MÀNG NANOCOMPOSITE

3.2.1. Nghiên cứu tạo màng pectin/alginate có cố định nano ZnO

Chuẩn bị dung dịch pectin/alginate với tỉ lệ phối trộn giữa

pectin và alginate là 50:50, nano ZnO được bổ sung vào màng pectinalginate ở 4 mức nồng độ: 0,01; 0,05; 0,1; 0,5 g/100g dung dịch

(tương ứng : 0,01%; 0,05%; 0,1%; 0,5%). Sau khi tạo màng thực hiện
đánh giá các chỉ tiêu chất lượng của màng như độ dày và tính chất cơ

D

học, tính chất hidrat hóa (độ hịa tan, độ thấm hơi nước, xác định
đường hấp thụ đẳng nhiệt ẩm của các màng P/AG/ZnO-NPs. Kết quả

ai

cho thấy bổ sung ZnO-NPs với nồng độ nhỏ hơn 0,1% làm tăng độ

ho

bền cơ học và tăng tính chất rào cản hơi nước, giảm hịa tan, giảm độ
thấm khí oxy của màng.

cD

- Kiểm tra khả năng kháng vi sinh vật của các màng P/AG bổ

aN

sung ZnO-NPs: Các màng P/AG/ZnO-NPs thể hiện khả năng kháng

các chủng vi sinh vật E.coli, Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus

an

niger và Colletotrichum gloeosporioides và khả năng kháng của các
màng P/AG/ZnO-NPs còn phụ thuộc vào chủng vi sinh vật.

g

(A)

(B)

(C)

Hình 3.1. Hình ảnh thể hiện khả năng kháng vi sinh vật (A)

E.coli, (B) A.niger, (C) Colletotrichum gls. của màng P/AG/ZnO-NPs

12


- Xây dựng đường hấp thụ đẳng nhiệt ẩm của các màng

P/AG/ZnO-NPs

Đường hấp thụ đẳng nhiệt ẩm của các màng P/AG trong

trường hợp khơng có và có bổ sung nano ZnO với các hàm lượng
khác nhau được trình bày tại hình 3.2.

Đường hấp thụ đẳng nhiệt của màng P/AG và màng

P/AG/ZnO-NPs đều có dạng hình sigmoid. Trong điều kiện mơi

trường có hoạt độ nước từ 0,1 đến 0,75 khả năng hút ẩm của các
màng đều thấp, ngược lại trong môi trường có hoạt độ nước lớn hơn

D

0,75, khả năng hút ẩm của các màng đều tăng mạnh. Khả năng hút

ai

ẩm của màng P/AG cao hơn so với màng P/AG/ZnO-NPs.

P/AG
PAG 0.01
PAG 0.05
PAG 0.1

ho
cD

120
80
0

aN

40
0.2

0.4

0.6
Hoạt độ nước

0.8

g

0

an

Hàm lượng ẩm cân bằng,
%

160

1

Hình 3.2. Đường hấp thụ đẳng nhiệt ẩm của màng P/AG khơng có và
có bổ sung nano ZnO với các hàm lượng khác nhau ở 25± 0.5oC
- Kiểm tra hình thái học của các màng P/AG/ZnO-NPs

Hình thái học của bề mặt màng và mặt cắt ngang của màng

P/AG và màng P/AG có bổ sung 0,1% nano ZnO được kiểm tra bởi
kính hiển vi điện tử quét (SEM) được thể hiện ở hình 3.3.

13