Khảo sát quá trình tạo nhũ tương nano tinh dầu tiêu đen bằng phương pháp chuyển pha

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN

Khảo Sát Quá Trình Tạo Nhũ Tƣơng Nano Tinh Dầu Tiêu
Đen Bằng Phƣơng Pháp Chuyển Pha.

Binh Dƣơng, 3/2019

1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT
ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
Khảo Sát Quá Trình Tạo Nhũ Tƣơng Nano Tinh Dầu Tiêu
Đen Bằng Phƣơng PhápChuyển Pha.

Chủ nhiệm đề tài: Huỳnh Thị Kim Thủy
Khoa: Công nghệ sinh học
Các thành viên: Nguyễn Hoàng Ân
Đoàn Huỳnh Minh Khoa
QUÁCH THỊ ANH THƢ

Ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Lý Thị Minh Hiền

Binh Dƣơng, 3/2019

2


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2 1 : Bảng bố trí thí nghiệm 1
Bảng 2 2 : Bảng bố trí thí nghiệm 2
Bảng 2.3 Bảng bố trí thí nghiệm 3
Bảng 2.4 Bảng bố trí thí nghiệm 4
Bảng 2.5 Bảng bố trí thí nghiệm 5
Bảng 2.6 Bảng bố trí thí nghiệm 6
Bảng 2.7 Bảng bố trí thí nghiệm 7
Bảng 3.1: Ảnh hƣởng thành phần tinh dầu tiêu đen và dầu nành
đến hệ nhũ
Bảng 3.2 Ảnh hƣởng tỷ lệ chất nhũ hóa đến hệ nhũ tƣơng

Bảng 3.3 : Ảnh hƣởng thời gian khuấy đến hệ nhũ tƣơng
Bảng 3.4: Ảnh hƣởng của thời gian bảo quản đến độ ổn định của
hệ nhũ tƣơng nano không có dầu nành
Bảng 3.5: Ảnh hƣởng của thời gian bảo quản đến độ ổn định của
hệ nhũ tƣơng nano có dầu nành
Bảng 3.6: Ảnh hƣởng của lực ly tâm 3000 vịng đến độ ổn định
của hệ nhũ tƣơng nano khơng có dầu nành
Bảng 3.7 Ảnh hƣởng của lực ly tâm 4000 vòng đến độ ổn định
của hệ nhũ tƣơng nano khơng có dầu nành
Bảng 3.8 Ảnh hƣởng của lực ly tâm 3000 vòng đến độ ổn định
của hệ nhũ tƣơng nano có dầu nành
Bảng 3.9: Ảnh hƣởng của lực ly tâm 4000 vòng đến độ ổn định
của hệ nhũ tƣơng nano có dầu nành

3


Bảng 3.10: Bảng giá trị OD của hệ nhũ tƣơng nano khi đƣợc
pha loãng 10 lần
Bảng 3.11: Bảng giá trị OD của hệ nhũ tƣơng nano khi đƣợc
pha loãng 100 lần
Bảng 3.12:Bảng giá trị OD của hệ nhũ tƣơng nano khi đƣợc
pha loãng 1000 lần
Bảng 3.13: Bảng giá trị OD ở hai nhiệt độ bảo quản khác nhau
của hệ nhũ tƣơng nano khơng có dầu nành
Bảng 3.14: Bảng giá trị OD ở hai nhiệt độ bảo quản khác nhau
của hệ nhũ tƣơng nano có dầu nành
Bảng 3.15: Bảng giá trị độ nhớt ở hai nhiệt độ bảo quản khác nhau
của hệ nhũ tƣơng nano khơng có dầu nành
Bảng 3.16 Bảng giá trị độ nhớt ở hai nhiệt độ bảo quản khác nhau
của hệ nhũ tƣơng nano có dầu nành

4


DANH MỤC HÌNH
Hinh 2.1 : Tinh dầu tiêu đen
Hinh 2.2: Thiết bị máy khuấy từ gia nhiệt
Hình 3.1 Quy trình dự kiến tạo nhũ tƣơng nano tinh dầu tiêu đen
bằng phƣơng pháp chuyển pha.
Hình 3.2: Kết quả đo OD trung bình cuả các mẫu ở bƣớc
sóng 600nm.
Hình 3.3 : Kết quả đo OD trung bình cuả các mẫu ở bƣớc
sóng 600nm.

Hình 3.4 Biểu đồ giá trị OD của mẫu nhũ tƣơng nano tại các thời
gian bảo quản khác nhau
Hình 3.5 : Biểu đồ chế độ ly tâm 3000 vòng đến độ ổn định của hệ
nhũ tƣơng
Hình 3.6 : Biểu đồ chế độ ly tâm 4000 vòng đến độ ổn định của hệ
nhũ tƣơng
Hình 3.7 Biểu đồ giá trị OD của mẫu có nồng độ pha lỗng 10 lần
Hình 3.8 : Biểu đồ giá trị OD của mẫu có nồng độ pha lỗng 100 lần
Hình 3.9 Biểu đồ giá trị OD của mẫu có nồng độ pha lỗng 1000 lần
Hình 3.10 Biểu đồ giá trị OD của mẫu nhũ tƣơng có dầu nành khi
bảo quản ở nhiệt độ khác nhau
Hình 3.11 Biểu đồ giá trị OD của mẫu nhũ tƣơng không có dầu nành
khi bảo quản ở nhiệt độ khác nhau

5


MỤC LỤC
ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................................................................ 12
Chƣơng 1 TỔNG QUAN ............................................................................................................... 13
1.GIỚI THIỆU ............................................................................................................................... 13
1.1.1Giới thiệu về nhũ tƣơng ......................................................................................................... 13
1 1 1 1 Nhũ tƣơng là gì? ................................................................................................................. 13
1.1.1.2 .Phân loại nhũ tƣơng .......................................................................................................... 13
1.1.1.3 Nhận biết nhũ tƣơng dầu /nƣớc và nhũ tƣơng nƣớc /dầu. .................................................. 14
1.1.1.4 Các yếu tố ảnh hƣởng tới sự tạo nhũ ................................................................................. 14
1.1.1.5 Các biến đổi xảy ra trong quá trình tạo nhũ ...................................................................... 15
1.1.2Hệ nhũ tƣơng nano ................................................................................................................ 16
1.1.2.1 Nhũ tƣơng nano .................................................................................................................. 16
1 1 2 2 Các phƣơng pháp tạo hệ nhũ tƣơng nano ........................................................................... 19

1.1.2.3 Chất nhũ hóa polysorbate 80 (Tween 80 ) ......................................................................... 21
1 1 2 4 Phƣơng pháp phân tích hệ nhũ tƣơng ................................................................................ 22
1.1.3Tinh dầu tiêu: ......................................................................................................................... 23
1.1.3.1 Giới thiệu về tinh dầu ........................................................................................................ 23
1.1.3.2 Thành phần hóa học của hạt tiêu đen: ................................................................................ 25
Chƣơng 2 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....................................................... 28
2 1 Điạ điểm và thời gian thực hiện ............................................................................................... 28
2.2 Nguyên vật liệu ........................................................................................................................ 28
2.3 Quy trình dự kiến ..................................................................................................................... 30
2.4 Các thí nghiệm: ........................................................................................................................ 31
2.4.1 khảo sát quá trình tạo hệ nhũ tƣơng nano tinh dầu tiêu đen .................................................. 31
2.4.1.1Thí nghiệm 1. Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng tinh dầu tiêu đen và dầu nành đến hệ nhũtƣơng
31
2.4.1.2 Thí nghiệm 2 : Khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ thành phần hệ nhũ tƣơng ................................. 33
2.4.2 Khảo sát tính ổn định của hệ nhũ tƣơng nano tinh dầu tiêu đen ........................................... 36
. .......................................................................................................................................................

2.4.2.1 Thí nghiệm 4 : Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian bảo quản đến trạng thái hệ nhũ tƣơng . 36
2.4.2.1 Thí nghiệm 5 : Khảo sát ảnh hƣởng chế độ ly tâm đến trạng thái hệ nhũ tƣơng................ 37
2.4.2.3 Thí nghiệm 6: Khảo sát ảnh hƣởng của độ pha loãng đến trạng thái hệ nhũ tƣơng ...........
2.4.2.4 Thí nghiệm 7 : Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ bảo quản đến trạng thái hệ nhũ tƣơng ..
Chƣơng 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................................................
3.1 Khảo sát quá trình tạo nhũ nano tinh dầu tiêu đen ...................................................................

37
38
40
40

3.1.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng tinh dầu tiêu đen và dầu nành đến hệ nhũ

tƣơng .............................................................................................................................................

40
3.1.2 Thí nghiệm 2. Khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ thành phần hệ nhũ tƣơng ...................................... 42
3.1.3 Thí nghiệm 3 : Khảo sát thời gian khuấy đến sự hình thành hệ nhũ tƣơng .......................... 45
3.2 Khảo sát tính ổn định của hệ nhũ tƣơng nano tinh dầu tiêu đen .............................................. 46
3.2.1 Thí nghiệm 4 : Khảo sát ảnh hƣởng của thời gian bảo quản đến trạng thái hệ nhũ tƣơng .... 46
6


3.2.2 Thí nghiệm 5 : Khảo sát ảnh hƣởng chế độ ly tâm đến trạng thái hệ nhũ tƣơng.................48
3.2.3 Thí nghiệm 6 : Khảo sát ảnh hƣởng của độ pha lỗng đến trạng thái hệ nhũ tƣơng............53
3.2.4 Thí nghiệm 7: Khảo sát ảnh hƣởng của nhiệt độ bảo quản đến trạng thái hệ nhũ tƣơng.....56
Chƣơng 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ....................................................................................... 64
Đề nghị......................................................................................................................................... 65
Tài Liệu Tham Khảo.................................................................................................................... 66
PHỤ LỤC..................................................................................................................................... 68

7


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO
TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC MỞ
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ
MINH

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
1. Thông tin chung:
- Tên đề tài: Khảo Sát Quá Trình Tạo Nhũ Tƣơng Nano Tinh Dầu Tiêu Đen
Bằng Phƣơng PhápChuyển Pha
- Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thị Kim Thủy
- Lớp:DH15SH04
Khoa: công nghệ sinh học
Năm thứ:
4
Số năm đào tạo: 4
- Ngƣời hƣớng dẫn: TH S Lý Thị Minh Hiền
2. Mục tiêu đề tài: Nghiên cứu quy trình tạo nhũ tƣơng nano tinh dầu tiêu đen.
3. Tính mới và sáng tạo: cải thiện và nâng cao chất lƣợng cũng nhƣ giá trị của
tinh dầu tiêu
4. Kết quả nghiên cứu: Tìm ra thơng số phù hợp cho quy trình cũng nhƣ thông số
cố định chế phẩm nano tinh dầu tiêu đen
5. Đóng góp về mặt kinh tế - xã hội, giáo dục và đào tạo, an ninh, quốc phòng và
khả năng áp dụng của đề tài: nâng cao gía trị của tinh dầu tiêu, và phát triển thêm
phụ gia bảo quản thực phẩm
6. Công bố khoa học của sinh viên từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên
tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu
(nếu có):

Ngày

tháng 3

năm 2019

Sinh viên chịu trách
nhiệm chính
thực hiện đề tài

Huỳnh Thị Kim Thủy

8


Nhận xét của ngƣời hƣớng dẫn về những đóng góp khoa học của sinh viên thực hiện đề tài
(phần này do người hướng dẫn ghi):
Ngày
Xác nhận của đơn vị
(ký tên và
đóng dấu)

tháng

năm

Ngƣời hƣớng dẫn

Lý Thị Minh Hiền

9


BỘ GIÁO DỤC VÀ
ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI

HỌC MỞ
THÀNH PHỐ HỒ
CHÍ MINH

CỘNG HOÀ XÃ HỘI
CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh
phúc

THƠNG TIN VỀ SINH VIÊN
CHỊU TRÁCH NHIỆM CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
I. SƠ LƢỢC VỀ SINH VIÊN:
Ảnh 4x6
Họ và tên: HUỲNH THỊ KIM THỦY
Sinh ngày: 28
tháng 11
năm 1994
Nơi sinh: TIỀN GIANG
Lớp:
DH15SH04
Khóa: 2015
Khoa: CƠNG NGHỆ SINH HỌC
Địa chỉ liên hệ: kytúc xá Bích Thủy 2, đƣờng Huỳnh Văn Lũy Phƣờng Phú Lợi TP
THỦ DẦU MỘT BÌNH DƢƠNG
Điện thoại:
0939276251
Email:

II. QUÁ TRÌNH HỌC TẬP (kê khai thành tích của sinh viên từ năm thứ 1 đến năm

đang học):
* Năm thứ 1:
Ngành học: công nghệ sinh học
Khoa: công nghệ sinh học
Kết quả xếp loại học tập: trung bình - khá
Sơ lƣợc thành tích:
* Năm thứ 2:
Ngành học: công nghệ sinh học
Khoa: công nghệ sinh học
Kết quả xếp loại học tập: : trung bình - khá
Sơ lƣợc thành tích:
* Năm thứ 3:
Ngành học:
cơng nghệ sinh học
Khoa: công nghệ sinh học
Kết quả xếp loại học tập: : trung bình - khá
Sơ lƣợc thành tích:
* Năm thứ 4:
Ngành học: thực phẩm
Khoa: công nghệ sinh học
Kết quả xếp loại học tập : trung bình - khá
Sơ lƣợc thành tích:
...
10


tháng

Ngà
y

năm
Xác nhận của đơn
vị
(ký tên và đóng
dấu)

Sinh viên chịu
trách nhiệm chính
thực hiện đề tài

Huỳnh Thị Kim Thủy

11


I.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Tiêu là một loại gia vị đặc biệt rất phổ biến trong những món ăn của ngƣời
Việt Nam và cũng nhƣ trên thế giới. Tiêu ngoài dạng hạt hay bột thì cịn một loại
đáng quan tâm đó là tinh dầu. Trong tinh dầu tiêu có chứa rất nhiều thành phần vừa
đóng vai trị tạo hƣơng vị vừa giúp bảo quản thực phẩm nhờ đặc tính kháng khuẩn và
chống oxy hóa Tiêu đƣợc dùng nhƣ một chất bảo quản tự nhiên cho thịt và các loại
thực phẩm dễ bị hƣ hỏng khác. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng điều này là do các tính
chất chống oxy hóa và chống vi khuẩn hiện diện trong hạt tiêu. Hiện nay tinh dầu tiêu
nguyên chất đang rất đƣợc chú ý trong ngành dƣợc và thực phẩm.
Vì bản chất của tinh dầu nói chung và tinh dầu tiêu nói riêng là dễ bay hơi và
khó phân tán đều trong mơi trƣờng thực phẩm, để cải thiện vấn đề này hệ nhũ tƣơng
nano là một lựa chọn tối ƣu Bằng cách hòa tan tinh dầu tiêu vào pha ƣa béo và phân

tán thành giọt nhũ với kích thƣớc bé hơn 200nm trong mơi trƣờng nƣớc của thực
phẩm. Giọt tinh dầu với kích thƣớc nano sẽ phân tán đều hơn trong sản phẩm, khả
năng bảo vệ tinh dầu tốt hơn vì khó thất thốt do bay hơi hơn và sẽ tăng hoạt tính sinh
học của tinh dầu tiêu đối với vai trò bảo quản.
Nhằm mục đích khảo sát các thơng số liên quan tới quá trình tạo nhũ tƣơng
nano tinh dầu tiêu đen nên chnung em tiến hành nghiên cứu đề tài Khảo Sát Quá
Trình Tạo Nhũ Tƣơng Nano Tinh Dầu Tiêu Đen Bằng Phƣơng Pháp Chuyển Pha
Mục tiêu là khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng và quy trình tạo ra chế phẩm
nhũ tƣơng nano tinh dầu tiêu đen
Nội dung gồm khảo sát các thành phần ảnh hƣởng đến hệ nhũ và khảo sát
thời gian khuấy đến sự hình thành hệ nhũ
Khảo sát ảnh hƣởng hàm lƣợng tinh dầu tiêu đen đến hệ nhũ tƣơng
Khảo sát ảnh hƣởng tỷ lệ thành phần hệ nhũ tƣơng
Khảo sát tốc độ khoấy đến sự hình thành hệ nhũ tƣơng
Khảo sát tính ổn định của hệ nhũ tƣơng nano tinh dầu tiêu đen

12


Chƣơng 1 TỔNG QUAN
1. GIỚI THIỆU
1.1.1 Giới thiệu về nhũ tƣơng
1.1.1.1 Nhũ tương là gì?
Nhũ tƣơng là một hệ phân tán của hai chất lỏng không tan lẫn hoặc tan rất ít
vào nhau, một trong hai chất lỏng đó phân tán vào chất lỏng kia dƣới dạng nhỏ giọt,
kích thƣớc giọt chất lỏng biến đổi trong phạm vi rộng. Dạng nhũ tƣơng phụ thuộc
vào loại chất nhũ hoá đƣợc sử dụng, nhiệt độ, khối lƣợng các pha sử dụng. Nếu pha
lỏng nào dễ hịa tan chất nhũ hóa sẽ có xu hƣớng trở thành pha liên tục. Trong một
nhũ tƣơng kích thƣớc các giọt khơng đồng nhất Kích thƣớc giọt phụ thuộc vào
phƣơng pháp chế tạo nhũ và nồng độ chất nhũ hóa Cũng nhƣ các hệ phân tán khác,

nhũ tƣơng là hệ khơng bền nhiệt động, do đó để duy trì nhũ tƣơng tạo đƣợc phải cho
vào chất bảo vệ (chất nhũ hóa) Hệ nhũ tƣơng đơn giản gồm có hai thành phần nƣớc
và dầu.
Các chất lỏng hoặc là có thể hịa tan tốt vào nƣớc (chất lỏng ƣa nƣớc) hoặc là
có thể hịa tan tốt vào dầu (chất lỏng kỵ nƣớc). Nguyên nhân là do các phân tử nƣớc
chỉ tạo thành các lực liên kết hiđrô trong khi các phân tử mỡ chỉ tạo thành các lực
Van Der Waals. Chất nhũ hóa nhƣ xà phịng có thể liên kết các chất lỏng này. Chúng
có tính chất này vì các phân tử của chất nhũ hóa có một phần phân cực và một phần
không phân cực. Phần phân cực có thể tạo liên kết hiđrơ và liên kết với các chất lỏng
ƣa nƣớc trong khi phần không phân cực của phân tử tạo nên lực van der Waals và
liên kết với các chất kỵ nƣớc Điều này giải thích tác dụng tẩy rửa của xà phòng: xà
phòng làm giảm sức căng bề mặt của nƣớc và tạo điều kiện rửa các chất chỉ tan trong
dầu mỡ bằng cách cho thêm nƣớc vào……

1.1.1.2 .Phân loại nhũ tương
Phân loại dựa vào pha khuyếch tán.
Thực tế tồn tại hai loại nhũ tƣơng là: nhũ tƣơng dầu/ nƣớc hay gọi là nhũ
tƣơng thuận, đây là loại nhũ tƣơng mà pha phân tán là dầu còn pha liên tục là nƣớc.
Nhũ tƣơng nƣớc/ dầu hay gọi là nhũ tƣơng nghịch trong đó pha phân tán là nƣớc
còn pha liên tục là dầu.
13


Phân loại theo nồng độ
Phân loại theo nồng độ thể tích mà pha phân tán chiếm:
Nhũ tƣơng lỗng là loại nhũ tƣơng mà pha phân tán chỉ chiếm 0,1% - 0,2%.
Giới hạn 0,1% -0,2% là tùy thuộc vào bản chất của hai pha nhũ tƣơng Nhũ tƣơng
lỗng có thể tồn tại ở dạng giọt có đƣờng kính khoảng 0,1μm Nhũ tƣơng lỗng cóm Nhũ tƣơng lỗng có
tính chất của một hệ keo điển hình, hệ có thể có điện tích và cũng tuân theo quuy tắc
keo tụ Điện tích xuất hiện các giọt của pha phân tán là do sự hấp thu các ion của các

chất điện ly vô cơ có mặt trong mơi trƣờng. Vì nồng độ nhỏ nên nhũ tƣơng này có độ
bền lớn.
Nhũ tƣơng đặc: với nhũ tƣơng đặc pha phân tán chiếm khoảng 0,2% đến 74%
thể tích hệ Đƣờng kính giọt trong nhũ tƣơng đặc vào khoảng 0,1 đến 1μm Nhũ tƣơng lỗng cóm. Nhũ
tƣơng đặc rất kém bền, trong hệ thƣờng có chất nhũ hóa để bảo vệ Nhũ tƣơng đặc dễ
sa lắng hoặc nổi lên trên, nếu pha phân tán có khối lƣợng riêng lớn hơn khối lƣợng
riêng của mơi trƣờng thì các giọt sẽ sa lắng và ngƣợc lại.
Nhũ tƣơng đậm đặc: pha phân tán chiếm 74% đến 99% thể tích hệ Nhũ tƣơng loại
này chỉ tồn tại khi có chất nhũ hóa tốt. Dung dịch chất nhũ hóa nằm giữa các giọt của
pha phân tán dƣới dạng những màng rất mỏng, độ dày của màng trong các nhũ này
mỏng tới 100A0 hoặc bé hơn Các giọt dầu biến dạng thanh các hình đa diện và đƣợc
ngăn cách với nhau bằng các màng mỏng của chất nhũ hóa và pha ngồi (pha liên tục)
trong một số trƣờng hợp hệ tạo thành khối gel, có ranh giới phân chia pha phức tạp.

1.1.1.3 Nhận biết nhũ tương dầu /nước và nhũ tương nước /dầu.
Có thể nhận biết hai loại này bằng cách:
Thêm một ít chất màu chỉ có khả năng tan vào một trong hai pha ( pha phân
tán hoặc pha liên tục ) mà qua kính hiển vi có thể dễ dàng phân biệt đƣợc.
Thêm một ít nƣớc thì nó chỉ trơn lẫn trong nhũ tƣơng loại dầu/ nƣớc mà
không trộn lẫn trong nhũ tƣơng nƣớc/ dầu.
Độ dẫn điện của nhũ tƣơng dầu/nƣớc lớn hơn nhũ tƣơng nƣớc/dầu.

1.1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự tạo nhũ.

14


Một số yếu tố nảh hƣởng đến sự tạo nhũ nhƣ: thiết bị sử dụng cho quá trình tạo
nhũ, cƣờng độ của năng lƣợng cung cấp, nhiệt độ trong qua trong q trình tạo nhũ,
sự có mặt của chất hoạt động bề mặt, sự có mặt của oxy, bản chất của dầu, hàm

lƣợng protein hòa tan và các nhũ tƣơng hóa của protein, độ hịa tan và khả năng
trƣơng hóa của protein có quan hệ tỷ lệ thuận. Các loại protein khơng hịa tan có khả
năng tạo nhũ tƣơng thấp, ngồi ra pH, lực ion,bản chất của dầu, sự có mặt của oxy
hay không cũng gây ảnh hƣởng đên quá trình tạo nhũ.

1.1.1.5 Các biến đổi xảy ra trong quá trình tạo nhũ
Biến đổi vật lý :
Đồng hóa làm giảm kích thƣớc của các hạt phân tán trong hệ nhũ tƣơng hoặc


huyền phù, nhằm hạn chế hiện tƣợng tách pha trong q trình bảo quản sản phẩm.
Kích thƣớc của các hạt phân tán càng nhỏ thì khả năng bị tách pha của huyền phù
hoặc nhũ tƣơng càng khó xảy ra. Đối với hệ nhũ tƣơng, sau khi đồng hóa các chất
lỏng trong hệ -thì độ nhớt của hệ sẽ lớn hơn độ nhớt của hệ ban đầu.
Kết quả đồng hóa chất lỏng làm cho sự tiếp xúc lẫn nhau giữa các cấu tử đƣợc
tăng lên và các cấu tử này có thể xảy ra các phản ứng hóa học với nhau. Việc sử dụng
áp lực cao để thực hiện quá trình đồng hóa sẽ làm tăng nhiệt độ của ngun liệu. Kết
quả thực nghiệm cho thấy nếu nhƣ áp lực sử dụng tăng 40 bar thì nhiệt độ nguyên
liệu sẽ tăng 1oC Trong công nghiệp thực phẩm, giá trị áp lực sử dụng thƣờng dao
động trong khoảng 200 – 300 bar tƣơng đƣơng với khoảng tăng nhiệt độ nguyên liệu
trong q trình đồng hóa là 5 – 7,5°C Nhƣ vậy, mức độ làm tăng nhiệt cho nguyên



liệu là không lớn.
Biến đổi hóa lý:
Đồng hóa làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa hai pha phân tán và liên tục
trong hệ nhũ tƣơng hoặc huyền phù Khi đó các giá trị nhƣ năng lƣợng bề mặt và sức
căng bề mặt trong hệ phân tán sẽ thay đổi. Khi có sử dụng chất nhũ hóa, chúng sẽ
phân bố tại vị trí bề mặt tiếp xúc pha trong hệ phân tán, nhờ đó mà độ bền pha phân

tán của sản phẩm sẽ gia tăng.

15


1.1.2 Hệ nhũ tƣơng nano.
1.1.2.1 Nhũ tương nano
Hệ nhũ tƣơng nano là hệ nhũ tƣơng với pha phân tán có kích thƣớc giọt từ 20
đến 500nm (Gupta và cộng sự, 2016).
Nhũ tƣơng nano (giọt kích thƣớc nhỏ hơn) lợi thế hơn các nhũ tƣơng thông
thƣờng ( các giọt cỡ micromet) do kích thƣớc giọt nhỏ của chngs làm cho chúng ổn
định trầ trích hoặc dạng kem và ở khía cạnh quan học thì chúng trong suốt hoặc mờ
(tƣơng tự nhƣ vi nhũ tƣơng) Tuy nhiên, nhũ tƣơng nano, tƣơng phản với các vi nhũ
tƣơng ổn định nhiệt động lực học là do hệ thống cân bằng không trãi qua quá trình
keo tụ, kết tụ. Tuy nhiên, với việc lựa chọn thích hợp các thành phần và phƣơng pháp
thích hợp thì có thể đạt đƣợc nhũ tƣơng nano có độ ổn định động học cao.
Hệ nhũ tƣơng nano tiêu biểu chứa pha dầu, pha nƣớc và chất nhũ hóa Chất
nhũ hóa rất cần thiết để tạo thành giọt nhỏ vì chất nhũ hóa làm giảm sức căng bề mặt
giữa pha dầu và pha nƣớc. Chất nhũ hóa cịn đóng vai trị ổn định hệ nhũ tƣơng nano
thông qua tƣơng tác đẩy tĩnh điện (repulsive electrostatic interactions) và tạo sự cản
trở không gian (steric indrance). Chất nhũ hóa thƣờng dùng là chất hoạt động bề mặt,
nhƣng protein và lipid cũng cho hiệu quả trong quá trình tạo nhũ tƣơng nano
Hê nhũ tƣơng nano thƣờng dùng để mang và phân tán các hợp chất có hoạt
tính sinh học. Hiện nay nhiều hợp chất chức năng có lợi cho sức khỏe nhƣ ngăn chặn
và điều trị bệnh thƣờng có trên thị trƣờng ở dạng thuốc hay thực phẩm chức năng.
Tuy nhiên, các hợp chất này đơi khi thể hiện hoạt tính sinh học kém. Nguyên nhân
chủ yếu là do nhiều hợp chất chức năng khơng ƣa nƣớc. Kỹ thuật nano nói chung
hay hệ nhũ tƣơng nano nói riêng thƣờng đƣợc sử dụng giúp cải thiện khả năng hịa
tan và tăng hoạt tính sinh học của các hợp chất chức năng ƣa béo Hệ nhũ tƣơng nano
là một ứng dụng phù hợp vì hệ nhũ nano giúp mang hay phân phối hợp chất ƣa béo

nhƣ chất dinh dƣỡng, thuốc, hƣơng, chất chống oxy hóa và chất kháng khuẩn. (Silva
và cộng sự, 2012)
Theo Gupta (2016), hệ nhũ tƣơng nano có một số đặc điểm chung nhƣ: kích
thƣớc giọt nhỏ, độ ổn định cao, trong suốt. Những đặc điểm này làm hệ nhũ nano
đƣợc ứng dụng trong thực phẩm, mỹ phẩm, dƣợc phẩm và phân phối thuốc. Hệ nhũ
16


tƣơng nano thƣờng có kích thƣớc đƣờng kính hạt khoảng 100nm. Với kích thƣớc
này (nhỏ hơn bƣớc sóng ánh sáng nhìn thấy đƣợc từ 400-700nm), hệ nhũ tƣơng nano
có thể ở trạng thái trong suốt. Tuy nhiên có thể điều chỉnh kích thƣớc giọt để hệ nhũ
này có thể chuyển từ trong suốt sang dạng trắng sữa. Hệ nhũ tƣơng nano có thể ổn
định từ vài tháng đến vài năm Hệ nhũ nano ít nhạy cảm với sự pha lỗng, nhiệt độ
hay thay đổi pH hơn hệ nhũ micro
Với kích thƣớc giọt phân tán nhỏ, hệ nhũ tƣơng nano siêu ổn định dƣới tác
động trọng lực nhờ hiệu ứng chuyển động Brown. Hoạt tính sinh học của hợp chất
bao bọc trong hệ nhũ tƣơng cũng đƣợc cải thiện đáng kể nhờ sự tăng diện tích bề mặt
so với thể tích Cũng nhờ kích thƣớc giọt phân tán nhỏ mà sự vận chuyển hợp chất
chức năng này qua màng cũng tăng theo (Nirmal, 2018)
Hạn chế của hệ nhũ tƣơng nano là sự mất ổn định trong thời gian bảo quản dài
do hiện tƣợng tách pha sau khi giọt nhũ đông tụ, kết tụ hay do hiện tƣợng chín
Ostwald. Tuy nhiên sự mất ổn định này có thể đƣợc khắc phục nhờ sử dụng chất nhũ
hóa với tỷ lệ cao. Chất nhũ hóa thực phẩm thƣờng dùng tạo nhũ nano nhƣ lecithin,
polysorbate, ester đƣờng hay polymer sinh học (tinh bột biến tính, gum tự nhiên,
protein động thực vật). Các hợp chất này làm ảnh hƣởng đến tính lƣu biến, lực tĩnh
điện, lực đẩy khơng gian của hệ. (Nirmal, 2018).
Chất nhũ hóa sử dụng có thể dạng khơng ion, lƣỡng tính (zwitterionic), cation
hay anion. Thành phần hệ nhũ nano có thể gây độc Lƣợng lớn chất nhũ hóa có thể
gây kích thích hệ tiêu hóa hay da khi uống hay thoa cục bộ Do đó, lựa chọn chất nhũ
hóa rất quan trọng. Sử dụng tối thiểu chất nhũ hóa thƣờng đƣợc tán thành. Chất nhũ

hóa khơng ion thƣờng ít độc hơn loại có tính ion và thƣờng có nồng độ tạo micelle
tới hạn thấp hơn (critical micelle concentration / CMC) Hệ nhũ dầu trong nƣớc để
uống hay dùng ngoài sử dụng chất nhũ hóa khơng ion thƣờng ổn định cho cơ thể hơn
(Chime, 2014).
Thơng số quan trọng khác để chọn chất nhũ hóa là sự cân bằng ƣa nƣớc ƣa béo
(hydrophile-lipophile balance / HLB). Chất nhũ hóa thƣờng tập trung ở mặt phân cách
hai pha dầu nƣớc và làm giảm năng lƣợng tạo nhũ tƣơng và cải thiện sự ổn định hệ. Giá
trị HLB để tạo hệ nhũ dầu trong nƣớc thƣờng lớn hơn 10 Sử dụng trộn lẫn
17


hai loại với HLB thấp và cao thƣờng tạo hệ nhũ bền khi hòa tan trong nƣớc (Chime,
2014).
Loại và bản chất chất nhũ hóa cũng là yếu tố ảnh hƣởng đáng kể, chất nhũ hóa
khơng ion thƣờng đƣợc chọn vì ít bị ảnh hƣởng bởi pH và sự thay đổi lực ion,
thƣờng an tồn (GRAS). Sự hịa tan của dầu và chất nhũ hóa cũng là yếu tố quan
trọng. Chất nhũ hóa khơng cần thiết phải hịa tan tốt với cả hợp chất chức năng và
dầu. Sự hòa tan chất nhũ hóa và dầu bƣớc đầu có thể xác định khả năng hình thành hệ
nhũ nano
Chất đồng nhũ hóa (cosurfactant) đƣợc cho thêm vào để tạo hệ nhũ nano với
nồng độ chất nhũ hóa thấp Rƣợu có độ dài mạch từ ngắn – trung bình đến dài (C3–
C8) thƣờng đƣợc cho vào với vai trị đồng nhũ hóa để làm giảm sức căng bề mặt và
tăng độ lỏng (fluidity) của mặt phân cách Chúng làm tăng tính linh động của đi
hydrocarbon và cho phép thấm dầu vào vị trí này. Alcohol có thể làm tăng sự hịa tan
của nƣớc và dầu vì tạo phần trung gian giữa hai pha Đồng nhũ hóa dùng trong hệ nhũ
nano nhƣ Transcutol P, glycerin, ethyleneglycol, ethanol, propanol, ethanol,
isopropyl alcohol, n-butanol, PEG 400, Carbitol, và propylene glycol (Chime, 2014).
Hiện nay hệ nhũ tƣơng nano trong thực phẩm dùng để phân tán các loại hợp
chất màu tự nhiên hay các chất có hoạt tính sinh học cao nhƣ carotene, lycopene,
curcumin,…hay các loại chất tạo hƣơng vị kém tan trong nƣớc nhƣ các loại tinh dầu,

với vai trò tăng giá trị dinh dƣỡng, cảm quan sản phẩm hay bảo quản sản phẩm.
Trong đó, tinh dầu là nhóm lipid kỵ nƣớc chứa hỗn hợp chất hƣơng, là những
hợp chất trao đổi chất thứ cấp của tế bào giúp sinh vật chống lại các yếu tố có hại từ
ngoại cảnh nhƣ vi sinh gây bệnh, động vật ăn cỏ, côn trùng hay tia UV. Thành phần
cơ bản tinh dầu gồm terpen, terpenoid, phenylpropanoid và nhiều hợp chất khác.
Nhiều nghiên cứu cho thấy tinh dầu có khả năng kháng khuẩn nhƣ tinh dầu xả, tinh
dầu xạ hƣơng, tinh dầu quế, tinh dầu đinh hƣơng,…Tuy nhiên việc sử dụng tinh dầu
trong thực phẩm có hạn chế do sự kém ổn định của tinh dầu và hƣơng vị tinh dầu làm
ảnh hƣởng tính chất cảm quan thực phẩm Do đó, bao bọc tinh dầu trong hệ nhũ
tƣơng nano làm tăng hoạt tính tinh dầu và hạn chế ảnh hƣởng đến mùi vị sản phẩm.
(Nirmal, 2018). Rất nhiều nghiên cứu để tạo thành hệ nhũ tƣơng nano tinh dầu và
ứng dụng chế phẩm này trong thực phẩm đƣợc thực hiện.
18


Theo nghiên cứu của Gharenaghadeh và cộng sự (2017), hệ nhũ tƣơng tinh
dầu Salvia multicaulis tạo thành bằng phƣơng pháp đánh siêu âm với kích thƣớc hạt
89,45nm sau 60 ngày vẫn ổn định trạng thái.
Tinh dầu tỏi thƣờng dùng trong thực phẩm với vai trò tạo hƣơng và bảo quản
thực phẩm khỏi vi sinh vật. Theo nghiên cứu của Katata-Seru và cộng sự (2017), hệ
nhũ tƣơng nano chứa tinh dầu tỏi có tính kháng khuẩn cao hơn tinh dầu tỏi thơng
thƣờng và làm tăng đƣờng kính vịng kháng khuẩn E.coli O157 lên 2mm so với mẫu
tinh dầu thƣờng không tạo nhũ nano.
Tinh dầu tầm ma (nettle oil) tạo nhũ nano bằng phƣơng pháp đồng hóa áp
suất cao có khả năng kháng khuẩn tƣơng đƣơng kháng sinh kanamycin 50μm Nhũ tƣơng lỗng cóg/ml với
các nồng độ thành phần phù hợp với 2,5% tinh dầu theo khối lƣợng, hàm lƣợng chất
nhũ hóa Tween 40 và Tween 80 bằng lƣợng tinh dầu. (Gharibzahedi và cộng sự,
2016).
Tinh dầu Eugenia brejoensis đƣợc dùng để tạo nhũ nano và thử hoạt tính
kháng khuẩn của hệ nhũ tƣơng này Kết quả ghi nhận đƣợc kích thƣớc vịng kháng

khuẩn của hệ nhũ tƣơng nano tinh dầu tạo thành với kích thƣớc hạt 143,13nm có khả
năng ức chế tƣơng tự dung dịch chứa chất kháng sinh chloramphenicol 1000ppm
(Mendes và cộng sự, 2018).
Nghiên cứu của Noori và cộng sự (2018), ứng dụng hệ nhũ tƣơng nano chứa
tinh dầu gừng bảo quản thịt gà tƣơi bảo quản lạnh bằng phƣơng pháp nhúng phủ bề
mặt cho thấy có sự khác biệt về mức độ nhiễm vi khuẩn sau 12 ngày bảo quản.

1.1.2.2 Các phương pháp tạo hệ nhũ tương nano
Vì hệ nhũ nano là hệ không đạt cân bằng, nên để tạo thành hệ cần năng lƣợng
lớn và nồng độ chất nhũ hóa cao hay cả hai điều kiện trên đồng thời. Nhìn chung,
năng lƣợng cần đƣợc cung cấp vì quá trình tạo nhũ tƣơng khơng phải là q trình
ngẫu nhiên Để tạo thành hệ nhũ nano cần năng lƣợng nhiều hơn hệ nhũ macro Sự có
mặt của chất nhũ hóa làm giảm sức căng bề mặt giữa dầu và nƣớc.
Có nhiều phƣơng pháp tạo nhũ tƣơng nano, phổ biến là phƣơng pháp năng
lƣợng cao và năng lƣợng thấp bao gồm đồng hóa áp suất cao, siêu âm, nhiệt độ đảo
pha và điểm chuyển pha nhũ tƣơng
19


Phƣơng pháp năng lƣợng cao (hight energy method).
Nhũ tƣơng nano thƣờng đƣợc điều chế bằng phƣơng pháp năng lƣợng cao sử
dụng các thiết bị cơ học để tạo ra sự phá vỡ các lực, cụ thể là máy khuấy cắt cao, máy
đồng nhất áp suất cao, máy phát siêu âm. Sự hình thành nhũ tƣơng bằng các phƣơng
pháp này khá đơn giản vì năng lƣợng đầu v càng cao thì kích thƣớc giọt càng nhỏ.
tuy nhiên , mức năng lƣợng cần thiết để có các giọt có kích thƣớc nanomet rất cao vì
vậy gây tốn kém chi phí, một phần nữa là năng lƣợng đƣa vào chỉ chiếm rất ítđể sử
dụng nhũ hóa
Phƣơng pháp năng lƣợng thấp (low energy method): sử dụng năng lƣợng hóa
học bên trong của hệ thống, tiết kiệm năng lƣợng hơn bằng việc khuấy đơn giản với
thiết bị khuấy từ từ 200 đến nhỏ hơn 1000ppm là có thể tạo ra đƣợc các giọt có kích

thƣớc giọt nhỏ hơn phƣơng pháp năng lƣợng cao.
Phƣơng pháp năng lƣợng thấp
Sử dụng hóa chất bên trong năng lƣợng của hệ thống để đạt đƣợc q trình
nhũ hóa, đƣợc phân loại tùy thuộc vào sự thay đổi của chất hoạt động bề mặt hay
khơng. Sự hình thành nhũ tƣơng nano đƣợc kích hoạt bởi sự nhanh chóng khuếch tán
các chất hoạt động bề mặt và /hoặc các phân tử dung môi từ pha phân tán sang pha
liên tục.
Phƣơng pháp đảo pha(EPI): dựa trên giai đoạn đảo ngƣợc khi chuẩn độ nƣớc
trong một hệ thống có chứa hỗn hợp dầu và chất nhũ hóa Phƣơng pháp đảo pha (EPI)
bao gồm chuẩn độ pha nƣớc thành pha hữu cơ với sự khuấy trộn liên tục. Theo nghiên
cứu của Felix Ostertag và cộng sự của ông đã sử dụng phƣơng pháp EPI để sản xuất các
giọt dầu có kích thƣớc nhỏ, phƣơng pháp này phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ loại dầu,
hƣợng liệu dầu, chất hoạt động bề mặt: Tween 80 ,Tween 20,Tween 85, nồng độ các
chất hoạt động bề mặt. Các thí nghiệm đƣợc thực hiện trong cốc 125ml ở mơi trƣờng có
o

nhiệt độ 25 C. Các thí nghiệm đƣợc thiết kế sao cho hệ nhũ tƣơng cuối cùng ln có
tổng khối lƣợng là 50g trong đó dầu là 5g( tức là 10%) các thí nghiệm cho thấy rằng
dung dịch nƣớc đƣợc chuẩn độ vào cốc đủ làm cho nƣớc trong dầu chuyển pha trong
nƣớc ở tất cả các mẫu Ban đầu, pha hữu cơ đƣợc chuẩn bị bởi chất hoạt động bề mặt và
dầu vào cốc và sau đó đƣợc trộn bằng cách sử dụng máy khuấy từ (750 vòng/phút) trong
30 phút Sau đó nƣớc đƣợc thêm vào pha hữu cơ bằng cách
20