Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA
*

NGHIÊN CỨU CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ
TRÌNH TẠO MÀNG BIOPLASTIC TỪ CASEINAT VÀ ỨNG
DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

SVTH: VŨ THANH HÒA

Đà Nẵng – Năm 2017


TÓM TẮT
Tên đề tài: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat
và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm
Sinh viên thực hiện:

Vũ Thanh Hịa

Số thẻ sinh viên :

107120125

Lớp:

12H2

Đồ án này trình bày kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng
bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong bao gói bảo quản thực phẩm.

Các yếu tố độ dày màng, hàm lượng pectin và hàm lượng glyxerol được khảo sát đơn
biến nhằm nghiên cứu sự ảnh hưởng của chúng đến các tính chất màng (độ bền kéo và độ
giãn dài; độ thấm hơi nước).
Nguyên liệu sử dụng trong quá trình nghiên cứu là sữa gầy tiệt trùng UHT. Casein sau
khi tách ra từ sữa gầy nguyên liệu bằng phản ứng đông tụ ở điều kiện pH = 4,6, nhiệt độ
500C trong 15 phút, được trung hòa bằng dung dịch NaOH 2,5M để tạo ra dung dịch muối
natri caseinat. Sau khi nghiên cứu đã xác định được tỷ lệ phối trộn tạo màng gồm các
nguyên liệu natri caseinat, glyxerol và pectin lần lượt là 79%, 20% và 1% theo khối lượng
chất khô và bổ sung CaCl2 theo tỷ lệ 1% so với khối lượng pectin khơ.
Q trình thăm dị ban đầu ứng dụng của màng caseinat trên bánh mì cho thấy, màng
có khả năng bao gói và làm chậm q trình biến đổi cảm quan của sản phẩm.


ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HÓA

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

Vũ Thanh Hịa

Số thẻ sinh viên: 107120125

Lớp:

Khoa: Hóa

Ngành: Cơng nghệ thực phẩm

12H2

1. Tên đề tài đồ án:
Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng
trong công nghiệp thực phẩm
2. Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện
3. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: Không
4. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:
- Mở đầu
- Chương 1: Tổng quan tài liệu
- Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
- Chương 3: Kết quả và thảo luận
- Chương 4: Kết luận
- Tài liệu tham khảo
- Phụ lục
5. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): Khơng
6. Họ tên người hướng dẫn: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ……../……./201…..
8. Ngày hoàn thành đồ án:
……../……./201…..

Trưởng Bộ môn Công nghệ thực phẩm

Đà Nẵng, ngày
tháng

năm 201
Người hướng dẫn


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc nhất đến Cô Trương
Thị Minh Hạnh. Trong suốt thời gian qua, cô đã ln tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em, từ
lúc chọn đề tài cho đến khi hồn thành đồ án. Cơ đã chỉ bảo cho em rất nhiều kiến thức bổ
ích, ln định hướng, góp ý và sửa chữa những sai sót, để từ đó giúp em nắm bắt kĩ lưỡng,
chi tiết hơn về nội dung, cũng như các vấn đề liên quan và hoàn thành đồ án một cách tốt
nhất.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ ở phịng thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm, Cơng
nghệ sinh học và Cơng nghệ Dầu và khí đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, hỗ trợ em trong quá
trình thực hiện nghiên cứu. Bên cạnh đó, em cũng mong muốn gửi lời cảm ơn đến thầy
Châu Thành Hiền, giảng viên trường Cao đẳng Lương Thực - Thực phẩm đã giúp đỡ em
rất nhiều trong khi làm đồ án này.
Cuối cùng cho em được cảm ơn các thầy cô trong hội đồng bảo vệ tốt nghiệp đã dành
thời gian quý báu của mình để đọc và nhận xét cho đồ án của em.
Đà Nẵng, ngày 22 tháng 05 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Vũ Thanh Hòa

i


CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS. TS.
Trương Thị Minh Hạnh.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong

bất kỳ cơng trình nào khác.
Sinh viên thực hiện

Vũ Thanh Hòa

ii


MỤC LỤC
TÓM TẮT
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................... i
CAM ĐOAN ....................................................................................................................ii
MỤC LỤC ...................................................................................................................... iii
DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH ẢNH ....................................................................... v
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................... 3
1.1 Casein và muối natri caseinat ................................................................................. 3
1.1.1 Casein................................................................................................................... 3
1.1.2. Natri caseinat ...................................................................................................... 5
1.1.3. Một số tính chất và khả năng tạo màng của casein và muối caseinat ................ 5
1.2. Pectin ......................................................................................................................... 6
1.2.1. Cấu tạo pectin ..................................................................................................... 6
1.2.2. Phân loại [9] ....................................................................................................... 6
1.2.3. Tính chất ............................................................................................................. 6
1.3. Glyxerol .................................................................................................................. 7
1.3.1. Cấu tạo ................................................................................................................ 7
1.3.2. Tính chất ............................................................................................................. 7
1.4. Tổng quan về màng bioplastic ................................................................................ 8
1.4.1. Định nghĩa .......................................................................................................... 8

1.4.2. Phân loại các loại vật liệu làm bao bì bioplastic ................................................ 8
1.5. Các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài .................................... 10
1.5.1. Các nghiên cứu ở ngoài nước ........................................................................... 10
1.5.2. Các nghiên cứu ở trong nước ............................................................................ 12
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................. 14
2.1. Đối tượng nghiên cứu.............................................................................................. 14
2.3. Dụng cụ dùng trong nghiên cứu .............................................................................. 15
2.4. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................... 15
2.4.1. Sản xuất natri caseinat từ sữa gầy .................................................................... 15
iii


2.4.2. Tạo màng từ caseinat ........................................................................................ 17
2.4.3. Xác định độ dày màng và các chỉ tiêu màng .................................................... 19
2.4.4. Thăm dị ứng dụng màng từ caseinat trong bao gói thực phẩm ....................... 21
2.4.5.Phương pháp thống kê và xử lý số liệu ............................................................. 21
2.5. Bố trí thí nghiệm ...................................................................................................... 21
2.5.1. Sản xuất natri caseinat từ sữa gầy ................................................................... 21
2.5.2. Tạo màng caseinat ............................................................................................ 22
2.5.3. Thăm dò ứng dụng màng từ caseinat trong bao gói thực phẩm ....................... 25
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 27
3.1. Khảo sát quá trình tạo caseinat từ sữa gầy .............................................................. 27
3.2. Khảo sát quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat ................................................. 27
3.2.1. Khảo sát ảnh hưởng của độ dày màng đến các tính chất màng ........................ 28
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng pectin đến các tính chất màng ................ 30
3.2.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng glyxerol đến các tính chất màng ............. 33
3.3. Thăm dò ứng dụng màng từ caseinat trong bao gói thực phẩm .............................. 37
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ........................................................................................ 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 44
PHỤ LỤC

iv


DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH ẢNH

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Cấu trúc mixen của casein................................................................................ 3
Hình 1.2. Cấu trúc pectin ................................................................................................ 6
Hình 1.3. Mơ hình cấu trúc “egg – box” .......................................................................... 7
Hình 1.4. Cơng thức cấu tạo của glyxerol ....................................................................... 7
Hình 2.1. Sữa gầy ngun liệu ....................................................................................... 14
Hình 2.2. Thơng tin dinh dưỡng của nguyên liệu .......................................................... 14
Hình 2.3. Cốc nhơm đo độ thấm hơi nước ..................................................................... 15
Hình 2.4. Khn tạo màng 8x12cm ............................................................................... 15
Hình 2.5. Thước kẹp điện tử .......................................................................................... 15
Hình 2.6. Lực kế 05N ..................................................................................................... 15
Hình 2.7. Sơ đồ quy trình sản xuất dung dịch muối natri caseinat từ sữa gầy............... 16
Hình 2.8. Sơ đồ tạo màng caseinat ................................................................................. 18
Hình 2.9. Chuẩn bị mẫu đo độ bền kéo ......................................................................... 20
Hình 2.10. Mẫu bánh mì sandwich (trên) và bánh mì thường (dưới). ........................... 26
Hình 3.1. Casein thơ ....................................................................................................... 27
Hình 3.2. Dung dịch natri caseinat ................................................................................. 27
Hình 3.3. Ảnh hưởng của pectin đến độ bền kéo của màng .......................................... 31
Hình 3.4. Ảnh hưởng của pectin đến độ giãn dài của màng .......................................... 31
Hình 3.5. Ảnh hưởng của pectin đến độ thấm hơi nước của màng................................ 33
Hình 3.6. Màng G0 (khơng chứa glyxerol) .................................................................... 34
Hình 3.7. Ảnh hưởng của glyxerol đến độ bền kéo của màng ....................................... 35
v

Hình 3.8. Ảnh hưởng của glyxerol đến độ giãn dài của màng....................................... 35
Hình 3.9. Ảnh hưởng của glyxerol đến độ thấm hơi nước của màng ............................ 36
Hình 3.10. Màng bioplastic từ natri caseinat ................................................................. 37

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1. Các nguyên liệu khác và hóa chất sử dụng .................................................... 14
Bảng 2.2. Thành phần cấu tạo dung dịch tạo màng trong khảo sát ảnh hưởng của độ dày
màng đến các tính chất màng (tính cho 100g) ............................................................... 23
Bảng 2.3. Mã số khn tạo màng có khối lượng dung dịch đổ màng khác nhau .......... 23
Bảng 2.4. Mã số của các dung dịch tạo màng có tỷ lệ pectin khác nhau ....................... 24
Bảng 2.5. Thành phần cấu tạo dung dịch tạo màng trong khảo sát ảnh hưởng của pectin
đến các tính chất màng (tính cho 100g) ......................................................................... 24
Bảng 2.6. Mã số của các dung dịch tạo màng có tỷ lệ glyxerol khác nhau ................... 25
Bảng 3.1. Kết quả khảo sát độ dày màng ....................................................................... 28
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của độ dày màng đến độ bền kéo và độ giãn dài của màng ....... 29
Bảng 3.3. Khảo sát ảnh hưởng của độ dày màng đến độ thấm hơi nước của màng ...... 30
Bảng 3.4. Thành phần cấu tạo dung dịch tạo màng thay đổi tỷ lệ glyxerol (tính cho 100g)
........................................................................................................................................ 34
Bảng 3.5. Thành phần cấu tạo dung dịch tạo màng để thăm dò ứng dụng trong bao gói
thực phẩm (tính cho 100 g) ............................................................................................ 38
Bảng 3.6. Nhận xét màu, mùi và độ cứng của bánh mì sandwich sữa ở các mốc thời gian
........................................................................................................................................ 39
Bảng 3.7. Nhận xét màu, mùi và độ cứng của bánh mì thường ở các mốc thời gian .... 40

vi


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

MỞ ĐẦU
1. Mục đích thực hiện đề tài
Trong vài chục năm trở lại đây, số lượng bao bì nhựa được sản xuất và thải ra môi trường
sau khi sử dụng ngày càng gia tăng. Theo thống kê của nhóm hoạt động phi lợi nhuận Ocean
Conservary (Mỹ) năm 2016, Việt Nam nằm trong số 05 quốc gia thải ra môi trường biển
nhiều rác thải nhựa nhất trên thế giới. Điều đáng lo ngại là hiện nay chưa có biện pháp xử
lý triệt để những loại nhựa này, trong khi đó, phải mất vài trăm năm mới bị phân hủy hồn
tồn [1]. Điều này dẫn đến sự tích tụ của chúng trong đất, nước, gây ô nhiễm và ảnh hưởng
nặng nề đến đời sống của sinh vật cũng như con người. Thêm vào đó, trong lĩnh vực thực
phẩm, tính an tồn của các sản phẩm được bao gói bằng các loại nhựa tổng hợp cũng đang
gây lo ngại khi ngày càng có nhiều nghiên cứu chỉ ra tác hại của các chất làm bao bì ảnh
hưởng đến sức khỏe người tiêu dùng. Do vậy, ngoài các biện pháp tái chế, tái sử dụng bao
bì nhựa thì việc nghiên cứu ra các loại vật liệu mới, có tính an tồn và dễ phân hủy trong
môi trường là mối quan tâm đối với nhiều quốc gia, đặc biệt là đối với những quốc gia còn
xử lý rác thải chủ yếu bằng biện pháp chôn lấp như Việt Nam.
Các loại polyme sinh học có nguồn nguyên liệu từ tự nhiên như polysacarit, chất béo hay
protein đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng trong bao gói thực phẩm. Những polyme
có nguồn gốc từ tinh bột được nghiên cứu khá nhiều vì giá thành nguyên liệu rẻ. Tuy nhiên,
nhược điểm của loại màng này là có ái lực lớn với nước nên làm giảm đáng kể khả năng
tiếp xúc với thực phẩm ẩm ướt. Theo lý thuyết, protein sữa, cụ thể là casein, có khả năng
giảm sự chuyển khối ở độ ẩm cao so với những loại vật liệu từ tinh bột hay protein thực
vật. Ngoài giá trị dinh dưỡng, casein và muối của nó là caseinat cịn có những tính chất
khác phù hợp với sự tạo màng bioplastic như tính tan trong nước hay tạo liên kết với một
số chất như pectin hay glyxerol. Một số nghiên cứu chỉ ra rằng, màng làm từ casein thích
hợp để sử dụng trong thực phẩm vì tính trong suốt, linh hoạt và khơng có vị [2].
Tính đến nay, những nghiên cứu ở nước ngồi về loại màng hỗn hợp từ casein, có bổ
sung pectin và glyxerol chưa nhiều, trong khi đó, tại Việt Nam, hiện chưa có cơng trình
nghiên cứu chính thức nào được cơng bố.
Chính vì những lý do này, tơi chọn đề tài “Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá
trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm” để tạo

thêm một sản phẩm ứng dụng mới trong cơng nghiệp thực phẩm – màng bioplastic từ
casein, góp phần giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường.
===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hịa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
1


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

2. Mục tiêu nghiên cứu
- Nghiên cứu các điều kiện tạo màng bioplastic từ caseinat, pectin và glyxerol
- Khảo sát khả năng ứng dụng của màng nghiên cứu được
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng nghiên cứu
- Sữa gầy tiệt trùng UHT của hãng Pauls, xuất xứ Úc
b. Phạm vi nghiên cứu
- Natri caseinat sản xuất từ sữa gầy tiệt trùng UHT của hãng Pauls, xuất xứ Úc
-

Nghiên cứu ở điều kiện xưởng thí nghiệm công nghệ thực phẩm trường Đại học

Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng
- Chỉ nghiên cứu ở quy mơ phịng thí nghiệm
4. Phương pháp nghiên cứu
a. Phương pháp vật lý
- Xác định độ dày màng
- Xác định độ bền kéo và độ giãn dài
b. Phương pháp hóa lý
-

Xác định độ thấm hơi nước của màng

c. Phương pháp cảm quan
- Nhận xét cảm quan về độ cứng, màu, mùi của bánh mì sandwich sữa, bánh mì ổ
d. Phương pháp thống kê và xử lý số liệu
- Xử lý số liệu bằng phần mềm Minitab 16
5. Cấu trúc đồ án tốt nghiệp
Nội dung đồ án được trình bày theo các phần sau:
- Mở đầu
-

Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Kết luận
Tài liệu tham khảo
Phụ lục

===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hòa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
2


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Casein và muối natri caseinat

1.1.1 Casein
a. Cấu trúc casein
Casein là tên một nhóm protein, chiếm đến 80% tổng các hợp chất chứa nitơ có trong
sữa. Chúng được phân chia thành bốn nhóm: αS1, αS2, β, κ. Trong sữa, casein tồn tại ở dạng
mixen. Mỗi mixen do khoảng 400 đến 500 tiểu mixen hợp thành [3].
Mỗi tiểu mixen do 10 phân tử casein kết hợp lại với nhau. Thành phần αS-casein, β-casein
và κ-casein thay đổi theo những tỷ lệ khác nhau. Các phân tử αS-casein và β-casein tập
trung ở tâm, tạo thành vùng ưa béo trong khi các phân tử κ-casein nằm ở vùng biên. Phân
tử κ-casein gồm 2 đầu: Đầu ưa béo và đầu ưa nước. Đầu ưa béo của κ-casein hướng về tâm
tiểu mixen, tương tác với các αS-casein và β-casein cịn đầu ưa nước hướng ra phía ngồi.
Các tiểu mixen ở vùng biên của mixen có hàm lượng κ-casein khá cao. Thêm vào đó, chúng
được liên kết với nhau bằng cầu nối canxi photphat Ca3(PO4)2 và sự tương tác giữa các gốc
kỵ nước. Chính vì cách bố trí này nên mixen có thể giữ cấu trúc ổn định và hịa tan được
trong sữa.

Hình 1.1. Cấu trúc mixen của casein [4]
===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hòa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
3


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

b. Hiện tượng đông tụ casein
Đông tụ casein trong sữa là quá trình chuyển casein từ trạng thái keo sang khối đơng
tụ. Q trình này có thể được thực hiện bằng hai phương pháp: điểm đẳng điện hoặc enzym.
*Phương pháp điểm đẳng điện
Phương pháp này sử dụng axit để làm giảm độ pH của sữa đến điểm đẳng điện của
casein. Điểm đẳng điện là giá trị pH mà tại đó khả năng hịa tan của các casein là thấp nhất

và thường nằm trong khoảng 4,2 – 4,7, trung bình là 4,6 [5].
Khi cho axit vào sữa, các nhóm carboxyl lúc này được proton hóa, làm cho các liên kết
COOH – Ca – COOH sẽ bị yếu hoặc đứt, giải phóng canxi photphat, tạo ra các ion Ca2+ và
–

H2PO4 [4]. Cụ thể là ở pH = 5,3, casein bắt đầu được tách ra khỏi dung dịch. Ở pH = 4,6,
lượng casein tách ra là tối đa. Khi đó, cấu trúc bậc bốn của mixen casein bị phá vỡ. Các
casein đẳng điện và khử khống trở nên khơng tan và tách ra khỏi dung dịch. Bên cạnh đó,
lực đẩy tĩnh điện giữa các phân tử casein giảm đi, do đó, kết quả là casein bị đông tụ [6].
Axit được sử dụng có thể là axit vơ cơ hoặc axit hữu cơ. Casein sản xuất bằng phương
pháp này thường được gọi theo tên của axit tham gia phản ứng đông tụ. Ví dụ như: casein
axit clohyđric hay casein axit lactic. Bất kỳ q trình đơng tụ axit nào cũng có thể được sử
dụng trong sản xuất màng bao thực phẩm ăn được. Sự lựa chọn loại axit phụ thuộc vào giá
cả của axit đó [6].
Axit hữu cơ sử dụng trong sản xuất casein thường là axit lactic tạo thành do quá trình
lên men. Phương pháp lên men có ưu điểm là giá thành thấp [6], tuy nhiên, sản phẩm tạo
ra ở dạng gel đơng tụ, ngồi casein cịn chứa nhiều các chất hịa tan khơng cần thiết. Do
vậy, phải có thêm quá trình nâng nhiệt và khuấy trộn mạnh để phá vỡ cấu trúc gel.
So với axit hữu cơ, axit vô cơ có ưu điểm là tốc độ phản ứng nhanh, khơng mất thời
gian đơng tụ nhiều, thích hợp với các dây chuyền sản xuất công nghiệp liên tục. Axit trước
khi đưa vào phản ứng cần phải được pha loãng, nếu khơng thì hoạt động cục bộ của axit
gây phá hủy khối đơng tụ dù cho vận tốc khuấy trộn có nhanh đi chăng nữa. Dung dịch axit
càng lỗng thì chất lượng casein sản xuất ra càng cao [6].
*Phương pháp enzym
Enzym sử dụng trong phương pháp này chymosin, có tên thương mại là rennet hoặc
rennin. Enzym này có hoạt tính đơng tụ sữa rất cao nhưng khả năng xúc tác thủy phân
protein lại kém hơn nhiều so với các enzym proteaza khác [3]. Hiện nay, các chế phẩm
enzym gây đông tụ rất đa dạng về nguồn gốc, trong đó, chymosin tách chiết từ động vật và
sản xuất bằng phương pháp lên men trở nên phổ biến hơn cả.
===================================================================================

SVTH: Vũ Thanh Hòa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
4


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Q trình đơng tụ bằng tác nhân enzym khơng gây biến đổi pH. Thay vào đó, enzym
phân cắt đầu ưa nước của phân tử κ-casein, khiến cho khối mixen còn lại trở nên mất ổn
định. Cùng với sự có mặt của ion Ca2+ trong mơi trường, các mixen sẽ liên kết với nhau tạo
thành khối đông tụ casein dưới dạng gel. So với sử dụng axit vô cơ, phương pháp này mất
nhiều thời gian hơn cho quá trình đông tụ và xử lý để thu được casein.
1.1.2. Natri caseinat
Natri caseinat là muối của casein, được tạo thành bằng cách trung hòa casein đến pH =
6,6 – 7,0 bằng dung dịch NaOH. Nồng độ dung dịch kiềm thường sử dụng là 2,5M [6].
Nhìn chung, cả casein và muối caseinat đều được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp
thực phẩm hay dược phẩm từ lâu. Casein thường được sản xuất dưới dạng bột uống, bổ
sung đạm cho người tập thể hình. Trong khi đó, natri caseinat là dạng phổ biến nhất của
casein, được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm như là một nguồn cung cấp
protein hoặc (và) chất phụ gia thực phẩm nhờ các đặc tính hóa lý và chức năng của nó.
1.1.3. Một số tính chất và khả năng tạo màng của casein và muối caseinat
Về tính tan trong nước, tất cả các loại casein đều khơng tan trong nước. Do vậy, để hịa
tan được thì cần chuyển casein thành dạng muối caseinat [6].
Các sản phẩm từ casein đều có khả năng hút nước. Khi đóng vai trò là chất phụ gia,
chúng làm thay đổi cấu trúc trong các sản phẩm bột nướng hoặc tăng độ ổn định của dung
dịch như súp. Bên cạnh đó, chúng cịn tạo ra dung dịch có độ nhớt lớn, có tác dụng giữ bọt
hoặc ổn định hệ nhũ tương cho thực phẩm [6].
Casein thể hiện tính tan chảy đặc trưng của protein. Chúng trở thành nhiệt dẻo và chảy
ra khi nung nóng. Hiện tượng này là cơ sở cho quá trình sản xuất pho mát hoặc giả pho mát.
Sự ổn định ở nhiệt độ cao và khả năng nóng chảy của caseinat là hai tính chất khiến chúng

trở nên khó thay thế trong các ứng dụng vào thực phẩm [6].
So sánh với tài liệu về các thành phần protein lý tưởng mà FAO đưa năm 1973, các sản
phẩm từ casein đều chứa đầy đủ các axit amin thiết yếu cho cơ thể con người [6].
Caseinat và casein có thể dễ dàng tạo thành các màng từ các dung dịch nước vì tính
chất cuộn ngẫu nhiên và có khả năng hình thành liên kết hydro tĩnh điện và liên kết kỵ nước
giữa các phân tử, dẫn đến sự gia tăng sự liên kết giữa các phân tử [2]. Màng từ caseinat
không q cứng và khơng q mềm và có khả năng ứng dụng làm bao bì ăn được. Tuy độ
thấm hơi nước cịn cao hơn so với bao bì plastic truyền thống nhưng cũng có khả năng làm
chậm tốc độ thấm ẩm ở mức trung bình [7].

===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hịa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
5


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

1.2. Pectin
1.2.1. Cấu tạo pectin
Pectin là polysaccharide phức tạp có chứa ít nhất 65% axit galacturonic được liên kết
với nhau bằng liên kết α-l,4-glycozit, trong đó một số gốc -COOH được metoxy hóa -CH3O.

Hình 1.2. Cấu trúc pectin [8]
Hợp chất pectin được đặc trưng bởi:
- Chi số metoxy (MI): biểu hiện methyl hóa, là phần trăm khối lượng nhóm metoxy (-OCH3)
trên tổng khối lượng phân tử.
- Chi số ester hóa (DE): thể hiện mức độ ester hóa với methanol của pectin, là tỉ lệ phần
trăm về số lượng của các gốc axit galacturonic được ester hóa trên tổng số lượng gốc axit
galacturonic có trong phân tử.

1.2.2. Phân loại [9]
Dựa trên mức độ este hóa với methanol pectin thành 2 loại:
- Pectin metoxy cao (High Metoxy Pectin - HMP): DE > 50
- Pectin metoxy thấp (Low Metoxy Pectin - LMP): DE < 50

1.2.3. Tính chất
a. Tính tan của pectin trong nước [10]
Pectin tan trong nước và tạo thành dung dịch có độ nhớt rất cao. Khi tiếp xúc với nước,
pectin nhanh chóng hấp thu nước và trương nở gấp nhiều lần so với kích thước ban đầu,
sau đó các phân tử pectin bắt đầu tách rời khỏi hạt pectin từ ngoài vào trong cho đến khi
biến mất. Nếu các hạt pectin dính nhau khi tiếp xúc với nước thì tất cả chung sẽ trương lên,
dính nhau và hợp lại thành một viên to và hòa tan rất lâu. Ngược lại, nếu các hạt pectin
được tách rời nhau trước khi tiếp xúc với nước thì chúng sẽ có đủ chỗ trống để trương nở
mà khơng dính vào nhau. Do đó, để tránh làm vón cục pectin cần phải tách rời các hạt pectin
trước khi cho pectin tiếp xúc với nước.

===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hòa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
6


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

b. Khả năng tạo gel
Chỉ số DE ảnh hưởng lớn đến khả năng tạo gel của pectin. Trong khi pectin HMP tạo
gel trong môi trường axit và đường thì pectin LMP lại tạo gel với sự có mặt của ion đa hóa
trị đóng vai trị là cầu nối giữa các nhóm carboxyl của các chuỗi pectin khác nhau [9].
Sự tạo gel của pectin LMP liên quan đến tương tác tĩnh điện giữa cation với các lỗ hổng
được tạo ra bởi chuỗi polyme mang điện tích âm, nơi mà các cation được chèn vào. Cấu

trúc này được gọi là “egg – box”. Hình 1.4 mơ phỏng cấu trúc “egg – box” với đoạn thẳng
màu đen biểu thị cho các chuỗi axit polygalcturonic, hình trịn màu đen và trắng đại diện
lần lượt cho ion Ca2+ và nhóm carboxyl. Thêm vào đó, các “egg – box” được hình thành
giữa hai chuỗi polyme được ổn định nhờ lực Van der Waals và liên kết hydro [9].

Hình 1.3. Mơ hình cấu trúc “egg – box” [9]
1.3. Glyxerol
1.3.1. Cấu tạo
Glyxerol hay glyxerin là một rượu đa chức, gồm 3 nhóm -OH gắn vào gốc hyđrocacbon
C3H5 (hay cơng thức hóa học là C3H5(OH)3).

Hình 1.4. Cơng thức cấu tạo của glyxerol [11]
1.3.2. Tính chất
Một trong những tính chất quan trọng của glyxerol là hút và giữ ẩm từ khơng khí [12].
Khi tiếp xúc với khơng khí, glyxerol sẽ xảy ra quá trình trao đổi ẩm với khơng khí đến khi
===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hịa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
7


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

đạt cân bằng với môi trường xung quanh. Phải mất vài ngày để đạt cân bằng ẩm nếu glyxerol
được trộn chung với một khối gelatin, nhưng nếu được sử dụng trong các tấm film mỏng
thì glyxerol chỉ mất vài phút để đạt cân bằng ẩm.
Glyxerol được cho là làm dẻo hóa màng trực tiếp bằng cách cạnh tranh liên kết hydro
và các tương tác tĩnh điện với các chuỗi protein, làm giảm sự tương tác giữa các chuỗi
protein [13]. Ngoài ra, glyxerol khá ổn định ở điều kiện thường. Độ nhớt ở 200C là 1499
cP, nhiệt độ sôi là 2900C ở áp suất 760 mmHg trong khi nhiệt độ đông đặc rất thấp (-46,50C

đối với dung dịch glyxerol 66,7%).
Do những tính chất trên nên glyxerol thường được sử dụng như một chất tạo dẻo trong
quá trình tạo các màng bioplastic.
1.4. Tổng quan về màng bioplastic
1.4.1. Định nghĩa
Màng bioplastic là vật liệu có nguồn gốc tự nhiên, thân thiện với mơi trường. Bioplastic
cịn được gọi là vật liệu polyme sinh học. Bioplastic được sản xuất từ vật liệu sinh học [14].
Một đặc điểm nổi bật của bioplastic là ổn định và dễ phân hủy trong môi trường tự
nhiên [14]. Ngồi ra, bioplastic cũng giống với màng plastic thơng thường ở một số đặc
điểm như:
- Tính chống thấm
- Tính co giãn
- Đặc tính quang học
- Kháng nhiệt và hóa chất
1.4.2. Phân loại các loại vật liệu làm bao bì bioplastic
Trên cơ sở phương pháp sản xuất, nói chung các vật liệu bioplastic được chia thành ba
nhóm chính:
- Polyme được tách trực tiếp từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên, ví dụ như các polysacarit
(tinh bột, xenluloza) và protein (casein, gluten bột mì).
- Polyme được sản xuất bằng phương pháp tổng hợp hóa học monome, ví dụ như poly
axit lactic là một polyeste sinh học được polyme hóa từ monome axit lactic. Các monome
này được sản xuất nhờ phương pháp lên men hyđratcacbon tự nhiên.
- Polyme được sản xuất nhờ vi sinh vật hoặc vi khuẩn cấy truyền gen. Ví dụ điển hình
cho nhóm này là polyhyđroxy – alkanoat (PHA) hoặc polyhyđroxy – butyrat (PHB).
Nói chung, các polyme sinh học nói trên đều có hiệu quả cao và dễ chế biến thành màng
mỏng bằng công nghệ gia công chất dẻo thông thường, tuy nhiên giá thành còn hơi cao [14]
===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hòa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
8

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

1.4.3. Một số vật liệu sinh học làm bao bì thực phẩm
• Xenluloza: Xenluloza là nguồn polyme tự nhiên rất sẵn có và giá thành rẻ (0,5 – 1€/kg).
Các loại giấy bóng kính (celophan) khá bền, nhạy với độ ẩm được sản xuất từ xenluloza là
một loại vật liệu rất thích hợp làm bao bì. Để khắc phục tính nhạy cảm với độ ẩm của giấy
bóng kính, người ta thường phủ thêm lớp sáp nitroxenluloza (NC –W) hoặc polyvinyliđen
clorua (PVDC).
Một số dẫn xuất của xenluloza hiện cũng có sẵn trên thị trường là xenluloza axetat,
etylxenluloza, hyđroxy – propyl xenluloza và xenluloza axetat [14].
•

Tinh bột: Tinh bột là một dạng polysacarit được sử dụng rộng rãi, có cấu trúc dạng hạt

và là thành phần chính của ngũ cốc, khoai tây. Tinh bột chủ yếu là hỗn hợp của amyloza
(một polyme dạng mạch) và amylopectin (một polyme phân nhánh). Ngoài vai trị làm thực
phẩm, chất kết dính, chất làm đặc, … gần đây tinh bột đã được chú ý trong vai trị làm vật
liệu bao bì. Chúng cũng có khả năng phân hủy sinh học cao, đồng thời lại có giá rẻ (từ 0,5
– 1,5€/kg). Tuy tính bền có kém hơn nhưng màng tinh bột cũng có đặc điểm ngăn khí tốt,
có tính nhiệt dẻo. Trong thực tế, người ta có thể bổ sung lượng lớn polyme tổng hợp như
PVA hoặc polycaprolactam vào tinh bột để tạo ra loại màng có độ trong phù hợp. Vật liệu
này có tính phần hủy sinh học khác hẳn loại màng tinh bột trộn PE trước đây (khi phân hủy
vẫn để lại các hạt PE nhỏ) [14].
Hiện nay, nhựa sinh học có nguồn gốc từ tinh bột chiếm khoảng 50% toàn bộ thị trường
nhựa sinh học. Nhựa nhiệt dẻo bắt nguồn từ tinh bột như Plastarch Material, hiện tại là
những loại nhựa sinh học quan trọng nhất và được sử dụng một cách rộng rãi. Bản chất của
bột thuần túy là có khả năng hấp thu hơi ẩm và do đó được ứng dụng một phần trong dược
phẩm là sản xuất các viên nang chứa dược chất. Các chất làm mềm dẻo hay hóa dẻo và đàn

hồi như sorbitol và glyxerol được thêm vào nhựa để thành phần bột có thể được gia cơng
giống như nhựa nhiệt dẻo. Bằng cách thay đổi hàm lượng phụ gia thêm vào thì tính chất
của vật liệu có thể thay đổi tùy mục đích sử dụng (vì thế được gọi là “Nhựa nhiệt dẻo có
nguồn gốc từ tinh bột) [14].
• Tinh bột biến tính: Tinh bột biến tính cũng là một dạng thay thế. Hiện nay, trên thị
trường đã có một số loại vật liệu từ tinh bột biến tính. Cơng nghệ chế biến tinh bột thành
bao bì thực phẩm sẽ thuận lợi hơn so với công nghệ đi từ xenluloza, trong khi chi phí lại
thấp hơn (chỉ bằng một nửa), đồng thời lại là vật liệu dễ phân hủy sinh học [14].
•

Protein: Protein cũng được coi là chất liệu tạo màng dễ phân hủy. Protein rất hấp dẫn

các nhà hóa học polyme vì chúng có nhiều chức năng hóa học, sẵn có trong tự nhiên và khá
===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hòa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
9


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

phù hợp cho công nghệ tạo màng. Màng từ protein có tính ngăn khí cao và nhiều loại khá
bền trong nước. Giá vật liệu màng protein dao động từ 1 – 10 €/kg [14].
1.5. Các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài
1.5.1. Các nghiên cứu ở ngoài nước
Những năm gần đây, các nhà khoa học quốc tế đã có một số cơng trình nghiên cứu
màng hỗn hợp từ casein và ứng dụng trong thực phẩm và y học.
Năm 2004, M. Schou, A. Longares, C. Montesinos-Herrero, F.J. Monahan, D.
O’Riordan và M. O’Sullivan (Ireland) đã nghiên cứu đề tài “Tính chất của màng film ăn
được từ natri caseinat và ứng dụng trong bao gói thực phẩm”. Nhóm tác giả đã tạo ra những

màng film khác nhau, bằng cách phối trộn glyxerol (có vai trị là chất tạo dẻo) với dung
dịch natri caseinat (2,5g protein/100g dung dịch) theo những tỷ lệ 0; 0,08; 0,16; 0,32. Kết
quả cho thấy, khi tỷ lệ glyxerol : protein càng tăng thì màng càng dễ kéo nhưng đồng thời
cũng bị yếu đi. Đối với khả năng bảo quản bánh mì, khả năng ngăn sự tạo cứng cho bánh
mì ổ khi tiếp xúc với khơng khí được khảo sát bằng cách bọc miếng bánh mì bằng các màng
natri caseinat, màng PVC và mẫu đối chứng (không được bao bọc). Sau 03 giờ, các miếng
bánh được bọc bằng các màng không chứa glyxerol và màng có tỷ lệ glyxerol : protein =
0,16 có độ cứng chỉ bằng một nửa so với miếng bánh mì đối chứng. Mặc dù còn một số
nhược điểm nhưng màng film từ natri caseinat hồn tồn có khả năng bao gói thực phẩm
[15].
Năm 2013, Sabina Galus, Piotr Uchański và Andrzej Lenart (Ba Lan) đã nghiên cứu
“Ảnh hưởng của nồng độ pectin và nồng độ glyxerol đến màu sắc, tính chất cơ lý, tính thấm
hơi nước của màng pectin” bằng cách tạo ra các dung dịch pectin 1,5%; 2,5% và 3,5% chứa
50% glyxerol (w/w pectin) và 1% CaCl2 (w/w pectin); các dung dịch pectin 2,5% chứa
30%; 50% và 70% (w/w pectin) và 1% CaCl2 (w/w pectin). Sau khi tạo màng từ các dung
dịch trên, nhóm tác giả thấy rằng, độ sáng (L*) của màng giảm theo sự tăng nồng độ của
pectin, nhưng những thông số màu a*, b* lại tăng. Sự tăng hàm lượng glyxerol làm giảm
cường độ chịu kéo nhưng lại tăng độ giãn dài tại điểm đứt. Hàm lượng pectin tăng làm tăng
cường độ chịu kéo của màng. Tính thấm hơi nước của màng phụ thuộc vào nồng độ pectin,
nhưng không phụ thuộc đáng kể vào hàm lượng glyxerol. Giá trị thấp nhất của độ thấm hơi
nước quan sát được ứng với nồng độ nhỏ nhất của pectin [16]
Năm 2014, Laetitia M. Bonnaillie, Han Zhang, Serife Akkurt, Kit L. Yam và Peggy M.
Tomasula (Mỹ) nghiên cứu “Sự ảnh hưởng của cách thức tạo màng, các điều kiện môi
trường và sự có mặt của pectin tới cấu trúc và tính cơ học của màng film casein”. Các thành
===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hòa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
10

Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

phần canxi caseinat, pectin, glyxerol và nước khử ion được phối trộn theo thứ tự và tỷ lệ
khác nhau, trong đó, tỷ lệ canxi caseinat : glyxerol = 3 : 1 được giữ cố định. Sau đó, màng
được bảo quản ở nhiệt độ 200C, độ ẩm tương đối 50% trong ít nhất 02 ngày trước khi tiến
hành kiểm tra sức căng và cấu trúc màng. Để xác định sức căng, các dải màng kích thước
5 X 35 mm được để qua đêm trong mơi trường có độ ẩm thay đổi từ 22% đến 70%. Các dải
màng này sau đó được đo độ dày và độ bền đứt. Cấu trúc màng được xác định bằng kính
hiển vi. Nhóm tác giả nhận định rằng, độ dày màng và độ ẩm tương đối của mơi trường
trong suốt q trình lưu trữ và chuẩn bị mẫu có ảnh hưởng lớn đến sức căng của màng
Canxi caseinat/Glyxerol. Thêm vào đó, chỉ cần một lượng nhỏ pectin (biến thiên trong
khoảng từ 0 đến 1% tổng khối lượng rắn của màng) và thứ tự thêm các thành phần tạo màng
cũng đã tạo ra thay đổi lớn trong cấu trúc màng, kéo theo những thay đổi về tính chất cơ
học. Theo đó, màng có thứ tự pectin – canxi caseinat – glyxerol có cấu trúc đồng nhất và
bền chặt nhất trong số các màng được khảo sát [17].
Năm 2015, Yangchao Luo, Kang Pan và Qixin Zhong (Mỹ) đã nghiên cứu “Phức hợp
nano casein/pectin dưới dạng ứng dụng viên nang uống”. Theo đó, casein và pectin được
trung hòa riêng rẽ bằng dung dịch NaOH 1,0 N, sau đó, được phối trộn với 03 tỷ lệ Natri
caseinat/Pectin là 2:1; 1:1 và 1:2. Sau đó, hỗn hợp dung dịch được axit hóa bằng glucono –
– lactone và xử lý nhiệt ở 850C trong 30 phút. Theo nhận định của nhóm tác giả, nhờ tác
dụng xử lý nhiệt mà phức hợp này trở nên rắn chắc hơn. Bên cạnh đó, trong số 03 phức hợp
tạo thành từ 03 tỷ lệ nói trên thì tỷ lệ Natri caseinat/Pectin = 1:1 cho cấu trúc đồng nhất
nhất kể cả trước và sau khi gia nhiệt. Mức độ tiêu hóa phức hợp cũng là cơ sở để đánh giá
khả năng ứng dụng làm viên nang. Sau 2 – 4 giờ, phức hợp này được phân giải hồn tồn
nhờ các enzym tiêu hóa [18].
Năm 2017, Noushin Eghbal, Mohammad Saeed Yarmand, Mohammad E. Mousavi
(Iran) và Pascal Degraeve, Nadia Oulahal, Adem Gharsallaoui (Pháp) đã nghiên cứu đề tài
“Sự tương tác giữa pectin LMP và natri caseinat và sự tạo màng của hỗn hợp này ở pH
trung tính”. Dung dịch tạo màng được nhóm tác giả chuẩn bị bằng cách: Với mỗi 1l dung
dịch, cho cố định 5g pectin LMP và thêm natri caseinat dạng bột vào với các khối lượng

0,00; 0,25; 0,50; 1,50; 5,00; 10,00 và 25,00 g/l. Cuối cùng, thêm glyxerol với tác dụng tăng
tính dẻo với tỷ lệ 0,3g glyxerol/1g pectin LMP. Kết quả khảo sát cho thấy, có sự tương tác
giữa pectin LMP với natri caseinat và phức hợp Natri caseinat/LMP đã được hình thành
nhưng cơ chế chính xác của phức tạp này khơng được minh họa rõ ràng. Hơn nữa, sự hình
thành phức hợp này đã cho thấy có ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính vật lý, cơ và hình
===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hòa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
11


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

thái khác nhau của các màng Natri caseinat/LMP. Ngoài ra, sự gia tăng nồng độ protein dẫn
đến sự giảm độ thấm hơi nước của màng có thể được xem như là một hiệu ứng tích cực của
sự kết hợp của natri caseinat vào màng pectin. Tuy nhiên, các màng này trở nên cứng hơn
khi hàm lượng protein tăng lên có thể do sự hình thành phức hợp Natri caseinat/LMP trong
cấu trúc màng [19].
1.5.2. Các nghiên cứu ở trong nước
Tính đến thời điểm hiện tại, chưa có nghiên cứu nào về màng từ caseinat được cơng bố
chính thức mà chỉ có các cơng trình nghiên cứu liên quan đến các màng bioplastic từ nguyên
liệu khác như pectin hoặc chitosan.
Năm 2009, Nguyễn Thị Lan, trường Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng và Huỳnh
Thái Nguyên, trường Cao đẳng Công nghiệp Thực phẩm TP. HCM đã nghiên cứu đề tài
“Nghiên cứu ảnh hưởng màng bao chitosan đến một số tính chất hố lý của trứng gà trong
q trình bảo quản”. Nhóm tác giả đã khảo sát ảnh hưởng nồng độ chitosan màng bao đến
chất lượng trứng trong quá trình bảo quản. Nồng độ chitosan trong màng bao được thay đổi
từ 1% đến 1,6%, sau đó tiến hành phân tích các chỉ tiêu chất lượng (hao hụt khối lượng,
hàm lượng protein hoà tan, hàm lượng amoniac) trong 30 ngày bảo quản. Kết quả nghiên
cứu cho thấy: có thể dùng màng chitosan nồng độ 1÷1,6% để làm giảm đáng kể sự biến đổi

chất lượng trứng gà tươi khi bảo quản ở nhiệt độ thường [20].
Năm 2015, Phạm Duy Phúc, Trần Thị Vui, trường Cao đẳng Công nghệ - Đại học Đà
Nẵng đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu quy trình chiết tách pectin từ lá sương sâm và ứng
dụng tính chất tạo màng của pectin trong tạo màng bao bọc quả nho”. Theo đó, các tác giả
đã xây dựng được quy trình chiết tách pectin từ lá sương sâm bằng dung môi axit xitric ứng
với các thông số công nghệ chiết tách: nhiệt độ là 900C, pH là 4,5, thời gian là 70 phút, tỷ
lệ nguyên liệu: dung môi là 1:20, nồng độ axit xitric là 7%. Hàm lượng pectin thu được là
16,43%. Mẫu pectin thu nhận được đem phân tích phổ hồng ngoại và so sánh với mẫu
pectin chuẩn. Kết quả cho thấy rằng cả hai mẫu có cấu trúc tương đồng nhau và chỉ số DE
của pectin lá sương sâm là 35,34%. Các tác giả đã khảo sát khả năng tạo màng của pectin
để tạo một số màng pectin ứng dụng bảo quản quả nho, kết quả cho thấy màng kết hợp giữa
pectin và alginate có thể bảo quản quả nho được 20 – 25 ngày [21].
Năm 2016, Trần Thị Ngọc Thư, trường Cao đẳng Lương thực – Thực phẩm (Đà Nẵng)
đã nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu tạo màng hỗn hợp từ pectin vỏ bưởi và ứng dụng màng
để bảo quản quả xoài”. Tác giả đã thực hiện khảo sát trên các màng pectin có tỷ lệ pectin
thay đổi từ 2; 2,5 đến 3% và màng hỗn hợp pectin/alginat có tỷ lệ alginat thay đổi theo các
===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hòa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
12


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

mức 1,5; 2 và 2,5%. Kết quả cho thấy, khi tăng tỷ lệ pectin (đối với màng pectin) hay hàm
lượng hỗn hợp pectin/alginat tỷ lệ 1:1 (đối với màng pectin/alginat) thì độ dày, độ thấm hơi
nước và độ bền kéo đều tăng nhưng độ giãn dài tại điểm đứt lại khác nhau khơng có nghĩa
(α = 0,05). Màng pectin có tỷ lệ pectin 2,5% và màng pectin/alginat có tỷ lệ alginat 2%
được lựa chọn để bảo quản xoài. Hai loại màng này đều có tác dụng ngăn cản sự bay hơi
của nước, giảm tổn thất khối lượng quả xồi và làm chậm q trình chín. Khả năng kéo dài

thời gian bảo quản xoài của hai màng này khác nhau khơng đáng kể, nhưng với điều kiện
khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa ở Việt Nam thì nên sử dụng màng pectin/alginat [10].
Qua phần tổng quan các tài liệu liên quan có thể thấy, màng bioplastic từ caseinat đã
được nghiên cứu tương đối nhiều ở nước ngoài nhưng tại Việt Nam, loại màng này hiện
vẫn chưa có nghiên cứu chính thức. Vì vậy, tơi chọn đề tài “Nghiên cứu các yếu tố ảnh
hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực
phẩm” với các nội dung nghiên cứu sau:
- Khảo sát đơn biến các yếu tố: Độ dày màng; pectin và glyxerol đến các tính chất màng
(độ bền kéo và độ giãn dài; độ thấm hơi nước).
- Tìm tỷ lệ phối trộn các thành phần natri caseinat, glyxerol và pectin tốt nhất để tạo
màng bioplastic.
-

Thăm dò ứng dụng bảo quản của màng trên sản phẩm bánh mì.

===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hịa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
13


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu
- Sữa gầy tiệt trùng UHT của hãng Pauls, xuất xứ Úc.

Hình 2.2. Thơng tin dinh dưỡng của nguyên liệu

Hình 2.1. Sữa gầy nguyên liệu
2.2. Các nguyên liệu khác và hóa chất

Bảng 2.1. Các nguyên liệu khác và hóa chất sử dụng
STT

Tên hóa chất

Cơng thức
hóa học

Độ tinh khiết (%)

Xuất xứ

1

Pectin

-

-

Ấn Độ

2

Glyxerol

-

99,6

Trung Quốc

3

Axit clohydric

HCl

36 - 38

Trung Quốc

4

Natri clorua

NaCl

99,5

Trung Quốc

5

Natri hydroxit

NaOH

96

Trung Quốc

6

Canxi clorua

CaCl2

96

Trung Quốc

===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hòa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
14


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

2.3. Dụng cụ dùng trong nghiên cứu

Hình 2.3. Cốc nhơm đo độ thấm hơi nước

Hình 2.5. Thước kẹp điện tử

Hình 2.4. Khn tạo màng 8x12cm

Hình 2.6. Lực kế 05N

Ngồi ra cịn có các dụng cụ máy móc sau được sử dụng trong nghiên cứu này:
- Ẩm nhiệt kế
- pH kế điện tử Oakton 510 Series
- Bể ổn nhiệt Wisebath
- Bộ dụng cụ lọc chân khơng
- Bình hút ẩm
- Tủ sấy
- Các loại dụng cụ thí nghiệm thơng thường
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Sản xuất natri caseinat từ sữa gầy
Natri caseinat được sản xuất theo sơ đồ quy trình hình 2.7 [6,22] .

===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hịa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
15


Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat và ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Sữa gầy (t0=20-250C)
Kết tủa bằng HCl 0,5N
Gia nhiệt (t0=500C; 15 phút)
Casein đông tụ + Whey
Khử whey
Casein đông tụ
Rửa nước

Khử nước
Casein thơ
Phối nước
Nghiền ướt (t0<450C)

Trung hịa bằng dung dịch NaOH 2,5M
Dung dịch muối natri caseinat
Hình 2.7. Sơ đồ quy trình sản xuất dung dịch muối natri caseinat từ sữa gầy

===================================================================================
SVTH: Vũ Thanh Hòa
GVHD: PGS.TS. Trương Thị Minh Hạnh
16