Nghiên cứu ảnh hưởng của alum, silicagel, gelatin lên các tính chất công nghệ của màng phân hủy sinh học làm từ tinh bột sắn oxy hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHIỆP THỰC PHẨM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ALUM,
SILICAGEL, GELATIN LÊN CÁC TÍNH CHẤT
CƠNG NGHỆ CỦA MÀNG PHÂN HỦY SINH
HỌC LÀM TỪ TINH BỘT SẮN OXY HÓA
GVHD: TRỊNH KHÁNH SƠN
SVTH: NGUYỄN THÀNH LÂN
MSSV: 15116025
SVTH: LÊ NGỌC PHA LÊ
MSSV: 15116026

SKL 0 0 6 1 4 4

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8/2019


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
MÃ SỐ: 2019-15116025

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA ALUM,
SILICAGEL, GELATIN LÊN CÁC TÍNH CHẤT

CƠNG NGHỆ CỦA MÀNG PHÂN HỦY SINH
HỌC LÀM TỪ TINH BỘT SẮN OXY HÓA

GVHD: TS. TRỊNH KHÁNH SƠN
SVTH: NGUYỄN THÀNH LÂN - 15116025
LÊ NGỌC PHA LÊ

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 08/2019

- 15116026


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
NGÀNH CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thành Lân
Lê Ngọc Pha Lê

15116025
15116026

Ngành: Công nghệ Thực phẩm
1. Tên khóa luận: Nghiên cứu ảnh hưởng của alum, silicagel, gelatin lên các tính
chất cơng nghệ của màng phân hủy sinh học làm từ tinh bột sắn oxy hóa.
2. Nhiệm vụ của khóa luận:
Nghiên cứu ảnh hưởng của các chất bổ sung alum, silicagel, gelatin lên khả năng
kháng ẩm, độ hấp thụ nước, độ truyền suốt, độ cứng, độ giãn dài, khả năng kháng
đâm xuyên của màng phân hủy sinh học làm từ tinh bột sắn oxy hóa.

3. Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 21/01/2019
4. Ngày hồn thành khóa luận: 31/07/2019
5. Họ tên người hướng dẫn: TS. Trịnh Khánh Sơn
Phần hướng dẫn: tồn bộ khóa luận
Nội dung và u cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thơng qua bởi
Trưởng Ngành Công nghệ Thực phẩm

Tp.HCM, ngày

tháng

năm 2019

Trưởng Ngành
(Ký và ghi rõ họ tên)

Người hướng dẫn chính
(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các thầy cô và cán bộ của
ngành Công Nghệ Thực Phẩm, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh
đã giúp đỡ, hỗ trợ, tạo điều kiện thuận lợi để chúng em có thể hồn thành Khóa luận tốt
nghiệp. Và chúng em cũng xin chân thành cảm ơn thầy Trịnh Khánh Sơn đã nhiệt tình
hướng dẫn em trong việc chọn lựa đề tài nghiên cứu, hướng tiếp cận và giúp chúng em
chỉnh sửa những sai sót trong q trình nghiên cứu.
Trong thời gian làm luận văn, khó tránh khỏi sai sót, rất mong các thầy, cơ bỏ qua
và giúp em hồn thiện hơn. Đồng thời trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn cịn
hạn chế nên trong q trình báo cáo sẽ có nhiều sai sót, em rất mong nhận được ý kiến

đóng góp từ các thầy cơ để tăng thêm kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan tồn bộ nội dung được trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là do
chính tôi thực hiện. Tôi xin cam đoan các nội dung được tham khảo trong khóa luận tốt
nghiệp đã được trích dẫn chính xác và đầy đủ theo qui định.












MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ......................................................................................................i
DANH MỤC BẢNG.....................................................................................................ii
Phụ lục

................................................................................................................. iii

DANH MỤC SƠ ĐỒ ................................................................................................... iv
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................................... v
TÓM TẮT KHÓA LUẬN ........................................................................................... vi

Tổng quan .................................................................................................. 1
1.1. Tổng quan về tinh bột ................................................................................................. 1
1.1.1. Giới thiệu ................................................................................................................. 1
1.1.2. Đặc tính của tinh bột ................................................................................................ 1
1.1.3. Các phương pháp biến tính tinh bột .......................................................................... 2
1.2. Tổng quan về bao bì sinh học ..................................................................................... 3
1.2.3. Giới thiệu về bao bì sinh học: ................................................................................... 5
1.3. Ưu điểm và nhược điểm của bao bì sinh học: .............................................................. 5
1.3.1. Ưu điểm ................................................................................................................... 5
1.3.2. Nhược điểm ............................................................................................................. 5
1.4. Một số nguyên liệu bổ sung ........................................................................................ 6
1.5. Ứng dụng của bao bì sinh học ................................................................................... 10
1.6. Các nghiên cứu trong và ngoài nước ......................................................................... 10
1.6.1. Ngoài nước............................................................................................................. 10
1.6.1. Trong nước............................................................................................................. 11
1.7. Lý do chọn đề tài ...................................................................................................... 12
1.8. Mục tiêu khóa luận ................................................................................................... 13
Vật liệu và phương pháp .......................................................................... 14
2.1. Sơ đồ quy trình nghiên cứu ....................................................................................... 14


2.2. Phương pháp ............................................................................................................ 15
2.2.1. Phương pháp oxy hóa tinh bột ................................................................................ 15
2.3. Phương pháp tạo màng ............................................................................................. 15
2.3.1. Sơ đồ quy trình ....................................................................................................... 15
2.3.2. Thuyết minh quy trình ............................................................................................ 16
2.4. Các phương pháp phân tích....................................................................................... 19
2.3.1. Hàm lượng carbonyl ............................................................................................... 19
2.3.2. Hàm lượng carboxyl ............................................................................................... 20
2.3.3. Độ nhớt nội tại ....................................................................................................... 20

2.3.4. Tính thấm hơi nước ................................................................................................ 21
2.3.5. Độ hấp thụ nước ..................................................................................................... 22
2.3.6. Độ trong suốt của màng .......................................................................................... 23
2.3.7. Hình thái học của màng .......................................................................................... 23
2.3.8. Các đặc tính cơ lý ................................................................................................... 23
Kết quả ..................................................................................................... 27
3.1. Hàm lượng carbonyl, carboxyl, độ nhớt nội tại của tinh bột oxy hóa ......................... 27
3.2. Hình thái học của màng ............................................................................................ 28
3.3. Alum ........................................................................................................................ 30
3.1.1. Độ thấm hơi nước................................................................................................... 30
3.1.2. Độ hấp thụ nước ..................................................................................................... 31
3.1.3. Độ truyền suốt ........................................................................................................ 32
3.1.4. Tính cơ lý ............................................................................................................... 34
3.4. Silicagel ................................................................................................................... 36
3.2.1. Độ thấm hơi nước................................................................................................... 36
3.2.2. Độ hấp thụ nước ..................................................................................................... 37
3.2.3. Độ truyền suốt ........................................................................................................ 38


3.2.4. Tính cơ lý ............................................................................................................... 39
3.5. Gelatin...................................................................................................................... 42
3.3.1. Độ thấm hơi nước................................................................................................... 42
3.3.2. Độ hấp thụ nước ..................................................................................................... 43
3.3.3. Độ truyền suốt ........................................................................................................ 44
3.3.4. Tính cơ lý ............................................................................................................... 45
KẾT LUẬN .............................................................................................. 47


DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1. Cấu trúc hóa học của gelatin (Ofori, 2002)

10

Hình 2-1. Thiết bị trải màng

19

Hình 2-2. Cốc thủy tinh chứa silicagel và màng

22

Hình 2-3. Quá trình đo lực đâm xuyên của màng

25

Hình 2-4. Quá trình đo độ giãn dài của màng

26

Hình 3-1.Hình thái về mặt cắt ngang của màng bằng kính hiển vi điện tử qt (SEM)

28

Hình 3-2. Ảnh hưởng của nồng độ alum lên độ thấm hơi nước của màng

30

Hình 3-3. Ảnh hưởng của nồng độ alum lên độ hấp thụ nước của màng

31

Hình 3-4. Ảnh hưởng của nồng độ alum lên độ truyền suốt của màng

32

Hình 3-5. Ảnh hưởng của nồng độ alum lên khả năng đâm xuyên, độ co giãn của màng 34
Hình 3-6. Ảnh hưởng của nồng độ alum lên độ giãn dài của màng

35

Hình 3-7. Ảnh hưởng của silicagel lên độ thấm hơi nước của màng

36

Hình 3-8. Ảnh hưởng của nồng độ silicate lên độ thấm ướt của màng

37

Hình 3-9. Ảnh hưởng của nồng độ silicagel lên độ truyền suốt của màng

38

Hình 3-10. Độ giãn dài các mẫu bổ sung Silicagel

39

Hình 3-11. Ảnh hưởng của nồng độ Silicagel lên lực đâm xuyên và độ co giãn của màng 41
Hình 3-12. Ảnh hưởng của hàm lượng gelatin đối với khả năng thấm khí của màng tinh bột
42
Hình 3-13. Ảnh hưởng của hàm lượng gelatin bổ sung vào màng đến khả năng hấp thụ

nước

43

Hình 3-14. Độ truyền suốt của các mẫu bổ sung Gelatin

44

Hình 3-15.Ảnh hưởng của nồng độ gelatin lên lực đâm xuyên và độ co giãn của màng

45

Hình 3-16. Độ giãn dài các mẫu bổ sung gelatin

46

i


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1-1. Độ hòa tan của một số alum .................................................................................. 7
Bảng 2-1. Mã hóa mẫu và hàm lượng thành phần bổ sung ................................................. 18
Bảng 3-1. Kết quả đo độ nhớt, hàm lượng Carbonyl, hàm lượng Carboxyl của mẫu tinh bột
thơ và tinh bột oxy hóa ........................................................................................................ 27

ii


Phụ lục
Phụ lục 3-1. Độ hấp thụ nước (g/g khô) của các mẫu bổ sung Alum .................................. 56

Phụ lục 3-2. Độ truyền suốt T(%) của các mẫu bổ sung Alum ........................................... 57
Phụ lục 3-3. Độ hấp thụ nước (g/g khô) của các mẫu bổ sung Silicagel ............................. 58
Phụ lục 3-4. Độ truyền suốt T(%) của các mẫu bổ sung Silicagel ...................................... 59
Phụ lục 3-5. Lực đâm xuyên, độ co giãn, độ giãn dài và độ cứng của màng bổ sung
silicagel ................................................................................................................................ 60
Phụ lục 3-6. Ảnh hưởng nồng độ alum lên các tính chất cơ lý của màng ........................... 61
Phụ lục 3-7. Độ hấp thụ nước (g/g khô) của các mẫu bổ sung Gelatin ............................... 62
Phụ lục 3-8. Độ truyền suốt T(%) của các mẫu bổ sung Gelatin ......................................... 63
Phụ lục 3-9. Lực đâm xuyên và độ co giãn của màng bổ sung Gelatin ............................... 64

iii


DANH MỤC SƠ ĐỒ
Sơ đồ 2-1.Sơ đồ quy trình nghiên cứu ................................................................................. 14
Sơ đồ 2-2. Sơ đồ quy trình tạo màng ................................................................................... 16

iv


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
RH:

Relative humidity Độ ẩm tương đối

SEM:

Scanning Electron Microscopy

WVTR:

Kính hiển vi điện tử

Water Vapor Transmission Rate Tốc độ truyền hơi nước

v


TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Trong nghiên cứu, màng tinh bột được tạo thành từ tinh bột sắn đã qua biến tính
thơng qua quá trình điện phân bằng dung dịch NaCl 5% khơng màng ngăn trong vịng 120
phút, sau đó được lọc và sấy thu được tinh bột biến tính khơ. Tinh bột sau oxy hóa có độ
nhớt thấp hơn, hàm lượng các gốc carbonyl, carboxyl cao hơn so với tinh bột thơ. Các tính
chất cơng nghệ của màng được cải thiện thông qua việc bổ sung các nguyên liệu là alum,
silicagel và gelatin. Kết quả nghiên cứu cho thấy, màng bổ sung alum có khả năng kháng
ẩm tốt nhất, khả năng kháng ẩm tỉ lệ thuận với hàm lượng alum (tốt nhất ở nồng độ 10%)
bổ sung. Màng bổ sung silicagel có độ hấp thụ nước, độ truyền suốt thấp nhất và giảm khi
tăng nồng độ Silicagel. Các tính chất cơ lý của màng bổ sung gelatin là tốt nhất trong ba
chất bổ sung, tính chất cơ lý tăng tỉ lệ thuận với nồng độ gelatin bổ sung. Tùy vào mỗi loại
ngun liệu cùng với nồng độ có những đặc tính nổi trội khác nhau, phạm vi ứng dụng và
hoạt động khác nhau. Vì vậy, việc lựa chọn chất bổ sung phụ thuộc vào nhu cầu và mục
đích sử dụng màng.

vi


Tổng quan
1.1. Tổng quan về tinh bột
1.1.1. Giới thiệu
Tinh bột, một loại polymer glucose, là một trong những polysaccharide tự nhiên phong

phú nhất được tổng hợp từ thực vật (Ahmed, Tiwari, Imam, & Rao, 2012).Tinh bột thường
được thu nhận từ các loại củ như khoai tây, sắn, khoai lang, bắp…(Eliasson, 2004)
Về cấu trúc, tinh bột là một polymer tương đối đơn giản bao gồm các phân tử glucose
được liên kết ở hai dạng khác nhau. Amylose, thông thường chiếm 20 – 30% khối lượng tinh
bột, có dạng tuyến tính, các đơn vị glucose được nối với nhau bằng liên kết α-1,4.
Amylopectin là thành phần chính của tinh bột, chiếm khoảng 70 – 80% khối lượng tinh bột,
là phân tử có dạng phân nhánh lớn hơn nhiều so với amylose, ngoài mạch chính có liên kết
α-1,4 cịn có mạch nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết α-1,6 (Jobling, 2004). Hàm
lượng amyloza và amylopectin phụ thuộc vào tùy loại tinh bột và thường không giống nhau,
điều này gây ảnh hưởng đến tính chất và chức năng của tinh bột từ các loại cây trồng khác
nhau (BeMiller & Whistler, 2009).

1.1.2. Đặc tính của tinh bột
Tính trương nở: Tinh bột có thể bị trương nở khi đun nóng với nước. Các tính chất giữ
nước của tinh bột thường được biểu thị bằng độ trương nở và chỉ số hòa tan trong nước
(Abegunde, Mu, Chen, & Deng, 2013). Tính trương nở của tinh bột phụ thuộc vào nhiệt độ
và có xu hướng tăng khi tăng nhiệt độ, tuy nhiên nhiệt độ cao có xu hướng phá vỡ cấu trúc
tinh thể của tinh bột, thúc đẩy liên kết hydro giữa các phân tử nước và amylose/amylopectin
(R. J. C. p. Hoover, 2001).
Sự hồ hóa và thối hóa tinh bột: Hồ hóa là q trình các hạt tinh bột được làm nóng
đến nhiệt độ cụ thể với lượng nước vừa đủ, các hạt tinh bột sẽ trương phồng và nhanh chóng
mất cấu trúc bán tinh thể của chúng (Genkina, Kozlov, Martirosyan, & Kiseleva, 2014).
Nhìn chung, hầu hết các loại tinh bột đều có nhiệt độ hồ hóa trong khoảng từ 60 – 80℃.
Thối hóa tinh bột là hiện tượng cấu trúc tinh bột đã hồ hóa bị sắp xếp lại một phần và kết
tinh lại trong một thời gian lưu trữ. Hai tính chất chất này của tinh bột đóng vai trị quan

1