(Đồ án tốt nghiệp) tạo màng từ chitosan biến tính với một số anhydride và aldehyde ứng dụng làm bao bì thực phẩm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN TẠO MÀNG TỪ CHITOSAN BIẾN TÍNH VỚI MỘT SỐ ANHYDRIDE VÀ ALDEHYDE ỨNG DỤNG LÀM BAO BÌ THỰC PHẨM MÃ SỐ: SV2022-53 CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: ĐỒN HỒNG TRÚC SKC008089 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11/2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN Tạo màng từ chitosan biến tính với số anhydride aldehyde ứng dụng làm bao bì thực phẩm SV2022-53 Thuộc nhóm ngành khoa học: SV thực hiện: Đồn Hồng Trúc Nam, Nữ: Nữ Dân tộc: Kinh Khoa : Công nghệ Hóa học Thực phẩm Lớp : 19128H Năm thứ: /4 Ngành học: Cơng nghệ Kỹ thuật Hóa học Người hướng dẫn: PGS.TS.Nguyễn Vinh Tiến TP Hồ Chí Minh, 10/2022 ii MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC VIẾT TẮT ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .2 1.1 Tổng quan nguyên liệu 1.1.1 Tổng quan chitosan .2 1.1.2 Tổng quan nguồn gốc chitosan 1.1.3 Tính chất chitosan .5 1.1.4 Ứng dụng chitosan .7 1.2 Tổng quan sản xuất màng chitosan 11 1.3 Tổng quan Anhydride acetic 12 1.4 Tổng quan anhydride aenzoic 13 1.5 Tổng quan vanillin 14 1.6 Tổng quan cinamaldehyde 15 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP TIẾN HÀNH 17 2.1 Vật liệu thiết bị 17 2.1.1 Hoá chất 17 2.1.2 Thiết bị sử dụng 17 2.2 Phương pháp nghiên cứu 17 2.2.1 Sơ đồ trình nghiên cứu 18 2.3 Quy trình thực 19 2.3.1 Phổ hồng ngoại FTIR - Fourier Transform Infrared Spectroscopy 20 2.3.2 Xác định độ ẩm, độ hấp thụ nước, độ tan nước màng 20 2.3.3 Góc tiếp xúc 22 2.3.4 Khảo sát giải phóng chất dùng để biến tính vào dung dịch cồn 50% theo thời gian 22 2.3.5 Cơ tính 23 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 24 3.1 Phân tích cấu trúc hố học thơng qua phổ FTIR 24 3.1.1 Phổ FTIR màng Cs biến tính anhydride acetic (Ac:Cs) 27 3.1.2 Phổ FTIR màng Cs biến tính anhydride benzoic (Be:Cs) 35 3.1.3 Phổ FTIR màng Cs biến tính cinnamaldehyde (Cin:Cs) 40 iii 3.1.4 Phổ FTIR màng Cs biến tính vanillin (Va:Cs) 45 3.1.5 So sánh phổ FTIR chất khác 52 3.2 Độ ẩm, khả hấp thụ nước khả hoà tan nước .55 3.3 Khảo sát góc tiếp xúc (CA) 62 3.4 Khảo sát giải phóng chất dùng để biến tính vào dung dịch cồn 50% theo thời gian 64 3.5 Cơ tính 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 76 iv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Khối lượng chất dùng để biến tính màng cần để phản ứng với 0.3g Chitosan 20 Bảng 3.1: So sánh số sóng liên kết đo phổ FTIR Cs đo nghiên cứu khác 26 Bảng 3.2: Bảng phân tích số sóng phổ FTIR màng chitosan thay đổi nồng độ anhydride acetic 31 Bảng 3.3: Bảng phân tích số sóng phổ FTIR màng chitosan thay đổi thời gian phản ứng với qnhydride acetic 34 Bảng 3.4: Bảng phân tích số sóng phổ FTIR màng chitosan thay đổi nồng độ anhydride benzoic 37 Bảng 3.5: Bảng phân tích số sóng phổ FTIR màng chitosan thay đổi thời gian phản ứng với anhydride benzoic 39 Bảng 3.6: Bảng phân tích số sóng phổ FTIR màng chitosan thay đổi nồng độ cinnamaldehyde 42 Bảng 3.7: Bảng phân tích số sóng phổ FTIR màng chitosan thay đổi thời gian phản ứng với cinnamaldehyde 44 Bảng 3.8: Bảng phân tích số sóng phổ FTIR màng chitosan thay đổi nồng độ vanillin 48 Bảng 3.9: Bảng phân tích số sóng phổ FTIR màng chitosan thay đổi thời gian phản ứng với Vanillin 51 Bảng 3.10: Đỉnh phổ FTIR màng Cs biến tính chất khác 54 Bảng 3.11: Các kết độ ẩm, độ hấp thụ nước độ tan màng 55 Bảng 3.12: Góc tiếp xúc màng với nước (n=3) 62 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cấu trúc Chitosan Hình 1.2: Phản ứng deacetyl hoá Chitin thành Chitosan Hình 1.3: Cấu trúc hố học chitin v Hình 1.4: Chitin dạng vảy Hình 1.5: Nguồn gốc Chitin Hình 1.6: Hình dạng chitosan: dạng vảy (bên trái), dạng bột (bên phải) Hình 1.7: Một vài ứng dụng chitosan Hình 1.8: Một số ứng dụng y sinh chitosan Hình 1.9: Trái không bảo quản chitosan Hình 1.10: Cấu trúc hợp chất anhydride acetic 12 Hình 1.11: Cấu trúc phân tử anhydride benzoic 13 Hình 1.12: Cấu trúc phân tử vanillin 14 Hình 1.13: Cấu trúc phân tử cinamaldehyde 15 Hình 2.1: Sơ đồ q trình biến tính màng chitosan 18 Hình 2.2: Phương pháp Solvent – Casting 19 Hình 2.3: Máy đo FTIR – 4700, Jasco, Nhật Bản 20 Hình 2.4: Phân tích góc tiếp xúc ImageJ 22 Hình 2.5: Máy đo tính NK – 50 (Njouka, Trung Quốc) 23 Hình 3.1: Phổ FTIR vẩy chitosan gốc màng chitosan 25 Hình 3.2: Phản ứng chitosan acetic acid 27 Hình 3.3: Phản ứng N – acetyl hoá chitosan 27 Hình 3.4: Phổ FTIR Ac:Cs theo nồng độ anhydride acetic 29 -1 Hình 3.5: Phổ FTIR Ac:Cs theo nồng độ anhydride acetic 1800 – 1300 cm 30 Hình 3.6: Phổ FTIR Ac:Cs theo thời gian phản ứng 32 -1 Hình 3.7: Phổ FTIR Ac:Cs theo thời gian phản ứng 1800 – 1300 cm .33 Hình 3.8: Phản ứng N – Acyl hố Cs anhydride benzoic 35 Hình 3.9: Phổ FTIR Be:Cs theo nồng độ anhydride Benzoic 36 -1 Hình 3.10: Phổ FTIR Be:Cs theo nồng độ anhydride benzoic 1800 – 1300 cm 36 -1 Hình 3.11: Phổ FTIR ảnh hưởng theo thời gian từ 1800 – 1300 cm 38 Hình 3.12: Phản ứng schiff base Cs cinnamaldeyde 40 Hình 3.13: Phổ FTIR Cin:Cs theo nồng độ cinnamaldehyde 41 -1 Hình 3.14: Phổ FTIR Cin:Cs theo nồng độ cinnamaldehyde 1800 – 1300 cm 41 vi -1 Hình 3.15: Phổ FTIR Cin:Cs theo thời gian phản ứng 1800 – 1300 cm Hình 3.16: Phản ứng Schiff Base Cs vanillin 43 45 Hình 3.17: Phổ FTIR Va:Cs theo nồng độ vanillin 46 -1 Hình 3.18: Phổ FTIR Va:Cs theo nồng độ vanillin 1800 – 1300 cm 47 Hình 3.19: Phổ FTIR khảo sát theo thời gian phản ứng với vanillin 1800 – 1300 cm - 50 Hình 3.20: Phổ FTIR màng Cs biến tính chất khác 52 -1 Hình 3.21: Phổ FTIR màng Cs biến tính chất 1800 – 1300 cm 53 Hình 3.22: Đồ thị so sánh độ ẩm, độ hấp thụ nước, độ tan nước màng Ac:Cs theo nồng độ 58 Hình 3.23: Đồ thị so sánh độ ẩm, độ hấp thụ nước, độ tan nước màng Ac:Cs theo thời gian phản ứng 58 Hình 3.24: Đồ thị so sánh độ ẩm, độ hấp thụ nước, độ tan nước màng Be:Cs theo nồng độ 59 Hình 3.25: Đồ thị so sánh độ ẩm, độ hấp thụ nước, độ tan nước màng Be:Cs theo thời gian phản ứng 59 Hình 3.26: Đồ thị so sánh độ ẩm, độ hấp thụ nước, độ tan nước màng Cin:Cs theo nồng độ 60 Hình 3.27: Đồ thị so sánh độ ẩm, độ hấp thụ nước, độ tan nước màng Cin:Cs theo thời gian phản ứng 60 Hình 3.28: Đồ thị so sánh độ ẩm, độ hấp thụ nước, độ tan nước màng Va:Cs theo nồng độ 61 Hình 3.29: Đồ thị so sánh độ ẩm, độ hấp thụ nước, độ tan nước màng Cin:Cs theo thời gian phản ứng 61 Hình 3.30: Nồng độ (ppm) acid acetic giải phóng, theo nồng độ Ac (bên phải), theo thời gian phản ứng (bên trái) 65 Hình 3.31: Nồng độ (ppm) acid benzoic giải phóng, theo nồng độ Be (bên phải), theo thời gian phản ứng (bên trái) Hình 3.32: Nồng độ (ppm) Cin giải phóng, theo nồng độ Cin (bên phải), theo thời gian phản ứng (bên trái) 66 vii 65 Hình 3.33: Nồng độ (ppm) Va giải phóng, theo nồng độ Va (bên phải), theo thời gian phản ứng (bên trái) 66 Hình 3.34: Sơ đồ so sánh tốc độ giải phóng trung bình 67 Hình 3.35: Ảnh hưởng nồng độ chất biến tính đến độ giãn dài (bên trái), độ bền kéo (bên phải) 69 Hình 3.36: Ảnh hưởng thời gian phản ứng đến độ giãn dài (bên trái), độ bền kéo (bên phải) 69 viii DANH MỤC VIẾT TẮT Ac: anhydride acetic Ac:Cs 1:1 Màng biến tính với anhydride acetic, tỷ lệ mol anhydride acetic D – Glucosamine 1:1 Ac:Cs 1:2 Màng biến tính với anhydride acetic, tỷ lệ mol anhydride acetic D – Glucosamine 1:2 Ac:Cs 1:4 Màng biến tính với anhydride acetic, tỷ lệ mol anhydride acetic D – Glucosamine 1:4 Ac:Cs 1h Màng biến tính với anhydride acetic, tỷ lệ mol anhydride acetic D – Glucosamine 1:1 với thời gian phản ứng Ac:Cs 2:2 Màng biến tính với anhydride acetic, tỷ lệ mol anhydride acetic D – Glucosamine 2:1 Ac:Cs 24h Màng biến tính với anhydride acetic, tỷ lệ mol anhydride acetic D – Glucosamine 1:1 với thời gian phản ứng 24 Ac:Cs 3h Màng biến tính với anhydride acetic, tỷ lệ mol anhydride acetic D – Glucosamine 1:1 với thời gian phản ứng Ac:Cs 6h Màng biến tính với anhydride acetic, tỷ lệ mol anhydride acetic D – Glucosamine 1:1 với thời gian phản ứng Be: anhydride benzoic Be:Cs 1:1 Màng biến tính với anhydride benzoic, tỷ lệ mol anhydride benzoic D – Glucosamine 1:1 Be:Cs 1:2 Màng biến tính với anhydride benzoic, tỷ lệ mol anhydride benzoic D – Glucosamine 1:2 Be:Cs 1:4 Màng biến tính với anhydride benzoic, tỷ lệ mol anhydride benzoic D – Glucosamine 1:4 Be:Cs 1h Màng biến tính với anhydride benzoic, tỷ lệ mol anhydride benzoic D – Glucosamine 1:1 với thời gian phản ứng ix Be:Cs 2:2 Màng anhydride benzoic, tỷ lệ mol anhydride benzoic D – Glucosamine biến tính với 2:1 Be:Cs 24h Màng biến tính với anhydride benzoic, tỷ lệ mol anhydride benzoic D – Glucosamine 1:1 với thời gian phản ứng 24 Be:Cs 3h Màng biến tính với anhydride benzoic, tỷ lệ mol anhydride benzoic D – Glucosamine 1:1 với thời gian phản ứng Be:Cs 6h Màng biến tính với anhydride benzoic, tỷ lệ mol anhydride benzoic D – Glucosamine 1:1 với thời gian phản ứng CA: Contact Angle – Góc tiếp xúc Cin: Cinnamaldehyde Cin:Cs 1:1 Màng biến tính với cinnamaldehyde, tỷ lệ mol cinnamaldehyde D – Glucosamine 1:1 Cin:Cs 1:2 Màng biến tính với cinnamaldehyde, tỷ lệ mol cinnamaldehyde D – Glucosamine 1:2 Cin:Cs 1:4 Màng biến tính với cinnamaldehyde, tỷ lệ mol cinnamaldehyde D – Glucosamine 1:4 Cin:Cs 1h Màng biến tính với cinnamaldehyde, tỷ lệ mol cinnamaldehyde D – Glucosamine 1:1 với thời gian phản ứng Cin:Cs 2:2 Màng biến tính với cinnamaldehyde, tỷ lệ mol Cinnamaldehyde D – Glucosamine 2:1 Cin:Cs 24h Cin:Cs 3h Màng biến tính với cinnamaldehyde, tỷ lệ mol cinnamaldehyde D – Glucosamine 1:1 với thời gian phản ứng 24 Màng biến tính với cinnamaldehyde, tỷ lệ mol cinnamaldehyde D – Glucosamine 1:1 với thời gian phản ứng Cin:Cs 6h Màng biến tính với cinnamaldehyde, tỷ lệ mol cinnamaldehyde D – Glucosamine 1:1 với thời gian phản ứng Cs: Chitosan FTIR: Fourier Transform Infrared Spectroscopy - Phổ hồng ngoại x MC (%): Moisture content – Độ ẩm