Định nghĩa
Màng ăn được được sản xuất từ chất tạo màng sinh học và các phụ gia thực phẩm, bao gồm protein, polysaccharide, lipid hoặc hỗn hợp của chúng Để cải thiện các đặc tính vật lý và chức năng, chất hóa dẻo và phụ gia khác được kết hợp với chất tạo màng Các cơ chế tạo màng bao gồm liên kết cộng hóa trị, tương tác tĩnh điện và kỵ nước Để đảm bảo màng ăn được, quá trình chế tạo cần tuân thủ các tiêu chuẩn thực phẩm, như điều chỉnh pH, thêm muối, gia nhiệt, biến đổi enzym, làm khô và sử dụng dung môi thực phẩm Kiểm soát điều kiện chế tạo là rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến động học và cơ chế phản ứng trong quá trình sản xuất màng ăn được (Han, 2014).
Lớp màng ăn được là một giải pháp hòa tan áp dụng trên bề mặt thực phẩm, tạo ra một lớp mỏng nhằm ngăn chặn sự di chuyển của độ ẩm, oxy và chất hòa tan Các lớp phủ này có thể được áp dụng cho thịt và cá thông qua nhiều phương pháp như nhúng, phun, đúc, lăn, chải và tạo bọt Việc sử dụng lớp phủ ăn được không chỉ kéo dài thời hạn sử dụng mà còn cải thiện chất lượng thực phẩm bằng cách kiểm soát chuyển khối, độ ẩm và khuếch tán dầu, khí (Lacroix & Vu, 2014).
Thành phần film
Màng ăn được có thể được sản xuất từ vật liệu có khả năng tạo màng Trong quá trình sản xuất, vật liệu màng phải được phân tán và hòa tan trong dung môi như nước, cồn với hỗn hợp nước và cồn với hỗn hợp các dung môi khác
Trong các ứng dụng thực phẩm, dung dịch màng có thể được áp dụng cho thực phẩm bằng một số phương pháp như nhúng, phun, chải và tráng, sau đó sấy khô Các thành phần được sử dụng để chuẩn bị màng ăn được có thể được phân loại thành ba loại: hydrocolloid (như protein, polysaccharid và alginate), lipid (như axit béo, acylglycerol, sáp) và vật liệu tổng hợp
Polysaccharid được sử dụng trong màng hoặc lớp phủ ăn được bao gồm xenlulo, dẫn xuất tinh bột, dẫn xuất pectin, chiết xuất rong biển, dịch tiết, gôm lên men vi sinh vật và chitosan (Bourtoom, 2008) Mặc dù polysaccharid có tính ưa nước, dẫn đến khả năng ngăn cản hơi nước và khí kém, nhưng các lớp phủ từ polysaccharid vẫn có thể giúp ngăn chặn sự mất độ ẩm từ thực phẩm hiệu quả.
Cấu trúc polysaccharide phức tạp và khó đoán dẫn đến trọng lượng phân tử lớn hơn nhiều so với protein Hầu hết carbohydrate là trung tính, nhưng một số có thể mang điện tích âm hoặc rất hiếm là điện tích dương Sự hiện diện của nhiều nhóm hydroxyl và các thành phần ưa nước trong cấu trúc carbohydrate trung tính khiến các liên kết hydro trở thành yếu tố quan trọng trong việc hình thành và đặc điểm của màng.
Một số gôm tích điện âm như alginate, pectin và carboxymethyl cellulose thể hiện sự khác biệt rõ rệt về tính lưu biến trong môi trường axit so với điều kiện trung tính hoặc kiềm, đặc biệt khi có sự hiện diện của các cation đa hóa trị.
Protein tồn tại dưới hai dạng chính: dạng sợi không tan trong nước, đóng vai trò cấu trúc cho mô động vật, và dạng hình cầu có khả năng hòa tan trong nước, axit, bazơ hoặc muối, góp phần quan trọng vào chức năng của các hệ sinh thái (Bourtoom, 2008).
Nhiều protein hình cầu như gluten lúa mì, zein ngô, protein đậu nành và whey protein đã được nghiên cứu về khả năng tạo màng Màng protein thường được hình thành từ dung dịch hoặc sự phân tán của protein khi dung môi hoặc chất mang bay hơi, chủ yếu là nước, etanol hoặc hỗn hợp etanol và nước Để tạo ra cấu trúc mở rộng cần thiết cho quá trình hình thành màng, protein thường phải trải qua quá trình biến tính bằng nhiệt, axit, bazơ và/hoặc dung môi.
Màng protein được kỳ vọng là vật cản oxy hiệu quả trong điều kiện độ ẩm tương đối thấp Nhiều loại protein khác nhau đã được sử dụng để tạo ra màng ăn được, bao gồm gelatin, casein, whey protein, zein ngô, gluten lúa mì và protein đậu nành.
Các hợp chất lipid, bao gồm monoglycerid acetyl hóa, sáp tự nhiên và chất hoạt động bề mặt, được sử dụng làm lớp phủ bảo vệ Sáp parafin và sáp ong là những chất tạo lipid hiệu quả nhất, với chức năng chính là ngăn chặn sự vận chuyển hơi ẩm nhờ độ phân cực thấp Đặc tính kỵ nước của lipid tạo ra màng dày và giòn, do đó cần liên kết với các chất tạo màng như protein hoặc dẫn xuất cellulose Tính thấm hơi nước giảm khi nồng độ pha kỵ nước tăng, và màng lipid thường được hỗ trợ trên nền polyme, thường là polysaccharide, để tăng cường độ bền cơ học.
Các vật liệu sinh học này không chỉ có thể ăn được mà còn phân hủy sinh học và kết dính Hầu hết chất béo và nhựa ăn được tồn tại dưới dạng rắn mềm ở nhiệt độ phòng và có nhiệt độ chuyển pha đặc trưng Chúng có khả năng được chế tạo thành nhiều hình dạng khác nhau thông qua các phương pháp đúc và xử lý nhiệt, cho phép chuyển đổi linh hoạt giữa các trạng thái lỏng, rắn mềm và kết tinh rắn.
Màng tổng hợp, theo Bourtoom (2008), bao gồm các màng và lớp phủ ăn được không đồng nhất, được tạo thành từ sự pha trộn của polysaccharid, protein hoặc lipid Phương pháp này cho phép khai thác các đặc tính chức năng riêng biệt của từng loại màng Việc kết hợp các polyme để tạo ra màng có thể bao gồm protein và carbohydrate, protein và lipid, carbohydrate và lipid, hoặc polyme tổng hợp và polyme tự nhiên Mục tiêu chính trong sản xuất màng ghép là nâng cao tính thấm hoặc các đặc tính cơ học để đáp ứng yêu cầu của từng ứng dụng cụ thể.
Chất hóa dẻo như glycerol, monoglycerid acetyl hóa, polyetylen glycol và sucrose thường được sử dụng để cải thiện các đặc tính cơ học của màng hoặc lớp phủ.
Việc bổ sung các chất hóa dẻo ưa nước thường làm tăng tính thấm hơi nước của màng (Avena-Bustillos & McHugh, 2011)
➢ Có 2 loại chất hóa dẻo chính: (Han, 2014)
Tác nhân có khả năng hình thành nhiều liên kết hydro có thể tương tác với polyme, làm gián đoạn các liên kết giữa các chuỗi polyme và duy trì khoảng cách lớn hơn giữa chúng.
Tác nhân tương tác với lượng nước lớn có khả năng giữ lại nhiều phân tử nước, từ đó dẫn đến độ ẩm cao hơn và bán kính thủy động lực học lớn hơn.
Do tính ưa nước của nước và sự liên kết hydro phong phú trong cấu trúc của chất tạo màng sinh học và chất hóa dẻo, việc phân tách hai cơ chế này trở nên khó khăn Các yếu tố như kích thước, hình dạng của phân tử chất hóa dẻo, số lượng nguyên tử oxy, và khả năng liên kết với nước ảnh hưởng đến hiệu quả hóa dẻo Ngoài liên kết hydro, lực đẩy giữa các phân tử cùng điện tích hoặc giữa các polyme phân cực và không phân cực cũng có thể gia tăng độ lệch giữa các polyme, nâng cao chức năng hóa dẻo trong cấu trúc màng polyme tích điện Do đó, màng polyme tích điện như chitosan, carboxymethylcellulose, hay alginate có tính linh hoạt bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi sự thay đổi pH và thêm muối so với màng polyme trung tính như màng tinh bột.
Phân loại
Màng ăn được có một số đặc tính quan trọng, bao gồm mật độ, độ dày, độ trong suốt, mức độ trương nở, ổn định nhiệt, độ bền cơ học, khả năng cản trở oxy và hơi nước, cùng với độ an toàn Những yếu tố này đóng vai trò quyết định trong việc đảm bảo chất lượng và hiệu quả của màng trong các ứng dụng thực phẩm.
Các thành phần phụ trợ như chất làm dẻo, chất liên kết chéo và các chất phụ gia khác đóng vai trò quan trọng trong việc chuẩn bị dung dịch từ protein và polysaccharide Việc bổ sung chất làm dẻo giúp hình thành cấu trúc giòn của màng ăn, nâng cao chất lượng sản phẩm.
Các chất liên kết chéo đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện quá trình hydrat hóa, cơ học và tính chất rào cản của màng và lớp phủ từ protein và polysaccharide Quá trình này tạo ra cấu trúc ba chiều thông qua việc liên kết các chuỗi polyme bằng liên kết cộng hóa trị hoặc không cộng hóa trị, giúp tăng cường tính kỵ nước của chất tạo màng sinh học Việc lựa chọn tác nhân liên kết chéo phụ thuộc vào cấu trúc hóa học, sự hiện diện của các nhóm hoạt động, trọng lượng phân tử của biopolymer và khả năng tương thích với tác nhân liên kết chéo Đặc biệt, chất liên kết chéo và chất làm dẻo cần phải an toàn và được chấp thuận cho sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm.
• Màng tinh bột ăn được:
Tinh bột được sử dụng để sản xuất màng phân hủy sinh học nhờ khả năng tạo thành ma trận liên tục và tính thấm thấp đối với oxy Quá trình sản xuất màng ăn được từ tinh bột dựa trên hồ hóa, trong đó cấu trúc ban đầu của chất tạo màng bị phá hủy Hồ hóa đi kèm với sự phân hủy ngược, dẫn đến giảm lượng chất hòa tan trong nước của tinh bột hòa tan Các hỗn hợp tạo thành bao gồm amylose hòa tan và một phần amylopectin còn lại Amylose dễ bị thoái hóa ngược hơn, với tốc độ phụ thuộc vào lượng tinh bột trong màng, tỷ lệ amylose:amylopectin và cấu trúc của chúng, gây ra những thay đổi không mong muốn về đặc tính cơ và nhiệt của màng.
Để hydrat hóa tinh bột phân tử cho việc xử lý màng, cần có ít nhất 65% khối lượng biopolyme và tiếp xúc với nhiệt độ từ 60 đến 95 độ C Mặc dù nước là một chất làm dẻo hiệu quả, nhưng nó không cung cấp độ đàn hồi cần thiết cho màng Quá trình bay hơi nước trong quá trình làm khô có thể làm tăng tính dễ vỡ của màng tinh bột Đặc tính của màng tinh bột chịu ảnh hưởng bởi nguồn gốc tinh bột, hàm lượng chất hóa dẻo và các điều kiện chế biến.
Pectin là một chất hòa tan trong axit và nước, thường được sử dụng để tạo gel Màng pectin có khả năng ngăn cản oxy và có tính chất cơ học tốt, nhưng độ ổn định với độ ẩm lại thấp Mặc dù màng pectin có cấu trúc giòn, việc bổ sung chất làm dẻo không luôn đảm bảo độ đàn hồi cao Do đó, việc sử dụng chất liên kết chéo có tác động tích cực đến các đặc tính cơ học của màng pectin.
Chitosan có khả năng tạo màng tốt, được xác định bởi độ nhớt của dung dịch trong quá trình thủy hóa Một trong những tính năng nổi bật của chitosan là hoạt động kháng khuẩn, nhờ vào sự hiện diện của các nhóm amin trong cấu trúc của nó Đặc tính polycationic của chitosan cho phép hình thành màng thông qua việc phá vỡ các mảnh chuỗi polyme, sau đó chuyển đổi chúng thành chất nền màng hoặc gel, ví dụ bằng cách làm bay hơi dung môi và tạo ra các liên kết ưa nước, hydro cũng như liên kết chéo điện ly và ion.
Chitosan cải thiện hiệu quả các tính chất cơ học và rào cản của màng nhờ lực hút tĩnh điện Màng chitosan có độ trong suốt, tính linh hoạt và độ bền cao, đồng thời có khả năng chống lại chất béo, thấm chọn lọc CO2 và O2, nhưng lại nhạy cảm với độ ẩm Ngoài ra, chitosan còn được sử dụng để nâng cao hiệu ứng nhũ hóa, giảm độ axit và ổn định màu sắc của màng Tuy nhiên, chitosan không phải là vật liệu dẻo nhiệt vì nó phân hủy trước khi đạt đến điểm nóng chảy, do đó không thể ép đùn hoặc niêm phong nhiệt.
Alginate là một polysaccharide mạch thẳng với độ phân nhánh vừa phải, cho phép tạo thành màng bền cao Polysaccharide này chứa các nhóm cacboxyl trong mỗi khối monome, có khả năng phản ứng với các cation kim loại đa hóa trị như canxi, magiê, mangan, nhôm và sắt, tạo ra màng chịu nước mạnh Thành phần, trình tự và tỷ lệ của các monome alginat M (β-d-mannuronic axit) và G (axit α-l-guluronic) ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của alginate, gel alginate và màng Sự hiện diện của một lượng lớn monome G mang lại khả năng tạo màng mạnh, trong khi ưu thế của monome M thường dẫn đến màng có tính đàn hồi cao hơn.
Quá trình liên kết chéo là phương pháp hiệu quả để nâng cao khả năng chống nước, độ bền cơ học, tính liên kết và độ cứng của ma trận polymer Ngoài ra, quá trình này cũng giúp cải thiện khả năng giữ lại các thành phần hoạt động trong ma trận Tương tác với các ion diễn ra nhanh chóng, góp phần tăng cường hiệu suất của vật liệu.
Alginate là một hợp chất tạo thành màng trong suốt, đồng nhất và hòa tan trong nước, nổi bật với khả năng kháng chất béo và tính thấm thấp đối với oxy Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng alginate thường được sử dụng làm thành phần chính trong các màng sinh học Chẳng hạn, tỷ lệ các thành phần trong màng được làm từ natri alginate có thể được tối ưu hóa thông qua phương pháp phản ứng bề mặt, kết hợp với glycerin và canxi clorua, cũng như axit xitric để tạo ra các cấu trúc màng hiệu quả.
Casein có khả năng liên kết các ion và phân tử nhỏ, đồng thời sở hữu đặc tính hoạt động bề mặt, ổn định và nhũ hóa vượt trội Nó cũng có khả năng tạo gel và giữ nước tốt Màng ăn được từ dung dịch caseinat được hình thành thông qua quá trình hòa tan do cấu trúc chuỗi xoắn protein bị rối loạn Màng casein tạo ra là trong suốt, đàn hồi và không có mùi, đồng thời cho thấy khả năng chống biến tính và đông tụ, ổn định trong nhiều điều kiện về nhiệt độ, pH và nồng độ muối.
Màng casein trong bao bì thực phẩm có đặc tính cơ học ưu việt nhờ vào sự hiện diện của ion canxi và muối kim loại, với độ thấm oxy thấp và độ nhạy cao với độ ẩm Màng canxi caseinat cung cấp khả năng ngăn cản tốt hơn nhưng có độ cứng cao hơn, trong khi màng natri caseinat nổi bật với tính chất quang học và khả năng giãn dài tốt hơn khi chịu tác động.
Collagen loại I có cấu trúc dạng sợi và được sử dụng phổ biến trong việc xử lý màng Các axit amin chính trong collagen bao gồm glycine, proline và hydroxyproline Thành phần axit amin cùng với khối lượng phân tử ảnh hưởng đến loại và số lượng các tương tác liên quan đến sự ổn định của nền protein, bao gồm liên kết disulfide cộng hóa trị, liên kết hydro, lực hút tĩnh điện và tương tác kỵ nước.
Màng collagen có khả năng ngăn chặn hiệu quả độ ẩm và oxy, bảo vệ cấu trúc và tính thấm hơi, nhưng lại gặp phải một số nhược điểm như bề mặt thô ráp và độ bền nhiệt thấp Đặc biệt, độ bền cơ học kém của màng collagen thường dẫn đến tình trạng vỡ trong quá trình đóng gói.
Màng collagen cũng đã được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm từ lâu
Phương pháp sản xuất
Quá trình sản xuất màng là một quá trình hóa lý, dựa vào sự tương tác giữa các phân tử của chất tạo màng sinh học và các thành phần trong dung dịch, nhằm tạo ra một ma trận polyme ổn định Sự hình thành màng phụ thuộc vào khả năng tạo cấu trúc tinh thể hoặc vô định hình liên tục của chất tạo màng Do đó, việc xác định loại polyme phù hợp, cùng với các đặc tính và cơ chế hình thành cấu trúc của nó, là rất quan trọng trong giai đoạn đầu.
Chất tạo màng sinh học dựa trên protein có những đặc tính nổi bật so với các sản phẩm từ vật liệu khác, bao gồm khả năng biến tính cấu trúc và sự hiện diện của điện tích tĩnh điện cùng tính chất lưỡng tính Cơ chế hình thành màng protein liên quan đến biến tính dưới tác động của axit/kiềm, cơ học, nhiệt và dung môi, dẫn đến sự hình thành các liên kết giữa các chuỗi peptit như liên kết ion, hydro, lực Van der Waals, và cầu nối disulfua Tương tác giữa phức hợp protein và polysaccharide diễn ra thông qua các lực Van der Waals, tĩnh điện, kỵ nước và liên kết hydro, cùng với ảnh hưởng của khối lượng bị loại trừ, hoặc thông qua liên kết hóa học, như phản ứng Maillard giữa axit amin và đường như fructose và glucose.
Màng và lớp phủ được tạo ra bằng cách hòa tan, phân tán và nhũ hóa biopolymer trong dung môi an toàn và phân hủy sinh học Đối với ứng dụng trong thực phẩm, nước, etanol và các axit hữu cơ thường được sử dụng làm dung môi Để tăng tốc quá trình hòa tan biopolyme, máy khuấy từ hoặc điện được sử dụng, trong khi máy bơm chân không hoặc thiết bị siêu âm giúp loại bỏ bọt khí khỏi dung dịch.
• Các phương pháp tạo màng ăn được:
Màng thực phẩm ăn được thường được làm theo hai cách: quy trình ướt và khô, sử dụng các phương pháp thích hợp
Hình Các phương pháp tạo màng của biopolyme
Trong quá trình ướt, các thành phần tạo màng được trộn với dung môi, sau đó bằng cách làm khô dung dịch để thu được màng thực phẩm
Quá trình khô bao gồm việc tạo màng bằng cách xử lý nhiệt chế phẩm tạo màng với dung môi thấp nội dung
Trong cả hai quy trình sản xuất màng, thành phần có thể là chất tạo màng sinh học hoặc sự kết hợp của các chất khác nhau Phương pháp đúc chủ yếu đại diện cho quy trình ướt, trong khi quy trình khô bao gồm nhiều phương pháp như ép đùn, ép phun, ép nén, đồng đùn và đùn màng thổi.
Màng có thể được cấu trúc dưới dạng một lớp hoặc nhiều lớp Sản phẩm màng nhiều lớp được tạo ra bằng công nghệ “từng lớp”, trong đó dung dịch chất tạo màng sinh học được xen kẽ Tuy nhiên, phương pháp sản xuất màng này ít được áp dụng trong ngành thực phẩm do yêu cầu sử dụng nhiều lao động hơn.
Phương pháp đúc là kỹ thuật phổ biến nhất để tạo màng ăn được, được ưa chuộng trong các phòng thí nghiệm và quy mô thí điểm nhờ vào sự đơn giản và không cần thiết bị đặc biệt Quy trình này dễ thực hiện và hiệu quả trong sản xuất.
3 giai đoạn chính: (1) hòa tan chất tạo màng sinh học trong dung môi; (2) đúc của dung dịch trong khuôn và (3) làm khô dung dịch
Phương pháp đúc liên tục cho phép hình thành các màng thông qua dòng chảy liên tục của dung dịch biopolyme đến băng tải và sau đó làm khô Lợi thế của phương pháp này là khả năng điều chỉnh các chế độ như tốc độ băng tải và quá trình đúc chu kỳ, từ đó kiểm soát độ dày màng, nhiệt độ và thời gian làm khô Ngoài ra, phương pháp này còn có khả năng tạo ra các màng nhiều lớp.
Phương pháp đúc là một trong những kỹ thuật phổ biến trong nghiên cứu vật liệu Dai và cộng sự đã khảo sát các thuộc tính của màng từ tinh bột tự nhiên và tinh bột biến tính từ các nguồn thực vật khác nhau Bagheri và cộng sự đã phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ sấy lên màng từ natri alginat kết hợp với glycerin Các màng dẻo được tạo ra bằng glycerin đã được đúc từ chitosan với hai trọng lượng phân tử khác nhau và cellulose sulfat Liu và cộng sự đã nghiên cứu các thông số đúc cho hỗn hợp gelatin, glycerin và transglutaminase.
Phương pháp đùn là công nghệ liên tục được sử dụng để sản xuất vật liệu tạo màng bằng cách đẩy thành phần nóng chảy qua lỗ tạo hình Quá trình này kết hợp nhiều hoạt động như nấu chảy, trộn, định lượng và hình thành, giúp tạo ra sản phẩm với hình dạng nhất định.
Hình Quy trình ép đùn
Phương pháp sản xuất phim dựa trên các đặc tính nhiệt dẻo của polyme trong quá trình hóa dẻo và gia nhiệt, đặc biệt là ở nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh trong điều kiện ít nước Để đạt được hiệu quả tối ưu, cần nghiên cứu kỹ lưỡng tính chất dẻo nhiệt của vật liệu tạo màng Đồng thời, cần xem xét ảnh hưởng của chất hóa dẻo, vì chúng có thể làm giảm nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh, cùng với các chất phụ gia khác có liên quan đến tính dẻo nhiệt của vật liệu.
Quá trình sản xuất màng bằng cách đùn bao gồm ba giai đoạn chính: nạp thành phần tạo màng vào phễu chứa, trộn các thành phần hỗn hợp và sưởi ấm trước khi áp dụng lên băng tải hoặc tang trống Sau đó, màng được làm mát trên trục kim loại Quá trình ép đùn giúp cấu trúc của màng biopolymer trở nên đồng nhất hơn, đồng thời cải thiện các tính chất lý hóa, cơ học và khả năng rào cản của chúng.
Các thông số xử lý như nhiệt độ khuôn, cấu tạo khuôn, tốc độ và số lượng của vít ảnh hưởng trực tiếp đến các đặc tính của màng
Cấu tạo của khuôn được xác định dựa trên độ nhớt của dung dịch và độ dày của màng yêu cầu Có các loại khuôn như khuôn dạng tấm hoặc xẻ rãnh, màng phẳng cho khuôn màng thổi thường có hình khuyên và độ nhớt thấp Ngoài ra, còn có khuôn ống hình khuyên và khuôn dập với đa dạng hình dạng hình học như hình vuông, hình chữ U và hình chữ T.
Máy đùn trục vít đơn hoặc đôi được sử dụng để trộn các thành phần đồng đều trong phòng thí nghiệm và công nghiệp Tốc độ của vít ảnh hưởng lớn đến các đặc tính tối ưu của màng Ở tốc độ 40 vòng/phút, màng tinh bột/glycerol có nhiều tinh bột không tạo gel và sự phân bố glycerol không đồng đều Khi tăng tốc độ lên 80 vòng/phút, màng trở nên đồng nhất hơn, nhưng tinh bột bị thoái hóa nhanh chóng, dẫn đến sự chuyển đổi từ trạng thái hòa tan sang không hòa tan, làm tăng độ cứng và độ giòn của màng.
Pectin và tinh bột kết hợp với glycerol được đùn bằng máy đùn trục vít đôi, tạo ra một màng mỏng Màng này sau đó được làm khô trong chân không ở nhiệt độ phòng trước khi tiến hành thử nghiệm.
Máy đùn trục vít đôi với khuôn hình trụ được sử dụng để sản xuất màng từ pectin và gelatin/natri alginat, với phương pháp khô cho phép sản xuất các tấm phim từ rennet, axit casein và natri caseinat Quá trình này diễn ra ở tốc độ 170 vòng/phút và nhiệt độ từ 10 – 75 ◦C, trong đó glycerin được thêm vào vùng thứ hai Gel collagen kết hợp với protein huyết tương, protein phân lập từ đậu nành và gluten được xử lý bằng máy đùn trục vít đơn ở tốc độ 65 vòng/phút, sử dụng natri clorua bão hòa để loại bỏ độ ẩm Đùn màng thổi là một phương pháp thay thế để sản xuất màng công nghiệp, thường dùng máy đùn trục vít đơn với khuôn hình khuyên Đồng đùn cho phép sản xuất màng hoặc lớp phủ nhiều lớp từ hai hoặc nhiều vật liệu, được ứng dụng trong bao bì thực phẩm, như lớp màng canxi alginat trên thịt băm hoặc màng natri alginat với các phụ gia cho xúc xích.
Phương pháp hình thành lớp phủ
Lớp phủ ăn được của các sản phẩm thực phẩm có thể được chuẩn bị theo nhiều cách khác nhau: nhúng, phương pháp phun, chải, tầng sôi, và lia
Hình Các phương pháp sơn phủ
Việc chọn phương pháp phủ phù hợp phụ thuộc vào loại sản phẩm tráng Tính khả thi của lớp phủ được xác định bởi các đặc tính chức năng như khả năng ngăn cản khí (O2, CO2, C2H4) và nước, tính chất cơ học và quang học, sự đồng nhất, độ dày, và sự phân bố đồng đều của dung dịch trên bề mặt, cũng như độ bám dính giữa sản phẩm và lớp phủ Phương pháp tầng sôi và phương pháp lia tuy khó thực hiện nhưng có thể tạo ra lớp phủ hiệu quả; trong khi phương pháp nhúng và phun là phổ biến hơn do đơn giản và chi phí thấp Nhúng thường được sử dụng trong phòng thí nghiệm cho sản phẩm có độ bám dính tốt, còn phun thích hợp cho quy trình công nghiệp.
Nhúng là một phương pháp phủ hiệu quả, trong đó sản phẩm được ngâm trong dung dịch tạo màng để hình thành lớp màng trên bề mặt Nếu lớp phủ chưa đạt yêu cầu, quy trình sẽ được lặp lại để đảm bảo dung dịch được phân phối đồng đều Các thuộc tính của lớp phủ phụ thuộc vào mật độ, độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch.
Phương pháp này có nhược điểm là tạo ra lớp phủ không đồng đều và dày, ảnh hưởng đến hình thức bên ngoài, thời hạn sử dụng, đặc tính cơ học và tính thấm khí của sản phẩm Cụ thể, trái cây thường chỉ được bao phủ bởi lớp mỏng, trong khi rau và sản phẩm thịt lại có lớp dày hơn Bên cạnh đó, còn tồn tại vấn đề như việc dung dịch có thể bị pha loãng bởi các mảnh sản phẩm, dẫn đến sự tích tụ cặn và phát triển vi sinh vật trong bể ngâm.
Phương pháp nhúng là lựa chọn lý tưởng cho các sản phẩm không định hình, cho phép phủ bề mặt hiệu quả Cụ thể, các lát dưa được xử lý với dung dịch alginate, trong khi lê cắt lát được ngâm trong dung dịch chitosan và/hoặc carboxymethylchitosan kết hợp với natri clorua Đối với phi lê cá hồi vân, dung dịch natri alginat được sử dụng, trong khi quả kiwi tươi được phủ bằng dung dịch natri alginat trộn với canxi clorua để tạo liên kết ngang Cuối cùng, đu đủ được làm dẻo bằng dung dịch k-carrageenan kết hợp với glycerin.
Phương pháp phun sử dụng thiết bị phun đặc biệt để áp dụng dung dịch lên bề mặt sản phẩm, với chất lượng lớp phủ phụ thuộc vào nhiều thông số Phương pháp này phù hợp cho các dung dịch lỏng, trong khi dung dịch nhớt gây khó khăn cho quá trình phun Các kỹ thuật phun cho phép phủ đều sản phẩm, kiểm soát độ dày và nhiệt độ dung dịch, cũng như che phủ các bề mặt lớn Tuy nhiên, phương pháp này có thể dẫn đến mất mát dung dịch ra môi trường xung quanh.
Có một số kiểu phun chính
Phun khí sương là kỹ thuật phun dung dịch tạo màng dưới áp suất thấp, kết hợp với không khí trong môi trường xung quanh Phương pháp này cung cấp dung dịch dưới áp suất cao và sử dụng không khí để làm phẳng ở giai đoạn cuối, giúp phân phối đồng đều các thành phần trên bề mặt sản phẩm Mặc dù có hai phương pháp khác có thể áp dụng cho dung dịch nhớt hơn, nhưng chi phí thiết bị cho chúng thường cao.
Phun sơn tĩnh điện là một phương pháp hiện đại, trong đó các phần tử nhỏ của dung dịch tạo màng được điện tích và di chuyển dưới tác động của điện trường Phương pháp này mang lại lớp phủ đồng nhất và tăng cường độ bám dính trên bề mặt sản phẩm, giúp giảm thiểu tổn thất Một ứng dụng cụ thể của phun tĩnh điện là phủ pho mát Mozzarella bằng dung dịch alginate, chitosan và protein đậu nành, cũng như phủ dâu tây bằng cả phương pháp tĩnh điện và phun natri alginat Ngoài ra, các sản phẩm khác cũng được phủ bằng cách sử dụng dung dịch chitosan với các mức độ khử oxy hóa khác nhau.
Đặc tính
Màng ăn được và lớp phủ có các đặc tính chính liên quan đến màng phân hủy sinh học, bao gồm: tính chất vật lý, độ hòa tan trong nước, khả năng hấp thụ và giải hấp nước, độ dày, cấu trúc vi mô, độ kết tinh, và khả năng tương thích của biopolymer (màng composite) Ngoài ra, hành vi nhiệt, tính chất rào cản (tính thấm hơi và khí) cùng với ứng xử cơ học cũng là những yếu tố quan trọng cần xem xét.
Các đặc tính hình thức của màng đóng gói ảnh hưởng lớn đến sự chấp nhận của người tiêu dùng Kỹ thuật chủ quan và khách quan được áp dụng để đánh giá tính chất quang học của màng, trong đó màu bề mặt được đo bằng máy đo màu và độ mờ được xác định qua phương pháp quang phổ Màng polysaccharide thường không màu, ngoại trừ chitosan có màu vàng nhẹ, nhưng cường độ màu này không đáng kể so với màng whey protein Màng polysaccharide ít gặp vấn đề như phản ứng Maillard và oxy hóa hơn so với màng protein và lipid Độ mờ là yếu tố quan trọng khi sử dụng màng cho bề mặt thực phẩm, với màng trong suốt có giá trị thấp trong đường cong hấp thụ Màng chitosan là trong suốt nhất, trong khi màng bột ngô có độ mờ cao nhất, tăng theo nồng độ tinh bột Mặc dù độ mờ của màng tinh bột vẫn thấp hơn so với màng gluten lúa mì, việc bổ sung glycerol có thể làm giảm độ mờ của màng tinh bột, trong khi trộn tinh bột ngô với màng chitosan có thể giảm độ mờ nhưng lại tăng độ vàng.
Bảng Tính chất quang học của màng tinh bột ngô, chitosan và màng tổng hợp
6.2 Tính hòa tan trong nước
Khả năng hòa tan trong nước là yếu tố quan trọng trong ứng dụng của màng tổng hợp sinh học Màng methylcellulose hoàn toàn hòa tan trong nước, trong khi màng chitosan có giá trị hòa tan thấp hơn Màng composite methylcellulose – chitosan có độ hòa tan trung bình, giảm khi nồng độ chitosan tăng Việc điều chỉnh nồng độ chitosan trong công thức màng cho phép thay đổi độ tan trong nước để đáp ứng yêu cầu Xu hướng tương tự cũng được ghi nhận ở màng phức hợp chitosan - tinh bột.
Hấp thụ nước qua đường đẳng nhiệt là phương pháp quan trọng để đánh giá độ ổn định của màng trong các điều kiện khác nhau, vì nhiều thành phần cấu tạo màng, đặc biệt là hydrocolloids, rất nhạy cảm với độ ẩm và nhiệt độ tương đối Nghiên cứu so sánh đường đẳng nhiệt hấp thụ của màng tinh bột khoai mỡ, cả có và không có glycerol, được thực hiện ở nhiệt độ 25°C.
Glycerol trong màng tinh bột hóa dẻo có đặc tính hút ẩm, làm tăng tính ưa nước của màng Màng được kiểm soát cho thấy độ ẩm cân bằng cao hơn so với khoai mỡ tự nhiên khi khối lượng lớn hơn 0,75 Kết quả này có thể do quá trình hồ hóa trong sản xuất màng, dẫn đến sự tổ chức lại phân tử tinh bột, từ đó tăng khả năng hấp thụ nước của màng không hóa dẻo so với tinh bột Một số nghiên cứu khác cũng ghi nhận tình trạng không hóa dẻo tương tự ở tinh bột ngô và tinh bột sắn, liên quan đến hàm lượng amylose cao.
Hình Đường đẳng nhiệt hấp thụ nước của màng tinh bột khoai mỡ và màng tinh bột khoai mỡ tự nhiên ở 25 o C
Độ dày của màng có thể được xác định bằng máy đo độ dày màng kỹ thuật số hoặc quét kính hiển vi điện tử (SEM), trong đó phương pháp kỹ thuật số đơn giản và nhanh chóng hơn Nghiên cứu đã thiết lập mối tương quan giữa độ dày màng đo bằng SEM và máy đo độ dày màng kỹ thuật số, đặc biệt đối với màng tinh bột chitosan.
Độ dày màng ảnh hưởng đến rào cản và tính chất cơ học của màng composite sinh học Nhiều giá trị độ dày khác nhau đã được ghi nhận, cho thấy sự phụ thuộc vào thành phần của màng cũng như các thông số trong quá trình xử lý.
Bảng Độ dày của màng tinh bột ngô, chitosan và màng tổng hợp.
Chức năng
Màng ăn được dựa trên protein có thể được thiết kế cho các ứng dụng cụ thể, tùy thuộc vào các đặc điểm, tính chất rào cản và bề ngoài yêu cầu Các loại màng tiềm năng khác nhau sẽ đáp ứng nhu cầu đa dạng trong các lĩnh vực ứng dụng.
Với sự phát triển của công nghệ màng ăn được, lớp màng phủ bảo vệ thực phẩm đang trở thành ứng dụng tiềm năng nhất Màng protein ăn được, khi được sử dụng như một lớp phủ, có khả năng bảo vệ thực phẩm khỏi hóa chất và vi sinh vật, từ đó kéo dài thời gian sử dụng và duy trì chất lượng sản phẩm Các màng protein này cung cấp rào cản hiệu quả đối với oxy, giúp bảo vệ thực phẩm giàu chất béo khỏi mùi vị ôi thiu do quá trình oxy hóa.
Hai nghiên cứu cho thấy rằng việc phủ đậu phộng bằng whey protein có thể kéo dài thời hạn sử dụng lên đến 273 ngày, so với chỉ 136 ngày đối với mẫu không có lớp phủ Bên cạnh đó, sự phát triển của hexanal, một chỉ thị cho quá trình oxy hóa lipid, đã được kéo dài đến 330 ngày khi đậu phộng được phủ bằng whey protein có chứa vitamin E, một chất chống oxy hóa hiệu quả.
Các lớp phủ dựa trên protein đã được chứng minh là hiệu quả trong việc kéo dài thời hạn sử dụng của trứng và trái cây tươi bằng cách ngăn chặn sự chuyển giao carbon dioxide Sự giảm chất lượng của trứng xảy ra khi carbon dioxide thoát ra, dẫn đến thay đổi pH bên trong, ảnh hưởng đến màu sắc và chất lượng lòng đỏ Nghiên cứu của Caner (2005) cho thấy trứng loại A được phủ whey protein có thể bảo quản lâu hơn một tuần so với trứng không có lớp phủ trong điều kiện phòng thí nghiệm Đối với sản phẩm mới cắt, thời gian chuyển màu nâu và độ chín là những yếu tố quan trọng quyết định thời hạn sử dụng.
Lớp phủ ăn được từ protein có khả năng hấp thụ oxy, carbon dioxide và hơi nước hiện đại có thể kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm mới cắt Bằng cách trì hoãn quá trình chín, ức chế hiện tượng hóa nâu do enzym, giảm mất nước và giữ mùi thơm, lớp phủ này mang lại nhiều lợi ích Một nghiên cứu năm 2001 cho thấy lớp phủ whey protein đã làm chậm đáng kể quá trình chuyển sang màu nâu ở táo và khoai tây mới cắt.
Màng ăn được mang lại lợi ích vượt trội so với màng đóng gói chân không đã qua sửa đổi hoặc xử lý bề mặt bằng axit ascorbic, một chất ức chế hóa nâu Bao bì khí quyển thay đổi có khả năng làm chậm quá trình oxy hóa; tuy nhiên, khi nồng độ oxy giảm quá thấp, điều kiện yếm khí có thể hình thành, tạo ra nguy cơ cho sự phát triển của vi khuẩn kỵ khí Hơn nữa, mức hiệu quả cao của axit ascorbic có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hương vị của sản phẩm.
Các lớp phủ ăn được dựa trên protein không chỉ cản trở sự truyền khối lượng của oxy, carbon dioxide và hơi nước mà còn cải thiện vẻ ngoài thực phẩm bằng cách tăng độ bóng và bảo vệ thực phẩm khỏi hư hỏng do vi sinh vật nhờ vào các chất kháng khuẩn Những ứng dụng này đã được nghiên cứu rộng rãi để bảo vệ các sản phẩm thịt và trái cây, có thể được áp dụng dưới dạng lớp mỏng ăn được trên bề mặt thực phẩm.
Lớp phủ ăn được giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm và nâng cao chất lượng sản phẩm bằng cách kiểm soát sự truyền khối, độ ẩm, khuếch tán dầu và tính thấm khí.
Màng ăn được đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản thực phẩm bằng cách ngăn chặn sự di chuyển của độ ẩm, oxy, CO2, hương liệu và lipid, từ đó giảm thiểu tổn thất về hương vị và mùi thơm Nó hoạt động như một lớp chắn rắn, có thể được áp dụng giữa các thành phần thực phẩm hoặc trên bề mặt của hệ thống thực phẩm, giúp duy trì các đặc tính cơ học, lưu biến, màu sắc và hình thức bên ngoài của thực phẩm.
Màng ăn được với các đặc tính cơ học phù hợp có thể được sử dụng làm bao bì cho thực phẩm Các phương pháp sản xuất màng và lớp phủ dựa trên protein, cùng với các đặc tính và ứng dụng của chúng trong hệ thống thực phẩm, rất quan trọng Các loại protein được chọn từ động vật và thực vật bao gồm casein, whey protein, collagen, gelatin, protein huyết tương, protein myofibrillar, protein lòng trắng trứng, protein đậu nành và gluten lúa mì.
Các lớp phủ dựa trên tinh bột có đặc tính rào cản oxy vượt trội so với các chất thay thế khác, giúp kéo dài thời hạn sử dụng thực phẩm bằng cách tạo ra một rào cản giữa oxy trong không khí và thực phẩm Hạt nhục đậu khấu là một ví dụ điển hình cho việc áp dụng lớp phủ này, vì chúng có hàm lượng dầu cao, dẫn đến nguy cơ ôi thiu do oxy hóa, từ đó làm giảm thời hạn sử dụng của chúng.
Việc phủ các loại hạt gặp nhiều thách thức, đặc biệt là khi không để hạt bị thâm tím hoặc dập, vì điều này dẫn đến việc tiết dầu trên bề mặt Mặc dù các loại hạt thường được phủ bằng dung dịch nước có chất nhũ hóa, nhưng khi dầu xuất hiện, việc phủ trở nên khó khăn Quả óc chó và hạt mắc ca là hai loại hạt gặp vấn đề nghiêm trọng; quả óc chó dễ vỡ và chỉ cần một va chạm nhỏ cũng có thể gây bầm, trong khi hạt mắc ca thì cứng nhưng lại chứa nhiều chất béo.
Polyme hòa tan trong nước ban đầu không được xem là lựa chọn hiệu quả để ngăn chặn sự di chuyển độ ẩm giữa các thành phần thực phẩm có độ ẩm khác nhau Tuy nhiên, lớp phủ từ tinh bột đã chứng minh khả năng làm chậm quá trình này Mức độ giảm chuyển ẩm có ý nghĩa thương mại phụ thuộc vào thời hạn sử dụng và độ chênh lệch độ ẩm giữa các thành phần Nghiên cứu của Arvanitoyannis và Biliaderis (1998) cho thấy việc bổ sung natri caseinat vào màng tinh bột giúp giảm tốc độ truyền hơi nước, mặc dù điều này có thể ảnh hưởng đến các thuộc tính vật lý của màng.
Trong các ứng dụng làm bánh kẹo sô cô la, việc tạo lớp ngăn dầu là cần thiết để ngăn các loại dầu không phải bơ ca cao xâm nhập, giúp duy trì tính chất của sô cô la Dầu có điểm nóng chảy thấp có thể di chuyển lên bề mặt và kết tinh, tạo lớp nhờn màu trắng xám gọi là chất béo nở Sử dụng lớp phủ ăn được giúp giữ dầu dừa và dầu hạt cô lập, đồng thời bảo vệ bề mặt khỏi trầy xước và hạn chế sự di chuyển của các thành phần chất béo Ngoài ra, lớp phủ có thể được bổ sung các thành phần chống oxy hóa để cải thiện khả năng bảo vệ, như nghiên cứu của Murray và Luft (1973) với lớp phủ maltodextrin nhằm tăng cường khả năng bảo quản màu sắc.
• Lớp phủ chống vi sinh vật:
Các lớp phủ thực phẩm được thiết kế để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật, chủ yếu tập trung vào bề mặt sản phẩm Việc hạn chế sự phát triển của vi khuẩn trên bề mặt có thể cải thiện đáng kể thời hạn sử dụng của thực phẩm Ngay cả những khiếm khuyết nhỏ trong lớp phủ cũng có thể gây ra những vấn đề nghiêm trọng cho sản phẩm Do đó, ngành công nghiệp thực phẩm rất quan tâm đến các loại lớp phủ này, và có bằng chứng cho thấy chúng có hiệu quả cao trong việc bảo vệ thực phẩm.
Ứng dụng
• Màng tinh bột ăn được:
Nawab và cộng sự đã nghiên cứu việc sử dụng tinh bột từ xoài hạt được làm dẻo bằng glycerin và/hoặc sorbitol để phủ hạt Mehyar và Han đã phân tích các tính chất cơ học và rào cản của màng tinh bột gạo và hạt đậu có hàm lượng amyloza cao, được làm dẻo bằng glycerin Chiumarelli và cộng sự đã khảo sát các tính chất của tinh bột sắn với glycerin, axit xitric và không có để bảo quản chất lượng xoài trong suốt thời gian sử dụng.
Pectin metoxyl từ vỏ ca cao được làm dẻo bằng glycerin và sorbitol, tạo ra màng pectin không chứa chất phụ gia, phù hợp cho việc bảo quản lê tươi cắt Đối với xoài, pectin có hàm lượng metoxyl cao được làm dẻo bằng sorbitol để nhúng, giúp tăng cường độ dẻo và bảo quản thực phẩm hiệu quả.
Chitosan dẻo hóa với glycerin được ứng dụng trong sản xuất phim và chất tạo màng, đặc biệt trong dung dịch chitosan hòa tan trong axit axetic 1% Chất này được sử dụng để nhúng cá mòi và kết hợp với glycerin nhằm đóng gói pho mát Mozzarella bằng công nghệ áp suất thủy tĩnh cao.
Gelatin dẻo được chiết xuất từ da cá và động vật trang trại, hoặc từ gelatin liên kết chéo với alginate dialdehyde, được ứng dụng trong việc chế biến màng ăn được Ngoài ra, sorbitol và triacetin cũng có thể được sử dụng làm chất dẻo trong sản xuất phim từ gia súc và gelatin thịt lợn.
Bảng Các loại màng và lớp phủ dựa trên protein khác nhau được sử dụng trên thịt và các sản phẩm thịt làm vật liệu đóng gói
Bảng Màng polysaccharid và ứng dụng của chúng trong bảo quản sản phẩm thịt
Bảng Ứng dụng màng lipid trong bảo quản thịt và sản phẩm từ thịt.
Cảm nhận của người tiêu dùng
Người tiêu dùng ngày càng ưa chuộng sản phẩm màng bao ăn được vì tính tiện lợi và thân thiện với môi trường, mặc dù giá thành cao hơn so với sản phẩm thông thường Xu hướng sử dụng màng bao ăn được không chỉ giúp giảm tiêu thụ dầu trong thực phẩm chiên rán mà còn vận chuyển các hợp chất hoạt tính sinh học và kéo dài thời hạn sử dụng cho sản phẩm dễ hỏng Trước những vấn đề môi trường do vật liệu đóng gói tổng hợp gây ra, sản xuất bao bì sinh học đang gia tăng và có khả năng thay thế hoàn toàn bao bì tổng hợp trong tương lai.
B/ SỰ KẾT HỢP GIỮA NANO VÀ EDIBLE FILM
Định nghĩa edible film có cấu trúc nano
Vật liệu nano được tích hợp vào polyme nhằm tạo ra màng bao bì thực phẩm, cải thiện hiệu suất vật lý và cơ học của chúng Ngoài ra, chúng cũng có thể phát triển các đặc tính như hoạt tính sinh học chống lại mầm bệnh và vi sinh vật gây hư hỏng thực phẩm Màng sinh học ăn được, được sản xuất từ polysaccharide và polypeptite, hứa hẹn là giải pháp thay thế cho bao bì truyền thống nhờ khả năng phân hủy sinh học và giá trị dinh dưỡng cao Những vật liệu này còn có thể tăng cường vai trò tích cực như chất chống vi khuẩn và chất chống oxy hóa khi sử dụng phụ gia nano (Otoni et al., 2017).
Việc sử dụng các hợp chất kháng khuẩn, bao gồm nano kháng khuẩn, trong bao bì thực phẩm đã được nghiên cứu rộng rãi Mối quan tâm chính là sự di chuyển tiềm năng của các hợp chất hoạt tính từ vật liệu bao bì sang thực phẩm Đối với vật liệu đóng gói có thể ăn được, tất cả thành phần phải an toàn và không gây nguy hại cho sức khỏe Hai cơ chế chính để sản xuất màng ăn được kháng khuẩn bao gồm nhũ tương nano chứa tinh dầu và peptit kháng khuẩn được bao bọc nano.
Phân loại
Lớp nano được sử dụng để nâng cao sức đề kháng cơ học và khả năng chống ẩm Trong các hỗn hợp nano dựa trên polyme, nanoclays có thể phân tán ở ba mức độ chính: tổng hợp, tách lớp và tẩy tế bào chết Montmorillonite là loại nanoclays phổ biến nhất được sử dụng để gia cố các loại màng ăn được, nhờ vào bề mặt tích điện âm và cấu trúc tinh thể cao, bao gồm một lớp hai chiều với tấm bát diện trung tâm là oxit nhôm và oxit magiê kết hợp với hai silica bên ngoài.
Vật liệu nanocellulose, bao gồm tinh thể nano xenlulo (CNC) và xenlulo sợi nano (CNF), đã được ứng dụng rộng rãi trong việc kết hợp với polyme tạo màng nhằm nâng cao tính năng cơ học Khả năng gia cố cơ học ấn tượng của nanocellulose xuất phát từ độ cứng cao, trong khi khả năng cải thiện các đặc tính rào cản của CNC và CNF là do mạng lưới dày đặc được hình thành từ các sợi nano và hạt đồng nhất Hơn nữa, việc kết hợp pectin với CNC đã tạo ra các nanocomposites có thể ăn được, nâng cao độ bền kéo, độ giãn dài khi đứt và giảm khả năng thấm hơi nước.
Tinh bột là một polyme tự nhiên, phân hủy sinh học và không độc hại, được nghiên cứu nhiều dưới dạng ma trận và phối tử nhờ đặc tính tạo màng nổi bật Gần đây, các hạt nano từ tinh bột đã thu hút sự quan tâm của cộng đồng khoa học, ban đầu được sử dụng cho việc vận chuyển thuốc và sau đó để tăng cường các phim dựa trên biopolyme.
Màng ăn được từ hạt nano tinh bột chuối, được chuẩn bị bằng phương pháp liên kết chéo miniemulsion, cho thấy sự cải thiện về đặc tính cơ học và khả năng rào cản nước khi bổ sung sợi nano Nghiên cứu của Sessini và cộng sự đã chiết xuất tinh thể nano tinh bột từ hạt bột ngô dạng sáp thông qua quá trình thủy phân bằng axit, nhằm nâng cao các thuộc tính cơ học và độ bền nhiệt của màng ăn được từ tinh bột khoai tây dẻo glycerol Tương tự, Kristo và Biliaderis (2007) đã áp dụng phương pháp này để củng cố và kiểm soát sự hấp phụ nước của màng ăn được dựa trên pullulan bằng cách bổ sung các tinh thể nano tinh bột.
Chitosan là một polysaccharide an toàn, có hoạt tính sinh học, khả năng phân hủy sinh học và mang tính cation, được chiết xuất từ chitin thông qua phản ứng khử oxy hóa Chitin, một trong những polymer tự nhiên phong phú nhất, chủ yếu có trong vỏ của động vật không xương sống biển, nhưng cũng có thể được lấy từ bộ xương ngoài của côn trùng và nấm.
Antoniou và các cộng sự đã nghiên cứu việc kết hợp chitosan số lượng lớn để tạo ra hỗn hợp ăn được, cũng như sử dụng hạt nano chitosan để sản xuất vật liệu tổng hợp nano ăn được Việc bổ sung chitosan cấu trúc nano không chỉ cải thiện tính chất cơ học mà còn nâng cao khả năng rào cản đối với độ ẩm, giảm khả năng hòa tan trong nước và tính thấm hơi nước.
Ứng dụng của nano
Ứng dụng của hạt nano trong y học sinh học đang mở ra nhiều tiềm năng mới Những hạt nano có đặc tính sinh học này có khả năng thâm nhập vào cơ thể, cho phép can thiệp ở quy mô phân tử và tế bào Nhờ đó, việc chẩn đoán bệnh trở nên chính xác hơn, đồng thời hỗ trợ trong việc dẫn truyền thuốc và tiêu diệt tế bào ung thư hiệu quả.
Công nghệ nano trong ngành chế biến thực phẩm không chỉ làm tăng hương vị và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm, mà còn kéo dài thời gian lưu trữ mà vẫn giữ được độ tươi ngon và khả năng diệt khuẩn Bên cạnh đó, việc ứng dụng công nghệ nano giúp thay thế hóa chất và vật liệu cồng kềnh trong quy trình sản xuất, tạo ra một quy trình gọn nhẹ hơn, tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu tác động đến môi trường.
Nhiều sản phẩm mới có khả năng tự phân hủy nhanh chóng, trở thành giải pháp thay thế cho túi nilon và nhựa dùng một lần, góp phần bảo vệ môi trường, nguồn nước và không khí.
Và còn rất nhiều ứng dụng khác của nano.
Cơ chế kết hợp giữa công nghệ nano và edible film
Các bộ lọc nano dưới 100 nm đã được áp dụng cho polyme sinh học nhằm nâng cao hiệu suất trong hệ thống đóng gói thực phẩm Việc giảm kích thước vật liệu độn đến cấp độ nano làm tăng đáng kể diện tích bề mặt, tạo ra một đặc tính quan trọng trong việc sản xuất màng phức hợp sinh học với diện tích giao diện lớn giữa sợi nano và polyme Sự gia tăng diện tích giao diện này cho phép cải thiện tính di động của phân tử, đồng thời nâng cao các đặc tính nhiệt, rào cản và cơ học của các hợp chất sinh học.
Dựa trên dữ liệu hiện có, việc sử dụng hỗn hợp nano được xem là một giải pháp hứa hẹn nhằm nâng cao các đặc tính cơ học và khả năng rào cản của các chất tạo màng sinh học.
Sự cải thiện đáng kể trong các công thức kết hợp với nano đã mở rộng ứng dụng của màng hỗn hợp nano trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, bao gồm y sinh và đóng gói thực phẩm Hơn nữa, các hạt vô cơ không chỉ tạo ra nhiều chức năng như màu sắc và mùi, mà còn đóng vai trò là nguồn dự trữ cho việc giải phóng có kiểm soát thuốc hoặc thuốc diệt nấm.
Đặc tính của edible film kết hợp với công nghệ nano
Việc kết hợp màng film ăn được với vật liệu nano đánh dấu một bước tiến quan trọng trong cải thiện chất lượng màng bao thực phẩm Các tính năng như khả năng kháng khuẩn, vốn chưa được đáp ứng đầy đủ bởi màng bao truyền thống, sẽ được nâng cao đáng kể khi ứng dụng công nghệ nano.
5.1 Tính chất cơ học: (Shapi'i & Othman, 2016)
Chất độn nano có khả năng tăng diện tích bề mặt tiếp xúc bên trong polyme sinh học, từ đó nâng cao tương tác và cải thiện các đặc tính cơ học nhờ độ cứng cao của sợi nano Nghiên cứu của Antoniou và cộng sự (2015) cho thấy rằng độ bền kéo của hỗn hợp nano sinh học từ màng chitosan dạng hạt nano / tara cao hơn so với composite sinh học của màng kẹo cao su chitosan / tara, mặc dù sử dụng cùng một lượng hạt nano chitosan (CNP) Tuy nhiên, độ kéo dài của hỗn hợp nano có xu hướng giảm khi lượng CNP tăng lên, cho thấy việc bổ sung chất độn nano có thể cải thiện độ kéo dài của màng bao thực phẩm nhưng không ảnh hưởng tích cực đến độ đàn hồi của màng.
Kích thước sợi nano ảnh hưởng đáng kể đến độ bền cơ học của nano sinh học Nghiên cứu của Moura và cộng sự chỉ ra rằng độ bền kéo của màng hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) với đường kính CNP lớn hơn (221 nm) dưới 40 MPa đã tăng lên tối đa 62,6 MPa khi kích thước hạt giảm xuống 85 nm Điều này cho thấy CNP có xu hướng lấp đầy các lỗ rỗng của HPMC, từ đó cải thiện tương tác giữa chất độn và chất nền, nâng cao độ bền cơ học của hỗn hợp.
Số lượng sợi nano (CNP) trong hỗn hợp ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính cơ học của màng bột khoai tây Nghiên cứu của Chang và cộng sự cho thấy, khi nồng độ CNP tăng từ 0 đến 6% trọng lượng tinh bột, độ bền kéo của composite tăng từ 2,84 lên 10,80 MPa, nhưng độ giãn dài lại giảm Tuy nhiên, việc bổ sung CNP vượt quá 6% trọng lượng tinh bột có thể dẫn đến sự kết tụ của các sợi nano, làm giảm ái lực và tương tác phân tử giữa chất độn và chất nền, từ đó làm giảm độ cứng và độ bền của màng.
5.2 Tính kháng khuẩn: (Nesic & Seslija, 2017)
Các hạt nano bạc nổi bật với đặc tính kháng khuẩn độc đáo, khiến chúng trở thành một trong những vật liệu nano được thương mại hóa nhiều nhất, đặc biệt trong ngành đóng gói thực phẩm Ngược lại, ứng dụng hạt nano vàng chưa phổ biến do chi phí triển khai ban đầu cao.
Các bộ lọc nano kháng khuẩn, đặc biệt là hạt nano kẽm, đồng và các vật liệu nano oxit kim loại như TiO2, ZnO và MgO, đã được nghiên cứu rộng rãi Nghiên cứu của Conte và cộng sự cho thấy hạt nano đồng kết hợp trong màng axit polylactic có hoạt tính kháng khuẩn tốt, mở ra triển vọng ứng dụng trong ngành đóng gói thực phẩm Ngoài ra, Jing và cộng sự (2011) đã đánh giá hiệu quả kháng khuẩn của hạt TiO2 đối với vi khuẩn đường ruột Escherichia coli.
5.3 Tính chất rào cản: (Nesic & Seslija, 2017)
Sợi nano hữu cơ có thể tích hợp vào các polyme sinh học như hydroxypropyl metylcellulose (HPMC), tinh bột, gelatin cá và sợi trái cây để tạo ra màng bao thực phẩm Việc ứng dụng sợi nano vào màng ăn được giúp cải thiện độ bền cơ học, khả năng ngăn cản, ổn định nhiệt, và cung cấp chất chống oxy hóa, đồng thời ức chế sự phát triển của vi sinh vật Chẳng hạn, màng ăn được chứa CNP có thể sử dụng cho sản phẩm mới cắt như thịt và thực phẩm tươi sống, nhờ khả năng kiểm soát vi sinh vật và kéo dài thời gian bảo quản Bên cạnh đó, việc bổ sung CNP vào màng gelatin cá có thể bảo vệ thực phẩm khỏi mất nước và oxy hóa khi tiếp xúc trực tiếp.
Một đặc tính quan trọng của vật liệu bao gói thực phẩm là khả năng chịu nhiệt trong quá trình chuẩn bị, niêm phong và bảo quản thực phẩm Việc tích hợp các bộ lọc nano vào hỗn hợp sinh học có thể nâng cao độ ổn định nhiệt của màng ăn được.
Những yêu cầu cần có để bảo quản sản phẩm thực phẩm
Thiết kế một hệ thống kháng khuẩn hiệu quả cần xem xét nhiều khía cạnh thông qua các phương pháp khác nhau Các phương pháp phổ biến bao gồm việc sử dụng các miếng lót chống vi khuẩn hoặc vật liệu bao gói để tạo ra điều kiện ngăn chặn vi khuẩn, cũng như việc tích hợp trực tiếp các thành phần có tính kháng khuẩn vào sản phẩm thực phẩm.
Hệ thống đóng gói kháng khuẩn đóng vai trò quan trọng trong thiết kế, yêu cầu kiểm tra sự phát triển của vi sinh vật mà vẫn bảo đảm phẩm chất của sản phẩm thực phẩm Các hệ thống này được phân loại thành năm lớp cơ bản.
Lớp đầu tiên của sản phẩm bao gồm các gói kháng khuẩn được kết hợp, giúp tiêu diệt hoàn toàn các tác nhân gây hại Lớp này không cần bao bì đặc biệt và có thể sử dụng vật liệu thông thường để hoạt động hiệu quả.
Trong quy trình sản xuất màng bao bì, các tác nhân hoạt tính sinh học được thêm trực tiếp vào ma trận polymer trong lớp thứ hai Phương pháp này có thể bao gồm các quá trình phụ thuộc vào nhiệt, do đó cần đánh giá khả năng chống vi khuẩn cùng với các đặc tính chống phân cắt và chịu nhiệt của màng.
Lớp thứ ba của gói kháng khuẩn bao gồm việc hấp thụ hoặc phủ một chất nền lên bề mặt bao bì, với chất nền đóng vai trò là chất mang các phụ gia kháng khuẩn Phương pháp này khắc phục vấn đề ở lớp thứ hai khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, đồng thời có thể được tích hợp vào giai đoạn cuối của hệ thống đóng gói, cho phép giải phóng các hoạt chất sinh học trực tiếp lên bề mặt thực phẩm.
Lớp thứ tư của bao bì chống vi khuẩn sử dụng các ma trận polymer để cố định các chất chống vi khuẩn thông qua việc hình thành liên kết cộng hóa trị hoặc ion giữa các nhóm chức năng.
Các polymer kháng khuẩn thuộc lớp thứ năm trong hệ thống đóng gói được ứng dụng để tích hợp trực tiếp các chất diệt khuẩn vào sản phẩm thực phẩm, giúp nâng cao hiệu quả bảo quản và an toàn thực phẩm.
Nhựa từ hóa dầu hiện đang là vật liệu đóng gói phổ biến nhất trong ngành thực phẩm nhờ vào hiệu quả, chi phí hợp lý và tốc độ sản xuất cao Tuy nhiên, nhựa phân hủy sinh học có nhược điểm như độ ổn nhiệt thấp và chất lượng cơ học kém Để cải thiện những hạn chế này, các vật liệu đóng gói thường được sửa đổi bằng cách kết hợp với polymer gốc dầu hoặc polymer phân hủy sinh học, điều này có thể làm giảm tốc độ khuếch tán enzyme và dẫn đến quá trình suy thoái chậm hơn.
Màng kháng khuẩn có khả năng phân hủy sinh học được sản xuất từ các polymer tự nhiên, tổng hợp và vi sinh vật Để nâng cao tính năng, các chất kháng khuẩn có thể được gắn kết với polymer qua nhiều phương pháp, từ việc áp dụng chế phẩm kháng khuẩn lên bề mặt đến việc sử dụng các chất kết dính tự nhiên như cellulose hoặc acrylic Tuy nhiên, việc sử dụng các hóa chất như ganipin, glutaraldehyde và andehit fomic có thể gây độc tính do phản ứng với tyrosine hoặc lysine Do đó, khuyến khích sử dụng các tác nhân liên kết ngang tự nhiên như axit gallic hoặc tannin để cải thiện chất lượng màng protein.
Việc bổ sung chất làm dẻo như glycerol, polyethylene glycol hoặc propylene glycol là yếu tố quan trọng trong việc tạo màng trong một số trường hợp.
Màng và lớp phủ có khả năng phân hủy sinh học kháng khuẩn đang được phát triển cho ứng dụng đóng gói thực phẩm Các chất tạo màng sinh học khác nhau cho thấy những đặc tính khác nhau trong việc chống lại hư hỏng và vi sinh vật, góp phần nâng cao chất lượng bảo quản thực phẩm.
Hiệu quả của bao bì kháng khuẩn phụ thuộc vào tốc độ giải phóng chất kháng khuẩn lên bề mặt thực phẩm Nếu tốc độ quá chậm, thực phẩm có thể hư hỏng trước khi chất kháng khuẩn phát huy tác dụng Ngược lại, nếu tốc độ giải phóng quá nhanh, sẽ dẫn đến cạn kiệt chất kháng khuẩn trước thời gian quy định, không đạt nồng độ ức chế tối thiểu trong thời gian cần thiết Để đánh giá hiệu quả của chất kháng khuẩn, cần kiểm tra tốc độ giải phóng từ bao bì đến thực phẩm, vì thực phẩm chứa nhiều thành phần phức tạp như nước, cacbohydrat, chất béo, protein, vitamin và khoáng chất, mỗi loại tương tác khác nhau với chất kháng khuẩn.
• Yêu cầu của các hạt nhũ tương nano:
Hạt nhũ tương nano có kích thước rất nhỏ, có thể tồn tại trong quá trình phân hủy, gây ra rủi ro tiềm ẩn từ các hợp chất sản xuất chúng, như chất hoạt động bề mặt Chúng có khả năng gây rối loạn chuyển hóa và nội tiết tố do tốc độ hấp thụ nhanh hơn so với nhũ tương thông thường Với diện tích bề mặt lớn, nhũ tương nano có thể bị enzyme tiêu hóa nhanh chóng, giảm nguy cơ độc hại từ sự tích tụ trong tế bào cơ quan Cần tiến hành nhiều nghiên cứu để đánh giá độc tính tiềm ẩn của các hạt nhũ tương nano (de Oliveira Filho et al., 2021).
Màng bao ăn được kết hợp nano mang lại nhiều lợi ích vượt trội, như khả năng chịu nhiệt, khả năng xử lý và độ bền cao Tuy nhiên, độc tính của hạt nano tỉ lệ nghịch với kích thước, nghĩa là độc tính gia tăng khi kích thước hạt giảm Do đó, tác động độc hại của màng ăn được và lớp phủ dựa trên nano cần được xem xét kỹ lưỡng, vì chúng là một phần của sản phẩm thực phẩm tiêu thụ trực tiếp Việc đánh giá rủi ro khi sử dụng vật liệu đóng gói nano là rất quan trọng để đảm bảo an toàn thực phẩm Nghiên cứu về sức khỏe và độ an toàn của vật liệu nano là cần thiết trước khi tiến hành thương mại hóa sản phẩm thực phẩm.
Ứng dụng của nano kết hợp edible film
Công nghệ nano và việc bổ sung chất kháng khuẩn, chất chống oxy hóa đã mở ra hướng nghiên cứu mới cho màng ăn được trong bảo quản thịt và sản phẩm từ thịt Để phát triển màng ăn được bền vững, cần sự hợp tác chặt chẽ giữa các nhà công nghệ thực phẩm và polyme nhằm tạo ra vật liệu đóng gói khắc phục hạn chế của màng tự nhiên Vật liệu đóng gói thế hệ mới cần đảm bảo tính phân hủy sinh học, bền vững và tự nhiên, đồng thời giữ được độ bền và độ dẻo của polyme tổng hợp.
Công nghệ nano đã cách mạng hóa bao bì thực phẩm bằng cách phát triển các hệ thống đóng gói kết hợp với chất kháng khuẩn tự nhiên, giúp bảo vệ sản phẩm chống lại các thay đổi sinh học trong quá trình lưu trữ và phân phối Gần đây, hệ thống đóng gói với sóng mang nano đã trở thành một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ nano ứng dụng cho thực phẩm Quy trình sản xuất kích thước hạt nano diễn ra qua hai bước: đầu tiên, sản phẩm được đóng gói với các hợp chất chống vi khuẩn, sau đó kích thước được giảm xuống kích thước nano Điều này giúp bảo vệ các tác nhân hoạt tính sinh học khỏi áp lực môi trường, nhờ việc bổ sung các chất mang nano vào màng đóng gói hoặc lớp phủ Hệ thống đóng gói này cho phép giải phóng có kiểm soát các chất chống vi khuẩn, nâng cao chất lượng và kéo dài thời hạn sử dụng thực phẩm.
Vật liệu phủ dựa trên nhũ tương nano đã được phát triển gần đây nhằm nâng cao khả năng bảo quản trái cây và rau quả, góp phần quan trọng vào việc duy trì chất lượng sản phẩm (de Oliveira Filho et al., 2021)
Một phương pháp để phát triển các vật liệu chức năng hóa là kết hợp các vật liệu tổng hợp với đặc tính khác nhau nhằm tạo ra lớp phủ chức năng Chẳng hạn, một nghiên cứu đã phát triển lớp phủ chức năng hóa từ tinh bột dong riềng, nhũ tương nano sáp carnauba, tinh thể nano xenlulo và tinh dầu Sự kết hợp này đã tạo ra lớp phủ với khả năng ngăn nước xuất sắc, cùng với các đặc tính cơ học, nhiệt, quang học, vi cấu trúc và khả năng kháng khuẩn, giúp bảo vệ trái cây khỏi nấm trong quá trình sau thu hoạch.
Một xu hướng mới trong phát triển lớp phủ là sử dụng nhũ nano với tính ổn định cao hơn thông qua nhũ tương Pickering, được ổn định bởi các hạt rắn như tinh thể nano xenlulo, tinh thể nano tinh bột, cyclodextrin và các hạt khác.
Nhũ tương nano hấp thụ có độ ổn định vượt trội nhờ vào sự hấp phụ không thể đảo ngược giữa các hạt rắn tại mặt phân cách dầu - nước, do năng lượng hấp phụ cao Bên cạnh đó, lớp phủ dựa trên pectin kết hợp với nhũ tương nano hấp dẫn cho thấy các đặc tính cơ học và khả năng cản nước tốt hơn so với nhũ tương nano tiêu chuẩn.
Deng và cộng sự đã phát triển lớp phủ chitosan kết hợp với nanoemulsion axit oleic ổn định, chứa 5% tinh thể nano xenlulo, nhằm bảo quản lê xanh sau thu hoạch Lớp phủ này cho thấy độ bám dính tốt vào bề mặt trái cây, khả năng ngăn khí vượt trội so với sản phẩm thương mại, và tạo ra ma trận đồng nhất, hiệu quả trong việc trì hoãn quá trình chín và kéo dài thời gian bảo quản của lê.
• Nhũ tương nano làm lớp phủ ăn được trên rau quả sau thu hoạch: (de Oliveira Filho et al., 2021)
- Lớp phủ dựa trên nhũ tương nano tinh dầu:
Một trong những tính năng nổi bật là nhũ tương nano kháng khuẩn, chẳng hạn như nhũ tương nano từ tinh dầu thực vật, kết hợp với các chất tạo màng sinh học như alginate, chitosan và tinh bột Nghiên cứu cho thấy khi tinh dầu được bao bọc trong nhũ tương nano, chúng không làm ảnh hưởng đến tính chất cảm quan của thực phẩm, không che lấp mùi vị hay mùi của lớp phủ, đồng thời vẫn duy trì hoạt tính sinh học của tinh dầu hiệu quả hơn nhờ vào việc tăng diện tích bề mặt.
Tinh dầu đang ngày càng được chú ý như một thành phần hoạt tính quan trọng trong lớp phủ thực phẩm nhờ vào khả năng chống vi khuẩn và chống oxy hóa mạnh mẽ của chúng.
Tinh dầu là các hợp chất thơm dễ bay hơi, có trọng lượng phân tử thấp, được chiết xuất từ thực vật như quế, cỏ xạ hương, và hoa oải hương Chúng có khả năng giảm sự phát triển của vi sinh vật trong thực phẩm và đã được nghiên cứu như chất kháng khuẩn tự nhiên trong nhiều thập kỷ Tuy nhiên, tính chất dễ bay hơi và khả năng hòa tan trong nước thấp đã hạn chế ứng dụng của tinh dầu trong ngành thực phẩm Việc áp dụng công nghệ nano là một giải pháp hứa hẹn, giúp khắc phục những hạn chế này và tăng cường hoạt tính kháng khuẩn của tinh dầu Lớp phủ ăn được dựa trên nhũ tương nano của tinh dầu đã được nghiên cứu như một phương pháp thay thế để kéo dài thời gian bảo quản cho trái cây và rau tươi.
Lớp phủ nhũ tương nano từ tinh dầu chanh và chitosan đã kéo dài thời gian bảo quản rau cải lông lên 7 ngày so với lớp phủ chỉ sử dụng chitosan hoặc dầu chanh Ngoài ra, lớp phủ nhũ tương nano chitosan và carvacrol biến tính còn hoàn toàn ức chế sự phát triển của Escherichia coli trên đậu xanh tươi trong 11 ngày bảo quản lạnh.
Nghiên cứu của Gundewadi và cộng sự cho thấy rằng nhũ nano từ tinh dầu húng quế trong lớp phủ alginate mang lại hiệu quả cao hơn so với vi nhũ tương, đồng thời cải thiện độ ổn định của lớp phủ Khi áp dụng cho quả đậu bắp, nhũ tương nano giúp bảo quản tốt hơn về kết cấu, màu sắc và các đặc điểm cảm quan so với quả đối chứng Tinh dầu húng quế ở dạng nhũ tương nano cũng thể hiện hoạt tính kháng nấm vượt trội hơn so với vi nhũ tương Bên cạnh đó, Chu và cộng sự đã phát triển lớp phủ pullulan với nhũ tương nano tinh dầu quế nhằm bảo quản dâu tây, cho thấy lớp phủ này hiệu quả hơn trong việc giảm mất khối lượng, độ cứng, tổng chất rắn hòa tan, độ chua và kiểm soát sự phát triển của nấm và vi khuẩn trong quá trình bảo quản trái cây.
Trong một nghiên cứu của Prakash, Baskaran và Vadivel, các nhà nghiên cứu đã phân tích ảnh hưởng của lớp phủ natri alginat và citral nanoemulsion lên chất lượng dứa tươi Kết quả cho thấy, lớp phủ này hiệu quả trong việc giảm sự phát triển của vi sinh vật trong quá trình bảo quản Đặc biệt, với nồng độ 0,2% của nhũ tương nano citral, lớp phủ đã giảm đáng kể sự hiện diện của Salmonella enterica và Listeria monocytogenes sau khi thực hiện cấy nhân tạo.
- Lớp phủ dựa trên nhũ tương nano sáp gốc thực vật:
Các lớp phủ thương mại dựa trên sáp phải tuân thủ quy định an toàn thực phẩm và được coi là an toàn cho tiêu thụ Để nâng cao hiệu quả, các lớp phủ này thường được kết hợp với hóa chất tổng hợp nhằm ngăn ngừa sự suy giảm vi sinh và duy trì tính ổn định trong quá trình bảo quản Chúng thường được chế tạo từ sáp polyetylen oxy hóa, sáp carnauba, sáp candelilla và shellac, kết hợp với nước cùng các tác nhân như axit oleic, morphin, amoniac, và polydimethylsiloxan chống tạo bọt.
Các hợp chất kết hợp với sáp được sử dụng làm chất nhũ hóa, giữ ẩm và kháng khuẩn trong các lớp phủ thương mại, nhưng phần lớn là hóa chất tổng hợp có thể gây lo ngại cho sức khỏe Người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến an toàn thực phẩm, dẫn đến nhu cầu về các chất phủ thân thiện với môi trường từ nguồn gốc thực vật, không gây hại cho sức khỏe Việc sử dụng sáp và hợp chất từ động vật đã bị hạn chế do nhu cầu của người tiêu dùng thuần chay, người dị ứng và các tín ngưỡng tôn giáo Do đó, chất phủ sáp gốc thực vật trở thành một thị trường quan trọng cho trái cây và rau quả, với công nghệ nano hứa hẹn cải thiện đặc tính của chất phủ, giảm bớt sự phụ thuộc vào phụ gia tổng hợp.
TỔNG KẾT
Màng và lớp phủ ăn được là giải pháp tiềm năng để nâng cao chất lượng thực phẩm, kéo dài thời gian bảo quản, tăng cường an toàn và chức năng Chúng có thể được áp dụng như vật liệu bao gói độc lập, lớp phủ thực phẩm, chất mang thành phần hoạt tính và phân loại các thành phần không đồng nhất trong thực phẩm Tuy nhiên, hiệu quả và đặc tính chức năng của các vật liệu này có thể bị giảm sút do các yếu tố như chất tạo màng sinh học (protein, carbohydrate, lipid), chất làm dẻo và phụ gia khác (Han, 2014).
Hầu hết các chất tạo màng sinh học có tính ưa nước cao hơn so với vật liệu nhựa thương mại Để ứng dụng trong công nghiệp, cần tiến hành nghiên cứu khoa học nhằm xác định cơ chế tạo màng và tối ưu hóa các đặc tính của chúng Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá tính khả thi thương mại của màng và lớp phủ ăn được, bao gồm việc khảo sát quy trình mới, xác định độ an toàn và độc tính, cũng như thực hiện các nghiên cứu về quy định và nhu cầu của người tiêu dùng.
Hệ thống nano hiện nay là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng trong ngành thực phẩm, có tiềm năng cao trong việc phát triển các lớp phủ ăn được hiệu quả cho việc bảo quản thực phẩm, đặc biệt là các sản phẩm tươi sống Việc chế tạo lớp phủ này cho phép tích hợp các thành phần chống vi khuẩn và chống oxy hóa, nhằm kéo dài thời hạn sử dụng Lựa chọn hệ thống submicron lý tưởng sẽ phụ thuộc vào đặc tính của thực phẩm và chất liệu bao bì Quan trọng là các thành phần sử dụng phải không độc hại và có nguồn gốc tự nhiên, cho phép giải phóng có kiểm soát các hoạt chất ít tan Cuối cùng, hệ thống nano cần duy trì chức năng của các hợp chất dễ bay hơi có trong tinh dầu và chiết xuất thực vật để đạt được hiệu quả bảo vệ thực phẩm.
Việc sử dụng các chất chiết xuất từ nguồn gốc thực vật trong ứng dụng phủ rau quả tươi đang trở thành xu hướng nổi bật Ứng dụng các hợp chất ở quy mô nano mang lại lợi thế trong việc mở rộng sử dụng liên quan đến các hạt lớn hơn Nghiên cứu gần đây cho thấy nhũ tương nano đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển lớp phủ mới với đặc tính cải thiện nhằm bảo quản rau quả tươi Công nghệ này không chỉ cải thiện tính ổn định vật lý mà còn nâng cao hiệu suất của các chất hoạt tính trong lớp phủ ăn được, góp phần tăng cường chất lượng và giá trị dinh dưỡng cho trái cây và rau quả.