đánh giá ảnh hưởng của các thành phần đến tính chất của màng tinh bột sắn và ứng dụng trong bảo quản

1% nhằm tìm ra công thức chứa hàm lượngnguyên liệu tinh bột sắn và gelatin bằng các phép đo vật lý nhằm tìm hiểu các tính chất vàkết cấu của của màng Sau đó tìm ra công thức chứa nguyên

TỔNG QUAN

Tổng quan về trứng

Trứng là sản phẩm động vật từ các loại gia cầm, chim chóc và thường được sử dụng làm nguồn thức ăn cung cấp protein cho con người Bề ngoài của quả trứng thường có hình bầu dục, hai đầu không cân bằng, một to một nhỏ Trong tất cả các loại trứng, trứng gà được con người tiêu thụ rộng rãi nhất vì chúng giàu protein và chứa nhiều chất dinh dưỡng đa dạng Sự phong phú về chất dinh dưỡng cùng với khả năng tiêu hóa dễ dàng và là nguồn nguyên liệu dễ tìm đã khiến trứng trở thành một trong những thực phẩm có nguồn gốc động vật chính trong chế độ ăn của con người (Chung và cộng sự, 2018).

Khi phân loại trứng, các yếu tố như chất lượng bên trong, trọng lượng, độ sạch và độ nguyên vẹn của vỏ phải được xác định Trứng được phân loại tại các trạm trứng đã đăng ký để đảm bảo an toàn cho việc đóng gói Sự phân cấp của trứng xấu đi khi vỏ xuất hiện các vết nứt và rò rỉ Tại trạm phân loại trứng, trứng được nhận, rửa sạch, đánh dấu, cân và đóng gói Tất cả các hoạt động như vậy được tiến hành trong môi trường vệ sinh nghiêm ngặt (Cơ quan An toàn Thực phẩm Châu Âu- EFSA, 2009).

Chất lượng trứng bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố như độ tuổi của đàn gà, kiểu gen của gà, hệ thống nuôi dưỡng của chúng (Sokolowicz và cộng sự, 2018), mùa trong năm (Simeon và cộng sự, 2018) hoặc thời gian bảo quản (Tomczyk và cộng sự, 2019) Cách đơn giản có thể sử dụng để xác định chất lượng của trứng là quan sát trực quan vỏ trứng.

Có năm yếu tố ảnh hưởng đến sự hư hỏng của trứng, đó là tính toàn vẹn, hình dạng, kết cấu, màu sắc và độ sạch của vỏ Một điều khác có thể nhìn thấy bằng mắt thường là số lượng lớn các khu vực chứa các chấm đen, xanh lá cây hoặc đỏ trên trứng cho thấy trứng đã bị nhiễm vi khuẩn Bệnh gia cầm cũng có thể ảnh hưởng đến chất lượng vỏ, thậm chí có thể làm cho vỏ bị biến dạng như thô, mỏng kết cấu, thậm chí không có vỏ (Jeremy và cộng sự, 2019).

Bảng 2.1.Yêu cầu về chất lượng đối với trứng gà (TCVN (Tiêu chuẩn Việt Nam)

Tên chỉ tiêu Yêu cầu

Bên ngoài a) Hình dạng Quả trứng có hình oval đặc trưng với một đầu thon hơn. b) Màu sắc Vỏ trứng có màu đặc trưng của từng giống gà. c) Trạng thái Bề mặt vỏ nhẵn, sạch, trứng không bị rạn, nứt hoặc dập. d) Nấm mốc Không có nấm mốc nhìn thấy được bằng mắt thường.

Buồng khí nhỏ, chiều cao không lớn hơn 8 mm, không bị dịch chuyển khi xoay quả trứng;

Khi tách vỏ, lòng đỏ không được dính vào mặt trong của vỏ Lòng đỏ phải đặc và phải có lớp lòng trắng đặc bao quanh lòng đỏ. b) Màu sắc Lòng đỏ có màu sắc bình thường và đồng nhất.

Lòng trắng không bị đục c) Mùi Không có mùi lạ d) Nấm mốc Không có nấm mốc nhìn thấy được bằng mắt thường.

Bảng 2.2 Phân hạng trứng (TCVN 1858:2018)

Chỉ tiêu Hạng AA Hạng A Hạng B

Quan sát bằng mắt thường

Không bị rạn, nứt hoặc dập; Không bị rạn, nứt hoặc dập;

Vỏ sạch; Có thể có vết bẩn bám lỏng vào vỏ

Bề mặt vỏ nhẵn, không có vùng thô ráp, gồ ghề

Bề mặt vỏ có thể có vùng thô ráp, gồ ghề.

Soi trứng a) Vỏ trứng Sạch, không có vết dập ở mặt trong Không có vết dập ở mặt trong. b) Buồng khí

Nằm ở đầu to của trứng, chiều cao không lớn hơn 3 mm, không bị dịch chuyển khi xoay quả trứng

Nằm ở đầu to của trứng, chiều cao không lớn hơn 5 mm, không bị dịch chuyển khi xoay quả trứng

Nằm ở đầu to của trứng, chiều cao không lớn hơn 8 mm, không bị dịch chuyển khi xoay quả trứng. c) Lòng trắng Không có vết máu hoặc vết thịt

Không có vết máu hoặc vết thịt

Có thể có vết máu hoặc vết thịt. d) Lòng đỏ

Khi soi trứng, thấy rõ lòng đỏ nằm giữa quả trứng;

Không có vết máu hoặc vết thịt

Khi soi trứng, thấy lòng đỏ khá rõ, nằm khá gần vỏ trứng; Không có vết máu hoặc vết thịt

Khi soi trứng, thấy được lòng đỏ, nằm gần vỏ trứng;

Có thể có vết máu hoặc vết thịt.

Trứng khi tách vỏ a) Lòng trắng

Phần lòng trắng đặc phải cao và tròn Phần lòng trắng loãng không bị lan rộng

Phần lòng trắng đặc khá cao Phần lòng trắng loãng không bị lan rộng

Phần lòng trắng đặc và phần lòng trắng loãng bị lan rộng và có dạng dẹt.

Có thể có vết máu hoặc vết thịt. b) Lòng đỏ

Lòng đỏ tròn; nằm ở giữa phần lòng trắng đặc Không có vết máu hoặc vết thịt

Lòng đỏ tròn và dạng lồi Không có vết máu hoặc vết thịt

Lòng đỏ có dạng dẹt Có thể có vết máu hoặc vết thịt. Độ tươi Độ tươi, tính theo đơn vị Haugh

Không nhỏ hơn 72 Từ 60 đến dưới 72 Từ 31 đến dưới 60 a)Tổng diện tích các vết bẩn rải rác không lớn hơn 1/16 diện tích bề mặt vỏ; diện tích mỗi vết bẩn nhỏ hơn 1/32 diện tích bề mặt vỏ; b)Tổng đường kính của các vết máu hoặc vết thịt không lớn hơn 3 mm.

Mỗi thành phần của quả trứng đều đóng vai trò như một rào cản bảo vệ trước những tác động từ bên ngoài Trứng gà bao gồm vỏ (9–12%), lòng trắng (60%) và lòng đỏ (30–33%) (Stadelman, 1995).

Hình 2.1.Cấu tạo của trứng

2.1.2.1 Cấu tạo của lớp vỏ

Cấu trúc bên ngoài của trứng bao gồm một lớp cứng, đa tinh thể và bị vôi hóa được gọi là vỏ Màng vỏ ngăn chặn sự tương tác của lòng trắng trứng với môi trường bên ngoài. Các phần khoáng chất của vỏ trứng có nhân trên cơ thể động vật có vú, nằm ở màng vỏ bên ngoài Các tinh thể canxi trong những vị trí này có thể phát triển theo nhiều hướng (Mann và cộng sự, 2006) Lớp biểu bì là một lớp hữu cơ được tìm thấy trên bề mặt bên ngoài của vỏ Lớp biểu bì chứa các sắc tố bề mặt chịu trách nhiệm tạo ra sắc tố của vỏ trứng Vỏ trứng chứa khoảng 10.000 lỗ chân lông được bịt kín bởi lớp biểu bì Những lỗ này cho phép trao đổi khí và nước trong quá trình phát triển ngoài tử cung của phôi gà (Wang và cộng sự, 2002) Vỏ trứng được hỗ trợ bởi màng vỏ và lớp biểu bì, ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn gây hư hỏng (De Reu K và cộng sự, 2006) Một số protein biểu bì, chẳng hạn như lysozyme C, ovotransferrin, ovocalyxin-32 và ovocleidin-17, tăng cường khả năng bảo vệ vỏ trứng chống lại sự ô nhiễm của vi khuẩn và duy trì chất lượng trứng (Rose-Martel và cộng sự, 2012) Cấu trúc vỏ trứng càng nguyên vẹn thì sự mất nước và carbon đioxide qua vỏ trứng càng ít, do đó kích thước các tế bào khí tăng ít hơn cũng như chất lượng trứng bên trong cao hơn (Yu Chi Liu và cộng sự, 2017).

2.1.2.2 Cấu tạo của lòng đỏ

Lòng đỏ trứng là thành phần trung tâm của quả trứng Nó được bọc trong một lớp màng rất mỏng, trong suốt và không có tế bào gọi là màng vitelline (Wang và cộng sự, 2002) Màng vitelline hạn chế sự trao đổi chất giữa lòng đỏ và lòng trắng trứng Hơn nữa, màng vitelline còn bảo vệ lòng đỏ trứng khỏi bị nhiễm vi khuẩn Bề mặt của lòng đỏ trứng chứa một cấu trúc được gọi là phôi bào (đĩa mầm) Phôi bào chứa các nhiễm sắc thể cái và là nơi nhân lên của các tế bào phôi trong quá trình thụ tinh của trứng khi nó còn ở trong phôi Hai sợi xoắn ốc được gọi là chalazae giữ lòng đỏ trứng ở giữa quả trứng Chúng liên kết các mặt đối diện của lòng đỏ trứng với mỗi cực của vỏ trứng (Bausek và cộng sự, 2000).

2.1.2.3 Cấu tạo của lòng trắng

Lòng trắng trứng (albumin) bao gồm ba thành phần không đồng nhất Lớp chất lỏng bên trong (gồm 17% lòng trắng trứng) của lòng trắng trứng tiếp xúc với lòng đỏ trứng và được bao quanh bởi một lớp lòng trắng trứng dày (gồm 57% lòng trắng trứng) Lớp dày kết nối phần còn lại của lòng trắng trứng với vỏ trứng Tỷ lệ của các lớp này thay đổi tùy theo điều kiện bảo quản Trọng lượng của lớp dày tăng lên trong quá trình đẻ trứng (Mine và D’Silva, 2008) Lòng đỏ và lòng trắng trứng được bao bọc bởi màng vỏ Màng vỏ quyết định kích thước của trứng khi trứng còn ở trong tử cung Do đó, hình dạng của trứng gia cầm được xác định trước khi lắng đọng vỏ trứng Có một lớp không chất xơ hình cầu giữa màng vỏ bên trong và lòng trắng Lớp này được gọi là màng ngoài tim có tác dụng ngăn chặn sự xâm nhập của vi khuẩn bên trong lòng trắng trứng Màng vỏ bên trong và bên ngoài bao gồm glycoprotein mang lại độ cứng cơ học cho các thành phần bên trong của trứng (Abeyrathne và cộng sự, 2013).

Trứng dần trở nên phổ biến bắt nguồn từ giá trị dinh dưỡng mà nó mang lại Hàm lượng nước trong trứng gà mái là gần 74,4%, hàm lượng protein và lipid lần lượt là 12,3% và 11,6% Trứng là nguồn cung cấp các chất dinh dưỡng tốt như protein, vitamin (như B2,B12, A, D, K và axit folic), khoáng chất (như selen, iốt và sắt) và các chất chức năng như lutein, protein hoạt tính sinh học và các axit béo đặc biệt Các chất béo dễ tiêu hóa được phân lập từ trứng gà bao gồm choline, chất béo không bão hòa, cholesterol và phospholipid giàu cephalin (Abdulhakim và cộng sự, 2019) Những chất béo như vậy rất cần thiết để bảo toàn cấu trúc của màng tế bào Với việc bổ sung vừa phải các chất dinh dưỡng theo khuyến nghị về tăng cường thực phẩm, trứng có thể đóng vai trò quan trọng như một loại thực phẩm chức năng (Lesnierowski và Stangierski, 2018) Trứng có thể đóng góp đáng kể vào chế độ ăn uống lành mạnh Một quả trứng cỡ trung bình cung cấp 78 kcal nhưng lại chứa 6,5 g protein Hàm lượng chất béo là 5,8 g, trong đó 2,3 g là chất béo không bão hòa đơn (Bảng 2.3) Trứng chứa nhiều loại vitamin, khoáng chất và nguyên tố vi lượng quan trọng (Song và Kerver, 2000).

Bảng 2.3.Bảng giá trị dinh dưỡng trong 100g trứng (FSA, 2006; RDA, 2008).

Hàm lượng chất dinh dưỡng trong 100g

2.1.4.1 Thị trường trong nước Ở nước ta tình hình việc sản xuất và chăn nuôi đang duy trì và phát triển tốt TrongQuý I/2023, ở Việt Nam việc chăn nuôi gia cầm phát triển ổn định Đàn gia cầm ước tính khoảng 551,4 triệu con, tăng 2,4%; sản xuất trứng ước lượng tăng 4,5% so với cùng kỳ năm 2022 Trong 9 tháng đầu năm 2023, đàn gia cầm trong cả nước đạt hơn 533 triệu con.Nhờ vậy, sản lượng thịt và trứng gia cầm phục vụ cho nhu cầu tiêu dùng và sản xuất được nâng cao Tổng sản lượng trứng gia cầm nói chung năm 2023 đạt 19,2 tỷ quả, đạt tỷ lệ tăng trưởng 5,2% so với năm trước Tốc độ tăng trưởng trung bình về chỉ tiêu sản lượng trứng trong 10 năm trở lại đây của Việt Nam đạt 9,33%, tăng cao nhất trong hầu hết các loại sản phẩm sản xuất của ngành chăn nuôi Hiện nay bình quân một người Việt Nam tiêu thụ khoảng 170-179 quả trứng/người/năm theo số liệu từ Cục chăn nuôi Trong thời gian tới,

Bộ chăn nuôi có ý định phát triển ngành trứng của Việt Nam theo hướng sản xuất không chỉ đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn hướng tới xuất khẩu Bên cạnh đó, hỗ trợ, đẩy mạnh các hoạt động tuyên truyền, xây dựng các chương trình khuyến mãi kích thích tiêu thụ trứng, giúp mở rộng thị trường tiêu thụ Từ đó, giúp ngành trứng của nước ta có cơ sở để phát triển bền vững trong tương lai.

Hoa Kỳ là nơi sản xuất trứng ăn lớn thứ ba thế giới và việc sản xuất trứng ăn ở Hoa

Kỳ vẫn chiếm ưu thế trong thập kỷ qua so với Châu Âu hoặc Trung Quốc (Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc - FAO, 2013) Theo Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA), ước tính mức tiêu thụ trứng ở Hoa Kỳ là 278,8 quả trứng bình quân đầu người vào năm 2018 và dự đoán sẽ đạt 279,8 quả trứng bình quân đầu người vào năm 2019. Trong hai thập kỷ qua, sản xuất và tiêu thụ mặt hàng thực phẩm trứng đã tăng trên toàn thế giới FAO dự đoán sản lượng trứng đạt 89 triệu tấn vào năm 2030 (Magdelaine và cộng sự, 2010).

Tổng quan về màng ăn được

Lớp phủ và màng ăn được thu được từ các thành phần trong thực phẩm có thể được sử dụng làm bao bì chính cho thực phẩm để kéo dài thời hạn sử dụng Màng là các cấu trúc độc lập được tạo hình sẵn để bao bọc hoặc bao phủ thực phẩm sau khi chúng được hình thành trực tiếp trên sản phẩm thực phẩm nhằm mục đích bảo vệ thực phẩm Lớp phủ và màng có thể đóng vai trò như một rào cản chống lại độ ẩm, khí, mùi thơm và vi sinh vật,

Phương pháp trực tiếp Phương pháp gián tiếp

- Tình trạng sức khoẻ vật nuôi

- Điều kiện bảo quản trứng

Sử dụng chất hữu cơ, chất hoá học, cơ học (rửa), sử dụng nước điện phân trung tính, sóng siêu âm, hơi nước khí quyển,bức xạ UV, Ozon và khử trùng sinh học. đồng thời cũng có thể cung cấp một lá chắn cơ học Thị trường về lớp phủ và màng ăn được đang được quan tâm nhiều hơn trong việc bảo quản thực phẩm và không ngừng phát triển do nhu cầu tăng cường sử dụng các phương pháp xanh nhằm giảm sử dụng bao bì có nguồn gốc từ dầu mỏ và các chất hóa học khác (Yousuf và cộng sự, 2021).

Màng ăn được được sử dụng để cải thiện hình thức bên ngoài của thực phẩm và mang lại sự an toàn cho thực phẩm nhờ tính chất thân thiện với môi trường Màng có thể chỉ là protein, lipid, polysaccharide, nhựa hoặc kết hợp các thành phần lại với nhau Chúng hoạt động như một rào cản đối với độ ẩm và không khí trong quá trình xử lý và bảo quản Ứng dụng của màng làm tăng khả năng bảo quản và làm giảm sự hư hỏng của thực phẩm nhờ chúng hoạt động như một rào cản vật lý kết hợp với hợp chất kháng khuẩn Các ưu điểm khác của việc sử dụng màng ăn được là giảm chất thải bao bì, kéo dài thời hạn sử dụng của sản phẩm tươi và thực phẩm chế biến ít, đồng thời bảo vệ sản phẩm khỏi tác động có hại đến môi trường bằng cách cân chỉnh sự vận chuyển oxy, carbon dioxide, độ ẩm, mùi thơm và hợp chất hương vị trong hệ thống thực phẩm Trái cây, rau quả hoặc trứng thường được phủ bằng cách nhúng, chải hoặc phun bằng vật liệu ăn được để tạo ra một lớp màng bán thấm trên bề mặt giúp ngăn chặn tốc độ hô hấp, kiểm soát sự mất độ ẩm cùng các đặc tính khác của thực phẩm (Raghav và cộng sự, 2016).

Các thành phần chính trong thực phẩm hàng ngày của chúng ta (ví dụ: protein, carbohydrate và lipid) có thể đáp ứng các yêu cầu để tạo ra màng ăn được Những vật liệu này có thể được sử dụng riêng lẻ hoặc dưới dạng hỗn hợp để tạo thành màng với điều kiện là chúng không làm thay đổi hương vị và chất lượng của thực phẩm Cấu trúc hóa học của ba thành phần chính được sử dụng để chuẩn bị màng rất khác nhau và do đó các thuộc tính mà mỗi thành phần góp phần tạo nên tính chất tổng thể của màng cũng khác nhau (Vaishali và cộng sự, 2019).

Màng ăn được nên (Vaishali và cộng sự, 2019):

- Không chứa bất kỳ chất độc hại, dị ứng và dễ tiêu hóa.

- Có khả năng chống hư hỏng cơ học trong quá trình xử lý, bảo quản và vận chuyển.

- Có độ bám dính tốt.

- Có đặc tính cản nước tốt.

- Có tính chất bán thấm để duy trì trạng thái cân bằng bên trong của các khí tham gia vào quá trình hô hấp kỵ khí và hiếu khí, do đó làm chậm quá trình chín.

- Không ảnh hưởng đến các đặc tính dinh dưỡng, cảm quan của thực phẩm.

- Có khả năng được sử dụng làm chất mang các chất phụ gia mong muốn như hương vị, chất dinh dưỡng, màu sắc và vitamin.

- Có đặc tính kháng khuẩn và kháng vi sinh vật.

- Dễ sản xuất và có hiệu quả kinh tế.

Tính thấm hơi nước và tính thấm oxy là các đặc tính rào cản thường quyết định khả năng bảo vệ sản phẩm thực phẩm khỏi môi trường của màng ăn được Các tính chất cơ học cũng được quan tâm để đánh giá khả năng của màng và lớp phủ trong việc duy trì tính toàn vẹn cơ học và bảo vệ thực phẩm Cả tính chất ngăn thấm và tính chất cơ học đều phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của màng (Baldwin và cộng sự, 2011).

Protein là các polyme có trình tự axit amin và cấu trúc phân tử cụ thể Tùy thuộc vào trình tự sắp xếp của các axit amin, protein sẽ có các cấu trúc khác nhau dọc theo chuỗi polyme, từ đó xác định cấu trúc bậc hai, bậc ba và bậc bốn Màng và lớp phủ dựa trên protein có thể ăn được hoặc có thể phân hủy sinh học, tùy thuộc vào công thức, phương pháp hình thành và phương pháp xử lý (Baldwin và cộng sự, 2011).

Màng ăn được có thể được làm từ protein động vật (như protein sữa) và protein thực vật (như zein, protein đậu nành và protein lúa mì) (Vaishali và cộng sự, 2019) Protein là chất tạo màng tốt có đặc tính chống oxy, carbon dioxide và lipid, đặc biệt ở độ ẩm tương đối thấp Các màng ăn được dựa trên protein được phát hiện là có các đặc tính cơ học đạt yêu cầu (Kester và cộng sự, 1986; Peyron, 1991), nhưng độ bền cơ học của chúng so với các polyme tổng hợp đã hạn chế ứng dụng của chúng trong bao bì thực phẩm (Bourtoom, 2009) Ngoài ra, màng ăn được từ protein rất giòn và dễ bị nứt, có đặc tính ngăn nước kém (Mohamoud và cộng sự, 1992) Việc tăng cường sự gắn kết giữa các chuỗi polypeptide protein được cho là có hiệu quả trong việc cải thiện tính chất ngăn thấm của màng (Lacroix và cộng sự, 2014) Sự phát triển của màng protein liên quan đến liên kết disulfide, tương tác kỵ nước và liên kết hydro (Baldwin và cộng sự, 2011).

Lipid thường được định nghĩa là các phân tử nhỏ, kỵ nước và tự nhiên như chất béo,sáp, sterol, vitamin tan trong chất béo, v.v Do đặc tính phân cực của chúng, các chất kỵ nước (lipid) thường được sử dụng làm rào cản chống lại sự truyền hơi nước Khả năng chống chuyển các hợp chất lipid sang khí và hơi thường là do đặc tính kỵ nước và cấu trúc của lipid Việc sử dụng các loại sáp khác nhau để ngăn ngừa mất độ ẩm và duy trì độ bền cũng như chất lượng của rau và trái cây tươi trong quá trình bảo quản đã được biết đến từ nhiều thế kỷ trước (Jooyandeh, 2011) Sáp (sáp carnauba, sáp ong, sáp parafin và các loại khác) được sử dụng thương mại làm màng bảo vệ cho trái cây và rau quả tươi Nó làm giảm sự mất độ ẩm và mài mòn bề mặt trong quá trình xử lý và vận chuyển trái cây (Lawrence và cộng sự, 1983) Nói chung màng sáp có khả năng chống mất độ ẩm hơn so với màng lipid và không lipid (Landmann và cộng sự, 1960) Màng sáp có hiệu quả trên các loại cam, quýt, táo, cà chua xanh trưởng thành, dưa chuột và các loại rau khác như măng tây, đậu, cà rốt, cà tím, đậu bắp, khoai lang và củ cải (Hardenburg, 1967), hầu hết là những loại rau quả cần có bề mặt sáng bóng Shellac và các chất phủ gốc nhựa khác có độ thấm thấp hơn đối với khí O₂, CO₂ và ethylene Màng shellac khô nhanh và mang lại bề mặt sáng bóng cho sản phẩm được phủ màng Màng nhựa có tác dụng chống mất nước khá hiệu quả Các đặc tính có lợi của màng gốc lipid bao gồm khả năng tương thích tốt với các chất phủ khác và có đặc tính cản hơi nước và khí cao so với màng gốc polysaccharide và protein (Greener và cộng sự, 1992) Màng gốc lipid mang lại bề mặt nhờn và các đặc tính cảm quan không mong muốn như vị sáp và độ ôi của lipid (Robertson, 2009).

Lớp phủ và màng lipid nguyên chất không được sử dụng phổ biến vì màng lipid tự do không dễ sản xuất và chúng kém bền về mặt cơ học Không giống như hydrocolloid, lipid không phải là polyme Tuy nhiên, chúng là vật liệu sinh học ăn được, phân hủy sinh học và kết dính Hơn nữa, tất cả các đặc tính của lớp phủ hoặc màng bao gồm rào cản, cơ học, nhiệt và quang học đều phụ thuộc vào phương pháp chuẩn bị tạo lớp phủ hoặc màng Ví dụ, đặc tính của lớp phủ và màng cũng khác nhau tùy thuộc vào môi trường bên ngoài; sự khác biệt về độ ẩm tương đối trên màng, nhiệt độ và kỹ thuật đóng gói (Rhim và cộng sự, 2005).

Màng polysaccharide đã được sản xuất từ tinh bột và các dẫn xuất của tinh bột, dẫn xuất cellulose, alginate, carrageenan, nhiều loại gôm thực vật và vi sinh vật, chitosan và pectinate Những màng này làm giảm tốc độ hô hấp của trái cây và rau quả (Motlagh và cộng sự, 1988) Do tính chất ưa nước nên nó có đặc tính rào cản khí cao (Vaishali và cộng sự, 2019) Lớp phủ polysacarit không màu, bề ngoài không chứa dầu và hàm lượng calo nhỏ và có thể được sử dụng để kéo dài thời hạn sử dụng của trái cây, rau, động vật có vỏ hoặc các sản phẩm thịt bằng cách giảm đáng kể tình trạng mất nước, sẫm màu bề mặt và ôi do oxy hóa (Hassan và cộng sự, 2018) Các loại màng polysaccharide thường ứng dụng để tạo màng: a) Tinh bột và dẫn xuất tinh bột

Tinh bột là một polysaccharide tự nhiên được sử dụng làm hydrocoloid thực phẩm (Whistler và cộng sự, 1965) vì chức năng cao và chi phí tương đối thấp Tinh bột chứa dư lượng anhydroglucose và nó là một loại polymer carbohydrate tồn tại tự nhiên Chủ yếu là tinh bột bao gồm amylase, một polymer chuỗi tuyến tính và amylopectin là một polyme của glucose có cấu trúc chuỗi nhánh (Rodríguez và cộng sự, 2006) Màng tinh bột thường trong suốt, không mùi, không vị, không màu và có độ thấm O₂ thấp Dextrin có nguồn gốc từ tinh bột và có kích thước phân tử nhỏ hơn và được sử dụng để tạo màng Màng dextrin có khả năng chống hơi nước tốt hơn so với màng tinh bột (Allen và cộng sự, 1963) Màng tinh bột có hiệu quả đối với trái cây và rau quả vì chúng có tốc độ hô hấp cao (Vaishali và cộng sự, 2019). b) Cellulose và dẫn xuất của cellulose

Cellulose là vật liệu cấu trúc của thành tế bào thực vật Dẫn xuất cellulose có đặc tính tạo màng tuyệt vời nhưng chúng quá đắt để ứng dụng ở quy mô lớn Các dẫn xuất cellulose phổ biến nhất là carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose và hydroxypropyl methyl cellulose Đây là những polysaccharide hòa tan trong nước, không ion và tương thích với các chất hoạt động bề mặt Carboxymethyl cellulose là dẫn xuất cellulose quan trọng nhất cho ứng dụng thực phẩm Các màng ăn được được sản xuất từ carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxypropyl cellulose và hydroxypropyl methyl cellulose được áp dụng trên một số loại trái cây và rau quả để tạo ra rào cản đối với sự truyền oxy, dầu hoặc hơi ẩm (Morgan, 1971) và cũng để cung cấp độ bám dính tốt hơn (Dziezak, 1991) Màng carboxymethyl cellulose duy trì độ cứng và độ giòn của táo, đào và cà rốt khi được sử dụng trong quy trình phủ khô, ngăn ngừa sự mất hương vị của một số loại trái cây và rau quả và giảm sự hấp thụ oxy mà không làm tăng mức độ carbon dioxide trong môi trường bên trong của rau quả được bọc màng (Vaishali và cộng sự, 2019).

Alginate là polysaccharide cấu trúc chính của rong biển nâu, còn được gọi là Phaeophyceae Alginate có đặc tính tạo màng tốt, trong suốt và hòa tan trong nước. Alginate có độ thấm thấp đối với dầu và chất béo nhưng có độ thấm hơi nước cao (Valero và cộng sự, 2013) Alginate có đặc tính bám dính tốt Màng canxi alginate nâng cao chất lượng của trái cây và rau quả bằng cách làm chậm quá trình co ngót, ôi thiu do oxy hóa, di chuyển độ ẩm và hấp thụ dầu Nó làm giảm và cải thiện ngoại hình cũng như màu sắc

(Hershko và cộng sự, 1998) Carrageenan được chiết xuất từ một số loại rong biển đỏ, chủ yếu là Chrondrus Crispus và nó là hỗn hợp phức tạp của polysaccharide Màng dựa trên carrageenan làm giảm sự mất độ ẩm và quá trình oxy hóa của các lát táo (Lee và cộng sự, 2003).

Các vật liệu cấu tạo màng

Sắn là loại cây lương thực chủ yếu, chịu hạn, được trồng ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, khiến sắn trở thành nguồn thực phẩm có giá trị cho các nước đang phát triển Củ sắn là nguồn cung cấp năng lượng tốt còn lá sắn cung cấp protein, vitamin và khoáng chất. Sắn cũng chứa các chất kháng dinh dưỡng có thể có tác động tích cực hoặc bất lợi đến sức khỏe tùy thuộc vào lượng ăn vào hằng ngày (Montagnac và cộng sự, 2009).

Tinh bột sắn được sản xuất từ rễ của củ sắn, còn được gọi là tinh bột sắn dây (cassava starch) Củ sắn là loại thực phẩm giàu năng lượng Sắn sản xuất carbohydrate rất hiệu quả, tạo ra khoảng 250.000 calo/ha/ngày, xếp trước ngô, gạo, lúa miến và lúa mì (Okigbo, 1980) Rễ là nguồn dự trữ năng lượng chính với hàm lượng carbohydrate cao, dao động từ 32% đến 35% tính theo trọng lượng tươi và từ 80% đến 90% tính theo chất khô Trong đó, 80% carbohydrate được sản xuất là tinh bột (Gil và cộng sự, 2002); 83% ở dạng amylopectin và 17% là amyloza (Rawel và cộng sự, 2003) Rễ chứa một lượng nhỏ sucrose, glucose, fructose và maltose (Tewe và cộng sự, 2004) Sắn có loại đắng và ngọt Ở các giống sắn ngọt, có tới 17% củ là sucrose cùng với một lượng nhỏ dextrose và fructose (Okigbo, 1980; Charles và cộng sự, 2005) Củ sắn sống có nhiều carbohydrate hơn khoai tây và ít carbohydrate hơn lúa mì, gạo, ngô vàng và lúa miến trên 100g khối lượng Hàm lượng chất xơ trong củ sắn phụ thuộc vào giống và độ tuổi của củ Thông thường hàm lượng của nó không vượt quá 1,5% trong rễ tươi và 4% trong bột củ (Gil và cộng sự, 2002). Hàm lượng lipid trong rễ sắn dao động từ 0,1% đến 0,3% trên khối lượng củ tươi. Lipid không phân cực (chiếm khoảng 45%) hoặc chứa các loại glycolipid khác nhau (khoảng 52%) (Hudson và cộng sự, 1974) Các glycolipid chủ yếu là galactose-diglyceride (Gil và Buitrago, 2002) Các axit béo chiếm ưu thế là palmitate và oleate (Hudson và cộng sự, 1974) Khoảng 50% protein thô trong rễ bao gồm protein toàn phần và 50% còn lại là axit amin tự do (chủ yếu là axit glutamic và aspartic) và các thành phần phi protein như nitrit, nitrat và các hợp chất cyanogen Củ sắn có hàm lượng canxi, sắt, kali, magie, đồng, kẽm và mangan tương đương với hàm lượng của nhiều loại đậu, ngoại trừ đậu nành Như vậy, củ sắn rất giàu calo nhưng lại ít protein, chất béo và một số khoáng chất, vitamin Do đó, giá trị dinh dưỡng của chúng thấp hơn so với ngũ cốc, cây họ đậu và một số loại cây lấy củ khác (Montagnac và cộng sự, 2009).

Bảng 2.4.Bảng thành phần dinh dưỡng của tinh bột sắn dây (cassava starch)

Thành phần (tính trên 100g khối lượng) Tinh bột sắn

Hình 2.4.Tinh bột sắn dây (Cassava Starch)

2.3.1.2 Màng ăn được từ cassava starch

Màng ăn được là vật liệu mỏng dựa trên các polyme sinh học, chẳng hạn như polysaccharides Tinh bột là một polysacarit bao gồm amyloza, một loại polyme tuyến tính hoặc phân nhánh thưa thớt và amylopectin, một loại polyme có độ phân nhánh cao Chất polyme sinh học này có thể rất thú vị trong công nghệ màng ăn được vì nó được sản xuất dồi dào trên khắp thế giới và có thể được coi là không tốn kém Một nguồn tinh bột quan trọng là sắn (Manihot esculenta C.), một loại củ nhiệt đới Tinh bột sắn có thể tạo thành lớp phủ trong suốt và màng dẻo mà không cần xử lý hóa học trước đó cũng như không bổ sung chất làm dẻo (Bergo và cộng sự, 2008) Tuy nhiên, để sản xuất màng ăn được có khả năng gia công tốt, người ta thường sử dụng chất hóa dẻo, chẳng hạn như glycerol (Guilbert và cộng sự, 1995).

Sắn dây được sản xuất trên khắp các nước nhiệt đới và được sử dụng phổ biến như làm thức ăn cho động vật hoặc nấu chín và ăn như rau Bên cạnh việc được sản xuất dồi dào, tinh bột cassava được sử dụng ít hơn nhiều so với các loại tinh bột khác trong công nghiệp thực phẩm nên có giá thành thấp so với các nguồn tinh bột khác Màng được tạo ra từ tinh bột sắn dây có tính đẳng hướng, không mùi, không vị, không màu, không độc hại và có khả năng phân hủy sinh học Các đặc tính ưa thích của tinh bột sắn dây bao gồm độ trong suốt cao, khả năng chống axit cao và độ nhớt cao khi ở dạng dung dịch (Garcia và cộng sự, 2011).

Hàm lượng amyloza của tinh bột sắn nằm trong phạm vi được báo cáo bởi Jane và cộng sự (1999) (cao nhất 17,8%) và Kasemsuwan, Bailey, và Jane (1998) (cao nhất 19,6%).Hạt tinh bột có tính chất bán kết tinh, chứa tinh thể và vô định hình Độ kết tinh liên kết chặt chẽ với phân tử amylopectin (Chisenga và cộng sự, 2019) Người ta tin rằng amyloza chủ yếu được tìm thấy ở các phiến vô định hình và amylopectin ở dạng phiến tinh thể (Zhu,2015) Độ kết tinh cấu trúc được xác định là loại A, B và C bằng phân tích nhiễu xạ tia X

(Bertoft, 2017) Tinh thể loại A là các tinh thể xoắn kép có chuỗi ngắn và được xếp chặt chẽ thành một ô đơn vị đơn tà chứa 8 phân tử nước Độ kết tinh loại B liên kết với các tinh thể xoắn kép, được xếp lỏng lẻo trong ô đơn vị lục giác chứa 36 phân tử nước Một số loại tinh bột có chứa mẫu hỗn hợp (A và B) được chỉ định là loại C (Bertoft, 2017) Sự thay đổi trong các vòng xoắn kép và kiểu đóng gói ảnh hưởng đến hình thái và kích thước của hạt tinh bột (Singh và cộng sự, 2010) Tinh bột sắn có cấu trúc C-type được cho là cấu trúc trung gian giữa loại A và loại B (Paes và cộng sự, 2008). Đặc tính tạo màng của tinh bột: Các hydrocoloid có thể được sắp xếp bằng các kỹ thuật khác nhau trong ma trận màng tùy thuộc vào các thành phần và sự tương tác giữa chúng trong quá trình huyền phù tạo màng (Jiménez và cộng sự, 2012; Basiak và cộng sự, 2017) Đặc điểm hình dạng và kích thước hạt phụ thuộc vào nguồn tinh bột (Herrera và cộng sự, 2017) Trong quá trình hồ hóa, cấu trúc tinh thể bị phá hủy và các phân tử nước tạo ra liên kết hydro giữa amyloza và amylopectin Sau khi làm khô dung dịch tạo màng, các liên kết này trở nên mạnh mẽ hơn và các chuỗi bắt đầu liên kết lại ở trạng thái có trật tự hơn Độ nhớt của dung dịch tạo màng cao hơn có thể ảnh hưởng đến sự tái liên kết amylose và amylopectin, ảnh hưởng đến tính chất của màng (Luchese và cộng sự, 2017). Theo Kim và cộng sự (2015), độ hòa tan trong nước thấp của màng gốc tinh bột có liên quan đến liên kết liên phân tử mạnh giữa các chuỗi tinh bột, ngăn cản sự phân ly polymer. Các giá trị hòa tan cho thấy sự tương tác mạnh mẽ giữa các chuỗi tinh bột Sự hình thành liên kết hydro giữa chúng làm giảm sự tương tác giữa nước và bề mặt màng (Slavutsky và Bertuzzi, 2014).

Tinh bột sắn tự nhiên là một polysaccharide được sử dụng rộng rãi để phủ trên bề mặt trái cây Tuy nhiên, do tinh bột có tính ưa nước nên nó tạo ra các màng có đặc tính cơ học không mong muốn (Parra và cộng sự, 2004) Sự hình thành các hỗn hợp polyme là một giải pháp thay thế để cải thiện các tính chất cơ học của lớp phủ Những hỗn hợp này, là sự kết hợp vật lý hoặc hóa học của các polyme khác nhau, cho phép đạt được các lớp phủ có đặc tính độc đáo như tính linh hoạt, độ đàn hồi, v.v (Falguera và cộng sự, 2011) Gelatin là một ví dụ về polyme thường được kết hợp với tinh bột sắn trong hỗn hợp polyme (Al- Hassan và cộng sự, 2012).

Gelatin là một loại protein thu được từ collagen tự nhiên trong da hoặc xương động vật.

Nó tạo thành màng mỏng, đàn hồi và chắc chắn và làm giảm tốc độ truyền khí trong màng ăn được Tuy nhiên, gelatin có đặc tính phân cực cho phép màng ăn được có tốc độ truyền hơi nước và độ hòa tan trong nước cao (Ulyarti và cộng sự, 2020) Gelatin thu được từ collagen, thông qua quá trình thủy phân axit hoặc bazơ bằng chất xúc tác (Poppe, 1987). Gelatin có đặc tính hình thành gel thuận nghịch nhiệt sau khi đun nóng, hòa tan và làm mát.

Cơ chế đằng sau sự hình thành gel của gelatin liên quan đến sự kết hợp ion giữa nhóm amino và nhóm carboxyl của axit amin của nó, với sự hỗ trợ của liên kết hydro (Kester & Fennema, 1986) Hơn nữa, protein là thành phần tạo màng tốt và có thể được sử dụng làm lớp phủ cho trái cây và rau quả tươi (Arvanitoyannis và cộng sự, 1998) Màng làm từ gelatin có độ bền cao, trong suốt và dễ phân hủy (Bertan, 2003) Protein này cũng cho phép thu được các dung dịch tạo màng và bằng các tương tác giữa các chuỗi và nội chuỗi, nó cải thiện các tính chất cơ học của lớp phủ có thể phân hủy sinh học (Silva và cộng sự, 2021).

Theo báo cáo của Jongjareonrak và cộng sự (2005), người đã báo cáo rằng độ thấm của màng trong màng gelatin chứa hàm lượng protein cao hơn Khi có nhiều gelatin hơn trong công thức, lượng nước lớn hơn có thể được hấp thụ bởi màng, các tính chất ưa nước của màng sẽ tăng, làm tăng độ thấm và độ hòa tan của màng Kết quả tương tự đã được hiển thị bởi Fakhoury và cộng sự (2012), nghiên cứu hỗn hợp tinh bột sắn và gelatin Các tác giả này cũng quan sát thấy sự gia tăng độ thấm và độ hòa tan của màng đối với hàm lượng gelatin cao (Fakhoury và cộng sự, 2012) Sự gia tăng tính thấm hơi nước có thể liên quan đến sự gia tăng độ phõn cực của màng sinh học do cú nhiều gelatin hơn (Davanỗo và cộng sự, 2007) Ngoài ra, theo nghiên cứu của Fakhoury và cộng sự (2012) khi nồng độ tinh bột và gelatin tăng lên làm tăng độ dày, độ hòa tan trong nước, độ dãn dài và độ bền cơ học của màng ăn được Độ bền khi đứt có thể tăng lên khi bổ sung gelatin, làm tăng số lượng chuỗi protein bề mặt chịu trách nhiệm tăng cường tương tác giữa các phân tử (Fakhoury và cộng sự, 2012). Độ dày là một yếu tố khác có thể góp phần làm tăng độ bền kéo cơ học của màng Bên cạnh đó, việc bổ sung gelatin góp phần làm giảm độ đục của màng ăn được từ tinh bột sắn dây Độ trong suốt và độ mờ đục của màng là kết quả của hình thái học của chúng (Chen,1995) Người ta biết rằng cấu trúc hóa học của gelatin không cho phép nó kết tinh, giữ cho vật liệu ở dạng vô định hình và cho ánh sáng xuyên qua Theo cách tương tự, báo cáo củaFakhoury và cộng sự (2012) cho rằng sự biến đổi hóa học của tinh bột sắn làm mất đi tính kết tinh và do đó, nó trở nên trong suốt hơn Một điều khác cần xem xét là độ dày của màng dựa trên vật liệu tinh thể và hoạt động của nó dưới ánh sáng Nếu màng rất mỏng, ánh sáng có thể xuyên qua một phần, tạo ra vật liệu trong mờ Ngược lại, vật liệu thu được sẽ có độ mờ đục Fakhoury và cộng sự (2012).

2.3.3 Các vật liệu hóa dẻo dùng trong màng

Chất hóa dẻo được sử dụng nhiều nhất cho màng gốc tinh bột là sorbitol và glycerol (Müller và cộng sự, 2008) Việc kết hợp các chất hóa dẻo là cần thiết để giảm lực liên phân tử polyme, tăng tính linh động của chuỗi polyme và cải thiện các đặc tính cơ học của màng (Krochta và cộng sự, 2001) Ngoài ra, chất hóa dẻo còn ảnh hưởng đến đặc tính cản nước của màng vì chúng có ái lực lớn với nước (Müller và cộng sự, 2008) Các chất hóa dẻo như glycerol và sorbitol, được gọi là polyol, là các chất phụ gia được sử dụng phổ biến do giá thành thấp, nhưng chủ yếu là vì chúng mang lại đặc tính linh hoạt cho màng bằng cách giảm liên kết hydro trong chuỗi polymer và tăng không gian phân tử của chúng (Hu và cộng sự, 2009; Madhumitha và cộng sự, 2018) Glycerol (Gly) là phân tử hữu cơ cực nhỏ có thể xâm nhập vào phân tử tinh bột; Sorbitol (Sor) là một phân tử nhỏ có khả năng chống nước vì nó có ái lực ít hơn với nước và tương tác phân tử mạnh hơn với chuỗi polymer (Hazrol và cộng sự, 2021) Cả hai đều tối ưu hóa các đặc điểm mong muốn của lớp màng; một ví dụ về điều này nằm ở việc tránh nứt màng trong quá trình xử lý và lớp màng có giá trị sử dụng như một lớp phủ, giúp lớp màng sáng bóng và linh hoạt Liều lượng thêm vào của mỗi thành phần này ảnh hưởng đến các đặc tính khác nhau như glyccerol sẽ làm tốc độ truyền hơi nước chậm, độ hòa tan cao, độ giãn dài lớn và độ bền kéo thấp, trong khi sorbitol góp phần làm tăng độ trong suốt, truyền hơi nước ít hơn glycerol nhưng ảnh hưởng đến các tính chất cơ học lớn hơn glycerol (Hu và cộng sự, 2009).

Glycerol và sorbitol là các polyol có phân tử mạch thẳng tương tự nhau; tuy nhiên, phân tử glycerol nhỏ hơn (trọng lượng phân tử 92) và có ba nhóm hydroxyl trong khi phân tử sorbitol (trọng lượng phân tử 182) có sáu nhóm hydroxyl Theo Garcı'a và cộng sự (2000), vì sorbitol giống với cấu trúc phân tử của các đơn vị glucose hơn glycerol nên khả năng sorbitol tương tác với chuỗi tinh bột polyme cao hơn, do đó, màng chứa sorbitol thể hiện lực liên phân tử cao hơn và cho thấy khả năng tương tác với nước thấp hơn Điều này có thể giải thích là do cấu trúc phân tử sorbitol có số nhóm hydroxyl nhiều hơn glycerol,làm tăng sự tương tác giữa các nhóm carboxyl của tinh bột và gelatin Kết quả là độ linh động giữa các chuỗi tinh bột và gelatin giảm đi, đồng thời cũng làm giảm sự tương tác với nước (Garcı'a và cộng sự, 2000).

Theo nghiên cứu của Basiak và cộng sự (2018), việc bổ sung glycerol đã thúc đẩy sự tương tác liên kết hydro giữa tinh bột và glycerol Tương tác giữa tinh bột, glycerol và nước xảy ra giữa các nhóm C–O và OH, cho thấy sự hiện diện chủ yếu của liên kết hydro. Hàm lượng glycerol không ảnh hưởng đáng kể đến màu sắc của màng tinh bột (Basiak và cộng sự, 2018) Talja và cộng sự (2008) và Davoodi và cộng sự (2017) quan sát thấy rằng sự kết hợp của cả hai chất hóa dẻo, tức là glycerol và sorbitol sẽ làm giảm lực căng của màng Việc sử dụng cả hai chất làm dẻo này làm giảm ái lực nội phân tử trong tinh bột, hình thành liên kết hydro mới với chất làm dẻo, mang lại độ linh hoạt cao hơn và tránh bị gãy trong quá trình hình thành lớp màng Trong nghiên cứu của Hu và cộng sự (2009), khi thực hiện tăng lượng glycerol, nhận thấy các nhóm hydroxyl trong glycerol có ái lực mạnh với các phân tử nước nên độ ẩm tăng lên Tuy nhiên, màng có khả năng giữ nước cao, điều này có lợi cho cấu trúc của chúng; điều ngược lại xảy ra với sorbitol, sự giống nhau về mặt phân tử của tinh bột và sorbitol góp phần tạo nên ái lực và tương tác của nó với nước và có tương tác phân tử mạnh hơn với chuỗi polymer (Ibrahim và cộng sự, 2019; Cerqueira và cộng sự, 2012) Bên cạnh đó, glycerol có ý nghĩa quan trọng trong WVP (Water vapour permeability), vì nó có ái lực với nước, thúc đẩy sự khuếch tán của các phân tử và kích thước tương đối nhỏ của nó giúp nó dễ dàng chèn vào giữa các phân tử amyloza và amylopectin trong tinh bột, thiết lập liên kết hydro với các nhóm cacboxyl Xu hướng tương tự đã được báo cáo trong nghiên cứu của Souza và cộng sự (2012) khi tăng nồng độ glycerol thì WVP tăng lên, trong khi sorbitol có khả năng duy trì độ ẩm thấp do có độ phân cực dài (Dai và cộng sự, 2019) Khả năng giữ nước sẽ bị ảnh hưởng ở mức độ lớn hơn bởi chất hóa dẻo hút ẩm hơn so với tinh bột (Muscat và cộng sự, 2012).

2.3.4 Chất chống vi sinh vật

Axit sorbic và muối kali của nó thường được công nhận là hợp chất an toàn (GRAS) có tác dụng ức chế sự phát triển của nấm men, nấm mốc và một số vi khuẩn mà không ảnh hưởng đến các đặc tính sinh lý, giá trị dinh dưỡng hoặc hình thức bên ngoài của sản phẩm tươi (Sofos và cộng sự, 1981) Việc bổ sung các muối của axit sorbic vào màng ăn được đã được đề xuất như một cách để giảm thiểu sự nhiễm vi sinh vật trên bề mặt màng (Cagri A, 2001) Axit sorbic và các muối của nó, đặc biệt là kali và canxi, đang trở thành lựa chọn phổ biến nhất trong việc bảo quản thuốc lá và nhiều sản phẩm thực phẩm để chống lại sự hư hại từ nấm (Bandelin, 1958) Kali sorbate là muối kali của axit sorbic có công thức hóa học C6H7KO2và tên IUPAC-ID của kali (2,4-hexa-2,4-dienoate) được xác định theo tên E-

202 dùng trong công nghiệp thực phẩm Nó là một chất màu trắng, không mùi và kết tinh ở dạng hạt hoặc bột có khối lượng phân tử 150,22 g/mol và nhiệt độ nóng chảy 270 o C Kali sorbate được sản xuất công nghiệp bằng cách trung hòa axit sorbic bằng kali hydroxit (Lück và cộng sự, 2011) Kali sorbate ngăn chặn sự phát triển của nấm men, nấm mốc và vi khuẩn trong các sản phẩm thực phẩm và có thể được sử dụng thay thế paraben(Heydarininia và cộng sự, 2011; Stanojevic và cộng sự, 2009).

Ảnh hưởng của việc thay đổi vật liệu cấu tạo đến tính chất của màng ăn được

Lớp phủ ăn được thường được phân loại dựa trên vật liệu cấu trúc, bao gồm protein, lipid, polysaccharide hoặc hợp chất Các dung dịch tạo lớp phủ có thể bao gồm một thành phần chính duy nhất từ protein, polysaccharide, lipid hoặc hỗn hợp của chúng để đạt được các đặc tính mong muốn (Hassan và cộng sự, 2018) Protein và polysaccharides thiết lập các tương tác phân tử mạnh mẽ trong polyme Chúng có đặc tính cách ly cơ học và khí (oxy và carbon dioxide) tuyệt vời giúp ức chế quá trình chín thông thường ở nhiều loại trái cây (Azeredo và cộng sự, 2016; Wihodo và cộng sự, 2013) Các polysaccharide được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất thực phẩm có thể là cellulose và các dẫn xuất của nó, cụ thể là pectin, chitosan và gum (Shao và cộng sự, 2020).

Lớp phủ làm từ lipid (axit béo, acylglycerol hoặc sáp) là chất chống ẩm tuyệt vời do đặc tính kỵ nước của chúng (Ncama và cộng sự, 2018) Thật không may, lớp phủ dựa trên lipid được phát hiện là có đặc tính cơ học kém và độ giòn do thiếu tính kết dính và tính toàn vẹn cấu trúc Các phân tử lipid thường được thêm vào nền để giảm độ nhạy với nước của lớp phủ gốc hydrocolloid (De Castro e Silva và cộng sự, 2020) Do đó, hỗn hợp của các thành phần khác nhau có thể được sử dụng để sản xuất lớp phủ ăn được nhằm nâng cao các đặc tính hóa lý và giải quyết những nhược điểm của từng thành phần riêng lẻ (Shigematsu và cộng sự, 2018).

Một ví dụ điển hình là lớp phủ hợp chất, có thể kết hợp lipid và hydrocolloid để tạo ra lớp kép hoặc cụm (Krochta và cộng sự, 1994) Những nghiên cứu gần đây tập trung vào việc sản xuất các lớp phủ ăn được và phân hủy bằng cách kết hợp các polysaccharide,protein và lipid khác nhau, nhằm tận dụng tính chất đặc biệt của mỗi hợp chất và sự tương thích giữa chúng Các đặc tính cơ học và khả năng chống thấm của những lớp phủ này không chỉ phụ thuộc vào thành phần polymer, mà còn phụ thuộc vào mức độ tương thích giữa chúng (Altenhofen và cộng sự, 2009) Việc thiết kế phương pháp bề mặt đã được thực hiện nhằm xác định sự kết hợp tối ưu giữa các thành phần cho phép và tận dụng các tính năng của các chất được thêm vào (Ozdemir và cộng sự, 2008) Tuy nhiên, khi bổ sung lipid để cải thiện đặc tính chống ẩm, các tính năng khác như độ trong suốt có thể bị ảnh hưởng Jimenez và cộng sự (2010) đã sử dụng hydroxypropylmethylcellulose (HPMC) kết hợp với axit béo để tạo ra màng tổng hợp có độ hấp thu nước (WVP) thấp hơn và đồng thời ít trong suốt hơn so với màng tương tự không chứa lipid Các polysaccharide và protein là những vật liệu tuyệt vời để tạo ra lớp phủ ăn được và màng tổng hợp, vì chúng thể hiện các đặc tính cơ học và cấu trúc xuất sắc, nhưng khả năng cản trở chuyển độ ẩm của chúng kém Vấn đề này không xuất hiện ở lipids do đặc tính kỵ nước của chúng, đặc biệt là những chất có điểm nóng chảy cao như sáp ong và sáp carnauba Để khắc phục độ bền cơ học kém của các hợp chất lipid, chúng có thể được sử dụng kết hợp với các vật liệu ưa nước bằng cách tạo nhũ tương hoặc thông qua cán màng với lớp màng lipid ưa nước. Màng dựa trên nhũ tương kém hiệu quả hơn trong việc kiểm soát sự chuyển ẩm so với màng hai lớp vì không đạt được sự phân bố đồng nhất của lipid Tuy nhiên, chúng có độ bền cơ học tốt và yêu cầu quy trình sản xuất và ứng dụng đơn giản, trong khi màng đa lớp yêu cầu các hoạt động phức tạp phụ thuộc vào số lượng lớp phủ Người ta đã chứng minh rằng, trong các màng dựa trên nhũ tương, kích thước hạt hoặc các hạt lipid càng nhỏ thì và càng được phân phối đồng đều thì độ hấp thụ nước càng thấp (Debeaufort và cộng sự, 1995).

Chitosan cũng đã được nghiên cứu để kết hợp với các polymer sinh học khác Các lớp màng bao gồm tinh bột ngô-chitosan được làm mềm bằng glycerin đã cải thiện tính chất cơ học (như độ căng trước khi gãy) và khả năng thấm hơi nước so với màng chỉ với một trong những thành phần cấu trúc này, nhờ vào sự tương tác giữa nhóm hydroxyl của tinh bột và nhóm amino của chitosan Hoạt tính kháng khuẩn của nó đã được chứng minh thông qua việc quan sát các vùng ức chế bằng phương pháp trải đĩa trên agar chứa

Escherichia coliO157:H7 (Liu và cộng sự, 2009).

Ứng dụng của màng ăn được

Lớp phủ ăn được là những lớp mỏng được làm từ các vật liệu ăn được và trực tiếp phủ lên bề mặt thực phẩm, có thể được ăn chung với sản phẩm Chúng đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ để ngăn chặn sự di chuyển của độ ẩm, ví dụ như việc phủ wax lên cam và chanh đã được thực hiện tại Trung Quốc trong thế kỷ 12 và 13, hoặc để tạo ra bề mặt bóng mượt với mục đích thẩm mỹ (Kester và cộng sự, 1986; Guilbert và cộng sự, 1995;Janjarasskul và cộng sự, 2010) Với mục tiêu cải thiện chất lượng (cấu trúc, hương vị, và ngoại hình, trong số các yếu tố khác), lớp phủ ăn được đã được áp dụng cho nhiều loại thực phẩm như các sản phẩm mận (Eum và cộng sự, 2009), mơ (Yurdugul, 2005), táo (Lee và cộng sự, 2003; Rojas-Grau và cộng sự, 2008; Mehyar và cộng sự 2011), quả mâm xôi (Duan và cộng sự, 2011), thịt tươi (Antoniewski và cộng sự, 2007), file cá basa (Ou và cộng sự, 2002), và bánh cá hồi (Lopez-Caballero và cộng sự, 2005).

Oliveira và cộng sự (2022) làm về các màng tinh bột sắn dây (Cassava starch) bổ sung tinh dầu xả, tinh dầu gừng hoặc tinh dầu chanh nhằm đánh giá hệ vi sinh vật ở vỏ trứng và chất lượng bên trong trứng sau khi phủ bằng màng sinh học tinh bột sắn được làm bằng các loại tinh dầu khác nhau trong 35 ngày bảo quản ở 20 0 C Trứng sau khi được bọc màng được phân loại chất lượng AA (ngày thứ 28) và chất lượng A (ngày thứ 35) Ngoài ra, hệ vi sinh vật trên vỏ trứng luôn ở mức thấp trong suốt quá trình bảo quản (Oliveira và cộng sự, 2022) Do đó, màng phủ này hứa hẹn có thể thay thế hoặc bù trừ cho tủ lạnh. Homsaard và cộng sự (2020) nghiên cứu lớp màng phủ để bảo toàn chất lượng bên trong của trứng bằng cách trộn tinh bột sắn (cassava starch, CS), chất tạo gel và axit béo. Hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) và carboxymethyl cellulose (CMC) được sử dụng làm chất tạo gel Dầu cọ là axit béo Trứng được phủ và không được phủ được đánh giá trong khoảng thời gian 4 tuần ở 28°C bằng màu sắc lòng đỏ, độ giảm khối lượng, độ pH của lòng trắng và giá trị Haugh Chất lượng của trứng không được phủ thì lớp vỏ sẽ đi từ loại AA xuống loại B sau 3 tuần Lớp phủ tối ưu là 6/1/3 w/v% (CS/CMC/dầu cọ) Góc tiếp xúc, độ hòa tan và độ trương nở trong nước của lớp phủ cho thấy sự cải thiện về khả năng chống nước bằng cách bổ sung CMC và PO Tỷ lệ giảm khối lượng của trứng được bọc thấp hơn 4,9% so với trứng không được bọc (6,5%) sau 4 tuần Lớp phủ CS/CMC/dầu cọ kéo dài đáng kể thời hạn sử dụng của trứng nhờ khả năng tương thích cao và khả năng chống nước của CMC cũng như đặc tính kỵ nước của dầu cọ (Homsaard và cộng sự, 2020).

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nguyên liệu

3.1.1 Tinh bột sắn dây ( Cassava starch )

Hình 3.1.Tinh bột sắn dây

Tinh bột sắn dây được sử dụng trong nghiên cứu này là sản phẩm của công ty TNHH Sản xuất thương mại dịch vụ Nhất Trí có trụ sở ở số 2 Đô Đốc Long, phường Tân Quý, quận Tân Phú, thành phố Hồ Chí Minh.

Bột sắn dây là phần tinh bột của củ sắn dây, có màu trắng và hương thơm đặc trưng Khi n ấu chín bột sắn dây sẽ chuyển sang thể chất dính.

Hàm lượng chất dinh dưỡng có trong 1/4 cốc (tương ứng 35g) bột sắn dây mà nhà sản xuất cung cấp là:

Bảng 3.1.Thành phần dinh dưỡng của bột sắn dây

130 calo 0g chất béo 0g protein 31g tinh bột 2g chất xơ 2% kali 1,5% canxi

Trong nghiên cứu này sử dụng bột Gelatine Ewald của Đức có địa chỉ: 5F., No.30, Ln.54, Jhongjheng Rd., Sindian Dist., New Taipei City 23146, Taiwan.

Trong nghiên cứu này sử dụng Glycerol có độ tinh khiết 99% của Công ty CP bột giặt và hoá chất Đức Giang có địa chỉ: số 18/44 Phố Đức Giang, Phường Thượng Thanh, Quận Long Biên, Hà Nội.

Trong nghiên cứu này sử dụng Sorbitol của hãng Biobomei với độ tinh khiết ≥ 98%

Trong nghiên cứu này sử dụng bột Kali sorbate Nippon Gohsei của Nhật có địa chỉ: 2-8-1 Yaesu, Chuo-ku Tokyo 104, Japan.

Trong nghiên cứu này sử dụng Canxi clorua có độ tinh khiết ≥ 96% của XilongScientific Co., Ltd có địa chỉ: No.2 Xilong Middle Street, Chaoshan Road, Shantou, China.

Sơ đồ quy trình nghiên cứu

Hình 3.7.Sơ đồ quy trình nghiên cứu đề tài

Tổng quan về trứng gà tươi Tổng quan về màng ăn được Tổng quan về các vật liệu cấu tạo màng (cassava starch, gelatin, chất hóa dẻo, kali sorbate)

Khảo sát ảnh hưởng của gelatin ở các nồng độ khác nhau (0%, 0.25%,

0.5%, 0.75%, 1%) ảnh hưởng đến tính chất của màng tinh bột sắn.

- Khảo sát độ mất khối lượng (%), đơn vị Haugh, chỉ số lòng đỏ trứng 9%) của trứng qua mỗi tuần

Công thức tốt nhất được chọn sẽ tiến hành bao phủ trên bề mặt trứng gà tươi, bảo quản trong 4 tuần

Khảo sát tính chất màng bằng các phương pháp lưu biến (dung dịch màng) và phương pháp vật lý.

Tính toán, xử lý số liệu nhằm tìm ra công thức phù hợp để bảo quản trứng gà.

Khảo sát ảnh hưởng của sorbtiol ở các nồng độ khác nhau (1%, 2%, 3%,

4%) đến tính chất của màng tinh bột sắn và nồng độ gelatin được chọn.

Khảo sát tính chất màng bằng các phương pháp lưu biến (dung dịch màng) và phương pháp vật lý.

Tính toán, xử lý số liệu nhằm tìm ra công thức phù hợp để bảo quản trứng gà.

Khảo sát ảnh hưởng của glycerol ở các nồng độ khác nhau (0.25%, 0.5%,

0.75%, 1%) đến tính chất của màng tinh bột sắn và nồng độ gelatin, sorbitol được chọn.

Khảo sát tính chất màng bằng các phương pháp lưu biến (dung dịch màng) và phương pháp vật lý.

Tính toán, xử lý số liệu nhằm tìm ra công thức phù hợp để bảo quản trứng gà.

Quy trình chuẩn bị màng

3.3.1 Sơ đồ quy trình chuẩn bị màng

Dung dịch tinh bột Nước

Hỗn hợp dung dịch đồng nhất Để khô (30 ± 2 o C, 72 giờ) Đổ khuôn Để nguội ở nhiệt độ phòng

Hình 3.8.Sơ đồ quy trình chuẩn bị màng ăn được từ cassava starch

- Mục đích: Pha tinh bột sắn dây ở thể rắn sang dạng dung dịch để chuẩn bị cho quá trình hồ hoá tinh bột.

- Cách thực hiện: Cân tinh bột vào cốc becker và cho lượng nước vừa đủ để hoà tan đều tinh bột thành dạng dung dịch có màu trắng đục.

- Mục đích: Quá trình hồ hoá dẫn đến sự trương nở và phá vỡ hạt cũng như hòa tan các phân tử amylose khỏi hạt tinh bột.

- Cách thực hiện: Dung dịch tinh bột sắn được hồ hóa bằng cách đun nóng ở nhiệt độ

85 o C, trong thời gian 15 phút Dung dịch tinh bột sắn dây sau khi hồ hoá từ màu trắng đục sẽ chuyển sang trong.

- Mục đích: Làm các nguyên liệu hòa tan vào nhau, tạo hỗn hợp đồng nhất giữa các thành phần: glycerol, sorbitol, kali sorbate, gelatin và hỗn hợp tinh bột.

Gelatin được hoà tan và khuấy đều trong nước ở nhiệt độ 70 o C bằng cách đun cách thủy.

Sorbitol và kali sorbate được hoà tan và khuấy đều trong nước cất.

Cho lần lượt các dung dịch gelatin, sorbitol, kali sorbate, glycerol vào hỗn hợp dung dịch tinh bột đã được hồ hoá Sau đó khuấy đều hỗn hợp các thành phần ở nhiệt độ

- Mục đích: Chuẩn bị cho quá trình đổ khuôn.

- Cách thực hiện: Cho hỗn hợp dung dịch tạo màng để nguội ở nhiệt độ 30oC±2 trong thời gian 30 phút.

- Mục đích: Tạo hình dáng cho màng.

- Cách thực hiện: Sau khi hỗn hợp tạo màng nguội, tiến hành đổ vào khuôn hình chữ nhật có kích thước 20x25x6 cm ở nhiệt độ 30 o C±2.

- Mục đích: Để loại bỏ nước hoặc các chất lỏng khác từ hỗn hợp dung dịch màng để tạo thành sản phẩm hoàn chỉnh.

- Cách thực hiện: Để các khay màng hình chữ nhật vào một vị trí cố định ở nhiệt độ phòng 33 ± 2 o C trong khoảng thời gian 3 ngày.

Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Tính chất lưu biến của dung dịch màng

Lưu biến nghiên cứu về dòng chảy và sự biến dạng của các chất trong quá trình chế biến và xử lý thực phẩm (Singh và cộng sự, 2017) Các đặc tính độ nhớt thường dựa trên ứng suất (lực trên diện tích) và biến dạng (biến dạng trên chiều dài) Mối quan hệ giữa ứng suất và biến dạng được phân tích để tính toán modulus tổn thất, modulus lưu trữ và độ nhớt của dung dịch (Mandala, 2012).

Phương pháp đo lưu biến của dung dịch màng được thực hiện theo nghiên cứu của Singh và cộng sự (2017) Một phép đo lưu biến dao động biên độ nhỏ đã được thực hiện cho màng tinh bột bằng máy đo lưu biến Haake RheoStress 1 (công ty Thermo Fisher Scientific, Úc) Kớch thước khoảng cỏch được đặt ở mức 1000 àm Biến dạng và tần số được đặt tương ứng ở mức 2% và 10 Hz cho tất cả các phương pháp Các đặc tính lưu biến động, chẳng hạn như mô đun lưu trữ (G', storage modulus) và mô đun tổn thất (G'', loss modulus) đã được xác định cho tinh bột Để đo tần số quét, các mẫu dung dịch màng tinh bột sắn được chuẩn bị, sau đó đun nóng hồ hóa tinh bột ở 85°C trong 15 phút Mẫu được để nguội ở nhiệt độ phòng và được cho vào máy đo lưu biến Các thử nghiệm quét tần số từ 0.01624 – 2.500 Hz được thực hiện ở 25°C Mô đun lưu trữ (G') và mô đun tổn thất (G'') được tính ở 25°C (Singh và cộng sự, 2017). Độ nhớt của dung dịch được xác định bằng phương pháp được mô tả bởi Park và cộng sự với những sửa đổi thích hợp (Park và cộng sự, 2004) Dung dịch màng tinh bột sắn được đo liên tục từ 1 đến 1000s −1 Để mô tả sự thay đổi đặc tính lưu biến của các mẫu trong điều kiện đo ổn định, dữ liệu được khớp với mô hình Herschel-Bulkley: τ = τo+ Kɣ̇ n (3.1) η = (τo/ ɣ̇) + Kɣ̇ n - 1 (3.2)

Trong đó: τ: Ứng suất trượt - lực tác dụng với mẫu theo phương tiếp tuyến (Pa). τo: Ứng suất ngưỡng - ứng suất nhỏ nhất tác động lên mẫu để tạo dòng chảy (Pa). K: Chỉ số độ nhớt - sự thay đổi độ nhớt của chất lỏng theo nhiệt độ (Pa.s n ). ɣ̇: Tốc độ trượt (1/s). n: Chỉ số đặc tính chảy (không có thứ nguyên) - chỉ số đường cong cho tính chất của chất lỏng ở tốc độ trượt khác 0. η: Độ nhớt biểu kiến (Pa.s).

Phần mềm Phân tích dữ liệu lưu biến kế (phiên bản VI.1.76) đã được sử dụng để thu thập dữ liệu thực nghiệm và tính toán modulus lưu trữ (G') và modulus tổn thất (G'') (Singh và cộng sự, 2017).

Hình 3.9.Thiết bị đo lưu biến

3.4.2 Tính chất vật lý của màng

3.4.2.1 Xác định khả năng hấp thụ nước của màng

Khả năng trương nở thể hiện khả năng hấp thụ nước của vật liệu ở điều kiện nhiệt độ và độ ẩm tương đối được tiến hành theo tiêu chuẩn ASTM D 570-98 (1998) Sự hấp thụ nước được xác định theo phương pháp của Martelli và cộng sự (2006) Màng sau khi được bảo ôn 48 giờ trong môi trường NaCl (RH 75%, 32±2 o C) sau đó lớp phim được cắt thành cùng kích thước 5x5cm và đặt trong nước cất trong vòng 24 giờ Sau đó, lớp phim được sấy khô (50 o C, 24 giờ) và cân lại lần thứ hai Tính toán khả năng hấp thụ nước của lớp phim bằng cách sử dụng công thức sau:

Trong đó: W là sự hấp thụ nước của lớp phim; m là khối lượng của lớp phim sau khi ngâm trong nước trong 24 giờ (g); molà khối lượng của lớp phim sau khi sấy khô (g)

3.4.2.2 Độ trong suốt của lớp phim Độ trong suốt của lớp phim được xác định bằng cách đo lượng sáng được truyền qua lớp phim bằng một máy phổ UV-Vis (Halo Vis 20, Mỹ) Màng sau khi được cân bằng ẩm (48 tiếng ở môi trường NaCl 75% RH và 32±2 o C) được cắt thành các hình chữ nhật có kích thước 50x10 mm Sau đó màng được đặt thẳng đứng trong các khe đặt mẫu trong máy đo quang phổ và được quét độ truyền suốt (T%) ở bước sóng 650 nm Cuvet thủy tinh chứa nước cất được sử dụng làm mẫu đối chứng Thí nghiệm được lặp lại 3 lần.

3.4.2.3 Xác định hoạt độ nước của màng (a w )

Hoạt độ nước trong màng được xác định chính xác bằng cách đặt màng đã được cân bằng ẩm (48 tiếng ở môi trường NaCl 75% RH và 32±2 o C), sau đó màng được cắt thành hình vuông có kích thước 30x30 mm vào buồng của thiết bị Novasina (tham khảo TH- 2/RTD-33/BS, Defensor France, Neuilly-sur-Marne) Kết quả thu được tương ứng với RH chính xác được chỉ định cho mỗi phép đo.

Hình 3.10.Máy đo hoạt độ nước

3.4.2.4 Xác định độ dày của màng Độ dày của màng được đo bằng kính hiển vi kỹ thuật số (Mitutoyo Manufacturing

Co Ltd., Nhật Bản, độ nhạy ẳ 0,001 mm) tại 9 vị trớ ngẫu nhiờn trờn màng, sau đú được ứng dụng tính toán WVP và các thử nghiệm độ bền kéo Mẫu được kiểm tra ở độ phóng đại x100 so với kích thước ban đầu của chúng (Candra và cộng sự, 2021) Sau khi đo WVP, màng được cắt thành hình chữ nhật với kích thước 30x10 mm được cố định bằng 2 phiến kính và dùng kính hiển vi để chụp mặt cắt ngang của màng Thí nghiệm được lặp lại nhiều lần ở mỗi vị trí khác nhau của màng Tính chất cơ học của WVP được tính toán dựa trên độ dày trung bình của màng (Turhan và cộng sự, 2004).

Vị trí cố định màng Phiến kính

Hình 3.11.Mô phỏng cách đo độ dày màng

3.4.2.5 Xác định khả năng truyền hơi nước (Water vapour permeability)

WVP của màng được xác định bằng trọng lượng ở 35 ± 1 o C bằng cách sử dụng quy trình ASTM E96-80 (ASTM, 1983) đã được sửa đổi Màng sau khi được cân bằng ẩm trong môi trường dung dịch muối bão hòa NaCl (môi trường RH 75% ở 32±2˚C) được cắt thành các hình chữ nhật có kích thước 30x30 cm (Vásconez et al., 2009b) nhằm mục đích đo WVP của màng Màng thử nghiệm được bọc vào đĩa thủy tinh chứa canxi clorua khan (Merck, Darmstadt, Đức), 34 ± 1% RH, và đĩa được đặt trong bình hút ẩm duy trì ở 35±5%

RH (Merck, Darmstadt, Đức) Hơi nước truyền qua màng và được chất hút ẩm hấp thụ được xác định bằng cách đo độ tăng khối lượng màng WVP được tính toán từ phương trình sau:

Với: trong đó WVP tính bằng gmm/m -2 Pah, x là độ dày màng (mm), A là diện tích tiếp xúc của màng (m 2 ), ΔP là chênh lệch áp suất hơi nước trên màng (Pa), và C là độ tăng trọng lượng của màng (g), chính xác đến 0,0001g theo thời gian Nói chung, bảy lần cân được thực hiện trong 7 giờ Mỗi loại màng được lặp lại 3 lần (Nazan Turhan và Şahbaz, 2004).

3.4.2.6 Xác định tính chất cơ học của màng (Texture profile analyzer-TPA)

Thử nghiệm TPA, còn được biết đến là thử nghiệm “two-bite”, được thực hiện để mô phỏng hoạt động của việc nhai thức ăn trong miệng.

Máy phân tích kết trúc CT3 (Ametek Brookfield, Mỹ) được sử dụng để đo các tính chất cơ học của lớp phim, bao gồm độ bền kéo (MPa) và độ dãn khi gãy (E%).

Các thử nghiệm đâm thủng được thực hiện theo phương pháp của Gontard và cộng sự (1992) Màng sau khi được cân bằng ẩm ở 32±2˚C trong 48 giờ trong môi trường dung dịch muối bão hòa NaCl (môi trường RH 75% ở 32±2˚C) được cắt thành các hình chữ nhật có kích thước 30x30 cm Sự đâm thủng được thực hiện bằng cách sử dụng một đầu tròn với đường kính là 4mm (TA-MTP4R) và tốc độ là 1mm/s, được lắp đặt vuông góc với mẫu. Giá trị lực (N) tối đa tại điểm đâm được ghi lại Mỗi thí nghiệm được lặp lại 6 lần (Gontard và cộng sự, 1992).

Bảng 3.2.Thông số thiết lập đo độ đâm xuyên màng

Loại thử nghiệm TPALực tác động 0.01N

Tốc độ 1mm/s Đầu dò TA-MTP4R

Vật cố định TA-BT-KIT

Hình 3.12.Máy đo độ đâm xuyên của màng

Thử nghiệm độ bền kéo (tensile strength) và độ dãn khi gãy (elongation at break, E%) được thực hiện theo mô tả sau đây (Wu và cộng sự, 2009) Mỗi mẫu phim được cắt thành kích thước chiều dài x chiều rộng là 10 mm × 50 mm và gắn giữa hai đầu kẹp của thiết bị Khoảng cách ban đầu giữa hai kẹp là 20mm, đầu đo di chuyển với tốc độ 1mm/s cho đến khi mẫu bị gãy hoàn toàn (Wu và cộng sự, 2009).

Bảng 3.3.Thông số thiết lập đo độ giãn dài của màng

Loại thử nghiệm Tension Lực tác động 0.01N

Tốc độ 1mm/s Đầu dò NƠNE

Vật cố định TA-RCA

Hình 3.13.Máy đo độ giãn dài của màng

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Đánh giá ảnh hưởng của gelatin ở các nồng độ khác nhau đến màng tinh bột sắn

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của các nồng độ gelatin khác nhau (0%, 0.25%, 5%, 0.75%, 1%) được bổ sung vào màng chứa 4% tinh bột sắn và 1% phụ gia kháng khuẩn kali sorbate Sự ảnh hưởng của gelatin đến màng được đo lường và tính toán bằng các phương pháp đo lưu biến, vật lý và cơ học.

4.1.1 Tính lưu biến của màng Để áp dụng lớp phủ dạng lỏng trực tiếp lên sản phẩm thực phẩm bằng cách nhúng, quét hoặc phun, cần có dữ liệu chính xác về đặc tính lưu biến của chất phân tán tạo màng (Peressini và cộng sự, 2003) Trong thí nghiệm này, tinh bột sắn được hồ hóa ở nhiệt độ

85 o C trong 15 phút cho đến khi dịch hồ hóa trong suốt, không bị vẫn đục Trong quá trình hồ hóa tinh bột do nhiệt và lực cắt, ba hiện tượng khác nhau xảy ra liên tiếp: sự phân mảnh các hạt tinh bột, sự phân cắt liên kết hydro giữa các phân tử tinh bột dẫn đến mất độ kết tinh và sự khử polyme một phần của phân tử tinh bột (Taghizadeh và cộng sự, 2013). Trong quá trình xử lý nhiệt này, người ta quan sát thấy sự thay đổi rất đáng kể về độ nhớt biểu kiến (Bertuzzi và cộng sự, 2007) Quá trình hồ hóa gây ra sự gia tăng độ nhớt do những thay đổi về cấu trúc như sự trương nở không thể đảo ngược của các hạt tinh bột, sự tan chảy của các tinh thể và sự thẩm thấu của các thành phần hạt tinh bột (chủ yếu là amylose) Khi sự trương nở đạt đến mức tối đa, sự vỡ hạt bắt đầu, liên quan đến sự giảm độ nhớt, có thể bị ảnh hưởng dưới tác động của ứng suất cắt lớn (Lagarrigue và cộng sự, 2001; Li và cộng sự, 2001). Ở hình 4.1, khi nồng độ gelatin tăng dần thì độ nhớt biểu kiến cũng tăng, do gelatin có trọng lượng phân tử tương đối cao hơn so với tinh bột sắn dây Nồng độ gelatin 1% có độ nhớt cao nhất so với các mẫu màng ở các nồng độ khác và giảm dần khi mẫu chỉ còn tinh bột sắn (4%) Việc tăng gelatin làm tăng trọng lượng phân tử tổng thể của dung dịch màng dẫn đến độ nhớt cao (Zandi và cộng sự, 2007) Sự tăng nồng độ gelatin làm tăng độ nhớt của dung dịch màng do khả năng liên kết ngang giữa các phân tử của gelatin (Sancakli và cộng sự, 2021) Điều này đúng với nghiên cứu của Sancakli và cộng sự (2021) trong việc bổ sung gelaitn ở các nồng độ tăng dần từ 1% đến 10% cho thấy được khi nồng độ gelatin tăng dần độ nhớt của dung dịch màng cũng tăng dần, mẫu dung dịch màng bổ sung 10% gelatin có độ nhớt cao nhất (Sancakli và cộng sự, 2021).

Dựa vào Hình 4.2, cho thấy rằng các dung dịch màng khi bổ sung nồng độ gelatin thì ứng suất trượt (τ) của dung dịch màng tăng theo tốc độ cắt Ứng suất trượt (τ) của nồng độ gelatin 1% là cao nhất, cuối cùng ứng suất trượt thấp nhất là dung dịch chỉ có tinh bột sắn (4%) Nhìn vào Bảng 4.1 cho thấy nồng độ gelatin tăng, ứng suất ngưỡng (τo) tăng từ 0.1083Pa đến 0.1729Pa.

Chỉ số độ nhớt (K), chỉ số đặc tính chảy (n), và ứng suất ngưỡng (τo) được tính toán dựa trên mô hình Herschel-Bulkley (Bảng 4.1) Dữ liệu phù hợp với hệ số tương quan R 2 cao từ 0.9786 đến 0.9949 Chỉ số độ nhớt (K) được sử dụng để mô tả các thông số về đặc tính độ nhớt của chất lỏng Chỉ số độ nhớt (K) tăng dần khi bổ sung hàm lượng gelatin tăng từ 0.0150 đến 0.0285Pa.s n

Hình 4.1.Đường cong độ nhớt biểu kiến (η) của các nồng độ gelatin khác nhau trong màng tinh bột sắn (4%)

Hình 4.2.Đường cong ứng suất trượt (τ) của các nồng độ gelatin khác nhau trong màng tinh bột sắn (4%) Bảng 4.1 Các thông số của mô hình Herschel - Bulkley (τ o , K, n) của màng tinh bột sắn bổ sung gelatin ở các nồng độ khác nhau

Bảng 4.2 các thông số modulus lưu trữ (G’), modulus tổn thất (G’’) không có sự khác biệt đáng kể giữa các mẫu màng bổ sung gelatin ở các nồng độ khác nhau Khi tăng tần số quét thì modulus lưu trữ (G’) có giá trị lớn hơn modulus tổn thất (G’’) ở các mẫu màng, điều này cho thấy khi bổ sung gelatin thể hiện độ đàn hồi cao, độ nhớt thấp hơn (Wang và cộng sự, 2011).

Hình 4.3.Đường cong modulus lưu trữ (G’, mPa) theo tần số quét (f, Hz) của các nồng độ gelatin khác nhau trong màng tinh bột sắn (4%)

Hình 4.4.Đường cong modulus tổn thất (G”, mPa) theo tần số quét (f, Hz) của các nồng độ gelatin khác nhau trong màng tinh bột sắn (4%) Bảng 4.2.Các thông số modulus lưu trữ (G’), modulus tổn thất (G”), độ nhớt biểu kiến

4.1.2 Tính chất vật lý, tính chất cơ học của màng

Bảng 4.3 cho thấy khả năng hấp thụ nước, độ truyền sáng, hoạt độ nước (aw), độ dày màng, khả năng truyền hơi nước (WVP) của màng tinh bột sắn có sự khác biệt giữa các mẫu bổ sung gelatin ở các nồng độ khác nhau.

Về khả năng hấp thụ nước của màng, mẫu cao nhất là mẫu màng bổ sung gelatin 1%, thấp nhất là mẫu bổ sung gelatin 0% Gelatin khi bổ sung vào màng có khả năng làm giảm sự chuyển ẩm vì nhóm hydroxyl (O-H) và nhóm amide (N-H) của gelatin có thể hình thành liên kết hydro mạnh với các nhóm hydroxyl trên tinh bột sắn (Soares và cộng sự, 2005)

Về khả năng truyền sáng của màng, đối với mẫu bổ sung 0.25% gelatin thì không có sự khác biệt so với mẫu không bổ sung gelatin Nồng độ gelatin tăng dần thì khả năng truyền sáng của màng giảm dần Giá trị của độ truyền sáng (T%) càng cao thì độ hấp thụ ánh sáng càng cao (Al-Hassan và cộng sự, 2012).

Hoạt độ nước đối với mẫu bổ sung 0.25% gelatin thì không có sự khác biệt so với mẫu không bổ sung gelatin Gelatin có thể liên kết với nước do cấu trúc protein của nó có chứa các axit amin ưa nước (Nur Hanani và cộng sự, 2014) Nồng độ gelatin ở các mẫu tăng thì hoạt độ nước tăng. Độ dày của màng tăng vì khi bổ sung gelatin làm tăng tổng chất rắn hoà tan của dung dịch tạo màng Đối với mẫu màng bổ sung 0.5% và 0.75% gelatin thì không có sự khác biệt rõ rệt về độ dày của màng Gelatin được biết như là chất tạo màng trong, dẻo, bền và không thấm oxy khi kết hợp với các chất hoá dẻo (Gennadios và cộng sự, 1996). Pranoto và cộng sự (2007) đã tìm thấy trong màng chứa hỗn hợp gelatin cá và gellan hoặc k-carragreenan tạo ra vết nứt ngẫu nhiên không liên tục trên bề mặt màng.

Khả năng truyền hơi nước (WVP) của màng là một yếu tố quan trọng để ước tính thời hạn sử dụng của sản phẩm, vì nước có thể truyền từ môi trường bên trong hoặc bên ngoài qua màng, dẫn đến suy giảm chất lượng và thời hạn sử dụng của sản phẩm (Kanatt và cộng sự, 2012) Khả năng truyền hơi nước của màng (WVP) đối với mẫu bổ sung0.25% gelatin thì không có sự khác biệt so với mẫu không bổ sung Bên cạnh đó, mẫu bổ sung 0.5% và 0.75% cũng không có sự khác biệt đáng kể về khả năng truyền hơi nước.Các số liệu cho thấy nồng độ gelatin càng cao thì khả năng truyền hơi nước của màng càng giảm Gelatin có tính chất kỵ nước do trong cấu trúc có chứa một số axit amin kỵ nước (Soo và cộng sự, 2018) Điều này trái ngược với nghiên cứu của Jongjareonrak và cộng sự (2006) đã báo cáo rằng khả năng truyền hơi nước cao hơn ở màng chứa hàm lượng gelatin cao Việc thêm gelatin vào màng sẽ dẫn đến việc tương tác với các chuỗi tinh bột, phá vỡ mạng lưới các liên kết hydro giữa các chuỗi tinh bột còn nguyên vẹn McHugh và cộng sự (1993) đã báo cáo rằng vì gelatin chứa nhiều loại axit amin ưa nước nên màng có lượng protein và độ dày cao hơn có thể hấp thụ nhiều phân tử nước từ môi trường.

Mẫu màng bổ sung gelatin 0.25% về độ truyền sáng (T%), hoạt độ nước (aw) và khả năng truyền hơi nước (WVP) thì không có sự khác biệt đáng kể so với mẫu màng không bổ sung gelatin.

Bảng 4.3.Khả năng hấp thụ nước, độ truyền suốt, hoạt độ nước (a w ), độ dày màng, khả năng truyền hơi nước (WVP) của màng tinh bột sắn

Khả năng hấp thụ nước Độ truyền suốt (T%)

Hoạt độ nước (aw) Độ dày màng (μm)

Gelatin 0% 4.49±0.21 e 58.67±1.85 a 0.37±0.01 c 99.81±0.55 d 11.28±0.24 a Gelatin 0.25% 6.06±0.18 d 55.73±1.43 a 0.38±0.01 c 117.04±3.60 c 11.40±0.37 a Gelatin 0.5% 6.50±0.13 c 48.60±1.78 b 0.43±0.01 b 157.87±1.47 b 9.14±0.11 b Gelatin 0.75% 6.98±0.02 b 43.07±0.47 c 0.45±0.01 a,b 163.99±0.97 b 8.77±0.13 b Gelatin 1% 7.46±0.19 a 39.23±1.33 d 0.48±0.01 a 181.67±5.00 a 8.19±0.07 c

*Các giá trị trong bảng biểu thị giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn Các giá trị có ký hiệu khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có nghĩa về mặt thống kê (p < 0.05).

Đánh giá ảnh hưởng của sorbitol ở các nồng độ khác nhau đến màng tinh bột sắn

Qua việc nghiên cứu và thực hiện các phương pháp tính toán và đo lường, chúng tôi tìm ra nồng độ gelatin phù hợp nhất với các thông số phù hợp với tính chất của màng tinh bột sắn Tuy nhiên, với công thức màng chỉ có thành phần nguyên liệu là tinh bột sắn và gelatin khiến cho màng không có tính dẻo, giòn và dễ gãy, không phù hợp trong việc bao phủ xung quanh bề mặt của trứng gà Vì vậy, chúng tôi lựa chọn bổ sung thêm chất hóa dẻo sorbitol nhằm mục đích giúp cho màng có tính dẻo, độ bám dính tốt trên bề mặt của quả trứng Ở đây, chúng tôi nghiên cứu bổ sung thành phần tinh bột sắn (4%), gelatin (0.5%), sorbitol với các nồng độ khác nhau (1%, 2%, 3%, 4%) và kali sorbate (1%) trong 500g nước cất Các tính chất của màng sẽ được đo đạc lại với các phương pháp tương tự.

4.2.1 Tính chất lưu biến của màng

Amylose chịu trách nhiệm cho khả năng tạo màng của màng tinh bột Khi không có chất hóa dẻo, màng làm từ tinh bột hoặc amylose sẽ giòn Việc bổ sung chất hóa dẻo vào màng ăn được là cần thiết để khắc phục tình trạng màng giòn do lực liên phân tử lớn gây ra, do đó cải thiện tính linh hoạt và khả năng kéo dài của màng (Koskinen và cộng sự, 1996). Chất hóa dẻo kéo dài, pha loãng và làm mềm cấu trúc, tăng tính linh động của màng tinh bột (Bertuzzi và cộng sự, 2007).

Như có thể thấy mỗi quan hệ giữa độ nhớt và tốc độ cắt của dung dịch màng có bổ sung thêm sorbitol ở các nồng độ khác nhau đều có xu hướng giảm dần khi tốc độ cắt tăng được thể hiện trong Hình 4.5, điều này cho thấy rằng tất cả các mẫu dung dịch màng đều biểu hiện hành vi phi Newton (Fan và cộng sự, 2022) Sự xuất hiện của đặc tính này là do sự phá hủy tốc độ cao của cấu trúc giữa các phân tử khiến các phân tử không thể kết hợp lại trong một khoảng thời gian ngắn vì vậy độ nhớt giảm theo (Sun và cộng sự, 2018) Ở thí nghiệm này, khi tăng nồng độ sorbitol từ 1% đến 4%, độ nhớt của dung dịch màng ở nồng độ sorbitol 4% được cho thấy là cao nhất, tiếp đến là nồng độ sorbitol 3%, sorbitol 2% và cuối cùng là 1% Điều này tương tự như báo cáo của Cao và cộng sự (2018), độ nhớt của màng cassia gum có chứa hàm lượng glycerol và sorbitol cao thể hiện độ nhớt tăng do sự tương tác của chúng với các phân tử cassia gum chiếm ưu thế, làm giảm liên kết chéo giữa các phân tử cassia gum, do đó làm giảm tính di động của phân tử và tăng độ nhớt của dung dịch tạo màng (Cao và cộng sự, 2018).

Dựa vào Hình 4.6, cho thấy rằng các dung dịch màng khi bổ sung nồng độ sorbitol thì ứng suất trượt (τ) của dung dịch màng tăng theo tốc độ cắt Ứng suất trượt (τ) của nồng độ sorbitol 4% là cao nhất, kế đến là nồng độ sorbitol 2%, 3% và thấp nhất là 1% Nhìn vào Bảng 4.5 cho thấy nồng độ sorbitol tăng, ứng suất ngưỡng (τo) tăng từ 0.2961Pa đến 1.0212Pa Ứng suất ngưỡng (τo) được định nghĩa là ứng suất nhỏ nhất tác động lên mẫu để tạo dòng chảy Khi ứng suất bên ngoài thấp hơn ứng suất ngưỡng, vật liệu biến dạng đàn hồi và hoạt động như một chất rắn đàn hồi, và khi ứng suất bên ngoài lớn hơn ứng suất ngưỡng, dung dịch bắt đầu chảy và hoạt động như một chất lỏng nhớt (Fan và cộng sự, 2022) Ứng suất ngưỡng của các mẫu dung dịch nhìn thấy tăng dần trong cùng một môi trường phân tán là tinh bột sắn (4%) và gelatin (0.5%) Điều này tương tự như nghiên cứu của Fan và cộng sự (2018), khi tăng nồng độ chất làm dày thorn bean gum trong tinh bột bắp thì ứng suất ngưỡng của dung dịch tăng và theo tác giả ứng suất ngưỡng của dung dịch có liên quan đến nồng độ chất làm đặc ( Fan và cộng sự, 2018).

Chỉ số độ nhớt (K), chỉ số đặc tính chảy (n), và ứng suất ngưỡng (τo) được tính toán dựa trên mô hình Herschel-Bulkley (Bảng 4.5) Dữ liệu phù hợp với hệ số tương quan R 2 cao từ 0.9905 đến 0.9968 Chỉ số độ nhớt (K) được sử dụng để mô tả các thông số về đặc tính độ nhớt của chất lỏng Chỉ số độ nhớt (K) tăng dần khi bổ sung hàm lượng sorbitol tăng dần từ 0.2961 đến 1.0212Pa.s n Điều này cho thấy rằng khi nồng độ chất hóa dẻo sorbitol tăng lên, dung dịch mẫu màng sẽ có độ nhớt tăng dần khi tăng nồng độ sorbitol, chỉ số độ nhớt lúc này phụ thuộc vào nồng độ phần trăm khối lượng của chất hóa dẻo, điều này phù hợp với nghiên cứu của Moghal và cộng sự (2021) (Fan và cộng sự, 2022; Moghal và cộng sự, 2021).

Chỉ số đặc tính chảy (n) tăng dần từ 0.5996 đến 0.7346 khi tăng nồng độ sorbitol dựa vào mô hình Herschel-Bulkley (Bảng 4.5) Tất cả chỉ số n đều có giá trị nhỏ hơn 1 (n≠1) cho thấy rằng tất cả các mẫu đều có tính chất phi Newton, mẫu dung dịch có đặc tính phi Newton (n≠1) hay đặc tính Newton (n=1) phụ thuộc vào hàm lượng chất hóa dẻo glycerol hoặc sorbitol được thêm vào dung dịch màng (Silva-Weisst và cộng sự, 2013) Giá trị n nhỏ hơn 1 cho biết chất lỏng đang bị làm loãng; giá trị n lớn hơn 1 cho biết chất lỏng đang bị đặc lại (Cao và cộng sự, 2018) Như được liệt kê trong Bảng 4.5, giá trị n cho tất cả các dung dịch tạo màng đều nhỏ hơn 1, cho biết các dung dịch thực sự là chất lỏng phi Newton ở tốc độ cắt cao (Cao và cộng sự, 2018) Điều này đúng với nghiên cứu của Cao và cộng sự (2018) về chỉ số đặc tính chảy (n) tăng khi bổ sung thêm hàm lượng chất hóa dẻo glycerol hoặc sorbitol trong quá trình tạo dung dịch màng cassia gum (Cao và cộng sự, 2018).

Hình 4.5.Đường cong độ nhớt biểu kiến (η) của các nồng độ sorbitol khác nhau trong màng tinh bột sắn (4%), gelatin (0.5%)

Hình 4.6.Đường cong ứng suất trượt (τ) của các nồng độ sorbtiol khác nhau trong màng tinh bột sắn (4%), gelatin (0.5%) Bảng 4.5.Các thông số của mô hình Herschel - Bulkley (τ o , K, n) của màng tinh bột sắn bổ sung sorbitol ở các nồng độ khác nhau

Bảng 4.6 cho thấy các thông số modulus lưu trữ (G’) không có sự khác biệt đáng kể giữa các mẫu màng bổ sung sorbitol ở các nồng độ khác nhau Đối với modulus tổn thất (G’’) thì có sự khác biệt giữa các mẫu, giá trị của mẫu bổ sung 3% sorbitol nằm trong khoảng giữa giá trị của hai mẫu 2% và 4%, giá trị của mẫu bổ sung 2% sorbitol nằm trong khoảng giữa giá trị của hai mẫu 1% và 3% Khi tăng tần số quét thì modulus lưu trữ (G’) có giá trị nhỏ hơn modulus tổn thất (G’’) ở các mẫu màng, điều này cho thấy khi bổ sung sorbitol vào làm cho màng thể hiện độ nhớt trội hơn, độ đàn hồi thấp hơn Việc bổ sung các chất hoá dẻo như glycerol và sorbitol có thể ảnh hưởng đáng kể đến tính chất của màng, chúng sẽ làm giảm modulus lưu trữ, tức là độ đàn hồi của màng và đồng thời làm tăng độ dãn dài của màng (Cuq và cộng sự, 1997).

Hình 4.7.Đường cong modulus lưu trữ (G’, mPa) theo tần số quét (f, Hz) của các nồng độ sorbitol khác nhau trong màng tinh bột sắn (4%)

Hình 4.8.Đường cong modulus tổn thất (G”, mPa) theo tần số quét (f, Hz) của các nồng độ sorbitol khác nhau trong màng tinh bột sắn (4%) Bảng 4.6.Các thông số modulus lưu trữ (G’), modulus tổn thất (G”) của màng ở 25 o C

4.2.2 Tính chất vật lý, tính chất cơ học của màng

Bảng 4.7 cho thấy khả năng hấp thụ nước, độ truyền sáng, hoạt độ nước (aw), độ dày màng, khả năng truyền hơi nước (WVP) của màng tinh bột sắn có sự khác biệt giữa các mẫu bổ sung sorbitol ở các nồng độ khác nhau.

Về khả năng hấp thụ nước của màng, mẫu cao nhất là mẫu màng bổ sung sorbitol 4%, thấp nhất là mẫu bổ sung sorbitol 1% Khi tăng nồng độ sorbitol thì khả năng hấp thụ nước của màng tăng vì sorbitol là loại đường có tính hút ẩm nên có khả năng hút nước Việc sử dụng sorbitol làm chất hoá dẻo sẽ hấp thụ ít nước hơn so với sử dụng glycerol (Sanyang và cộng sự, 2015).

Về khả năng truyền sáng của màng, không có sự khác biệt đáng kể khi bổ sung sorbitol ở nồng độ 1% và 2% Ở nồng độ sorbitol 3% và 4% có sự khác biệt về độ truyền sáng và cao nhất là mẫu màng bổ sung 4% sorbitol Nồng độ sorbitol tăng dần thì độ truyền sáng của màng tăng dần.

Về hoạt độ nước giữa các mẫu bổ sung sorbitol ở các nồng độ khác nhau vẫn có sự khác biệt đáng kể, nồng độ sorbitol tăng thì hoạt độ nước cũng tăng Sorbitol là một polyol có nhiều nhóm hydroxyl nên có tính hút ẩm (Thomazine và cộng sự, 2006) Nó hấp thụ nước và làm tăng hàm lượng nước trong màng, do đó hoạt độ nước tăng. Độ dày của màng bổ sung sorbitol ở các nồng độ khác nhau vẫn có sự khác biệt Tuy nhiên đối với nồng độ 3% và 4% sorbitol thì không thấy sự khác biệt về độ dày giữa hai mẫu Nồng độ sorbitol tăng thì độ dày của màng tăng dần, điều này là do khi tổng chất rắn trong dung dịch màng tăng lên, màng được tạo ra sẽ trở nên dày hơn (Homsaard và cộng sự, 2020).

Bảng 4.7.Khả năng hấp thụ nước, độ truyền suốt, hoạt độ nước (a w ), độ dày màng, khả năng truyền hơi nước (WVP) của màng tinh bột sắn

Khả năng hấp thụ nước Độ truyền suốt (T%)

Hoạt độ nước (aw) Độ dày màng (μm)

*Các giá trị trong bảng biểu thị giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn Các giá trị có ký hiệu khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có nghĩa về mặt thống kê (p < 0.05).

Bảng 4.8 thể hiện lực đâm xuyên tối đa, độ bền kéo (TS), độ giãn dài khi đứt, young’s modulus của màng tinh bột sắn Ở các nồng độ sorbitol khác nhau, lực đâm xuyên tối đa, độ bền kéo (TS), độ giãn dài khi gãy, young’s modulus của các mẫu vẫn có sự khác biệt đáng kể.

Đánh giá ảnh hưởng của glycerol ở các nồng độ khác nhau đến màng tinh bột sắn

Sau khi đã tìm ra công thức với nồng độ sorbitol phù hợp (3%), chúng tôi bổ sung thêm chất hóa dẻo glycerol do đặc tính của sorbitol chưa đủ độ mềm dẻo, đáp ứng được yêu cầu trong việc bọc trứng Vì vậy chúng tôi bổ sung thêm glycerol ở các nồng độ khác nhau (0.25%, 0.5%, 0.75%, 1%) vào công thức màng chứa tinh bột sắn (4%), gelatin (0.5%), sorbitol (3%) và kali sorbate (1%) trong 500g nước cất Khảo sát ảnh hưởng của glycerol bằng các phương pháp tương tự như trên.

4.3.1 Tính chất lưu biến của màng

Chỉ số độ nhớt (K), chỉ số đặc tính chảy (n), và ứng suất ngưỡng (τo) được tính toán dựa trên mô hình Herschel-Bulkley (Bảng 4.9) Dữ liệu phù hợp với hệ số tương quan R 2 cao từ 0.9913 đến 0.9990 Chỉ số độ nhớt (K) được sử dụng để mô tả các thông số về đặc tính độ nhớt của chất lỏng Chỉ số độ nhớt (K) tăng dần khi bổ sung hàm lượng glycerol tăng dần Điều này cho thấy rằng khi bổ sung thêm chất hóa dẻo là glycerol, dung dịch mẫu màng sẽ có độ nhớt tăng dần khi tăng nồng độ glycerol, chỉ số độ nhớt lúc này phụ thuộc vào nồng độ phần trăm khối lượng của chất hóa dẻo.

Chỉ số đặc tính chảy (n) tăng dần từ 0.7519 đến 0.7777 khi tăng nồng độ glycerol dựa vào mô hình Herschel-Bulkley (Bảng 4.9) Tất cả chỉ số n đều có giá trị nhỏ hơn 1 (n≠1) cho thấy rằng tất cả các mẫu đều có tính chất phi Newton, mẫu dung dịch có đặc tính phi Newton (n≠1) hay đặc tính Newton (n=1) phụ thuộc vào hàm lượng chất hóa dẻo glycerol hoặc sorbitol được thêm vào dung dịch màng (Silva-Weisst và cộng sự, 2013). Chỉ số của glycerol cho thấy chúng có tính chất tương tự như sorbitol khi tăng nồng độ thì độ nhớt của glycerol tăng.

Hình 4.9.Đường cong độ nhớt biểu kiến (η) của các nồng độ glycerol khác nhau trong màng tinh bột sắn (4%), gelatin (0.5%), sorbitol (3%)

Hình 4.10.Đường cong ứng suất trượt (τ) của các nồng độ glycerol khác nhau trong màng tinh bột sắn (4%), gelatin (0.5%), sorbitol (3%) Bảng 4.9.Các thông số của mô hình Herschel - Bulkley (τ o , K, n) của màng tinh bột sắn bổ sung glycerol ở các nồng độ khác nhau

Bảng 4.10 các thông số modulus lưu trữ (G’), modulus tổn thất (G’’) không có sự khác biệt đáng kể giữa các mẫu màng bổ sung glycerol ở các nồng độ khác nhau Khi tăng tần số quét thì modulus lưu trữ (G’) có giá trị nhỏ hơn modulus tổn thất (G’’) ở các mẫu màng, điều này cho thấy khi bổ sung glycerol vào làm cho màng thể hiện độ nhớt trội hơn, độ đàn hồi thấp hơn Việc bổ sung các chất hoá dẻo như glycerol và sorbitol có thể ảnh hưởng đáng kể đến tính chất của màng, chúng sẽ làm giảm modulus lưu trữ, tức là độ đàn hồi của màng và đồng thời làm tăng độ dãn dài của màng (Cuq và cộng sự, 1997).

Hình 4.11.Đường cong modulus lưu trữ (G’, mPa) theo tần số quét (f, Hz) của các nồng độ glycerol khác nhau trong màng tinh bột sắn (4%)

Hình 4.12.Đường cong modulus tổn thất (G”, mPa) theo tần số quét (f, Hz) của các nồng độ glycerol khác nhau trong màng tinh bột sắn (4%)

Bảng 4.10.Các thông số modulus lưu trữ (G’), modulus tổn thất (G”) của màng ở 25 o C

4.3.2 Tính chất vật lý, tính chất cơ học của màng

Bảng 4.11 cho thấy khả năng hấp thụ nước, độ truyền sáng, hoạt độ nước (aw), độ dày màng, khả năng truyền hơi nước (WVP) của màng tinh bột sắn có sự khác biệt giữa các mẫu bổ sung glycerol ở các nồng độ khác nhau.

Về khả năng hấp thụ nước của màng, mẫu cao nhất là mẫu màng bổ sung glycerol 1%, thấp nhất là mẫu bổ sung glycerol 0.25% Màng được hoá dẻo với hàm lượng glycerol cao thì khả năng hấp thụ nhanh và nhiều nước hơn trong quá trình bảo quản (Mali và cộng sự, 2005) Khi tăng nồng độ glycerol gây ra sự biến đổi mạng lưới phân tử polymer và làm giảm mật độ tương tác mạng tinh bột bằng cách làm xáo trộn mạng lưới bằng các liên kết hydro, do đó làm tăng khả năng hấp thụ nước của màng (R Sothornvit và cộng sự, 2000; B. Saberi và cộng sự, 2016) Đối với giá trị độ hấp thụ nước của màng tinh bột chỉ bổ sung một chất hoá dẻo là sorbitol ở bảng 4.7 thì cho thấy khả năng hấp thụ nước cao hơn so với bổ sung đồng thời sorbitol và glycerol ở bảng 4.11 Sorbitol có cấu trúc phân tử dạng vòng, có thể gây cản trở về mặt không gian khi liên kết vào giữa các chuỗi tinh bột, do đó màng sẽ hấp thụ nước nhiều hơn Trong khi đó, glycerol có cấu trúc phân tử dạng chuỗi thẳng, giúp thúc đẩy quá trình liên kết vào giữa các chuỗi polymer của tinh bột (T Bourtoom và cộng sự, 2006).

Về khả năng truyền sáng của màng, không có sự khác biệt đáng kể khi bổ sung glycerol ở nồng độ 0.25% và 0.5% Tương tự, ở nồng độ glycerol 0.75% và 1% cũng không có sự khác biệt Nồng độ glycerol tăng dần thì khả năng truyền sáng của màng tăng dần Việc bổ sung thêm chất hoá dẻo là glycerol vào màng sẵn có sorbitol thì nó thể hiện giá trị của độ truyền sáng cao hơn Điều này tương tự với nghiên cứu của Al-Hassan và cộng sự (2012) về màng tinh bột cọ (Sago starch) với 25% chất hoá dẻo là sorbitol hoặc glycerol và gelatin từ cá Độ truyền sáng cao hơn của màng có thể là một rào cản tuyệt vời đối với việc ngăn chặn quá trình oxy hóa lipid do ánh sáng khi áp dụng màng vào thực phẩm (Gomez-Guillen và cộng sự, 2008) Vì ánh sáng trực tiếp từ tia cực tím cũng có thể làm hỏng chất lượng dinh dưỡng, tạo ra mùi vị khó chịu và tăng cường các chất độc hại thông qua quá trình oxy hóa lipid trong thực phẩm (Ge và cộng sự, 2018)

Về hoạt độ nước giữa các mẫu bổ sung glycerol ở các nồng độ khác nhau vẫn có sự khác biệt đáng kể, nồng độ glycerol tăng thì hoạt độ nước cũng tăng Glycerol có tính hút ẩm cao, dễ dàng hấp thụ và giữ nước từ môi trường (Thomazine và cộng sự, 2006) Đặc tính này ảnh hưởng đáng kể đến hoạt độ nước của màng, vì glycerol có thể giữ nước lại bên trong màng, dẫn đến hoạt độ nước cao hơn Tương tự như glycerol, sorbitol cũng là một polyol có nhiều nhóm hydroxyl nên có tính hút ẩm (Thomazine và cộng sự, 2006) Nó hấp thụ nước và làm tăng hàm lượng nước trong màng, do đó hoạt độ nước tăng Theo Sothornvit và Krochta (2001), sự khác biệt về mặt phân tử giữa glycerol và sorbitol có lẽ là nguyên nhân gây ra tốc độ hấp thụ nước khác nhau của màng Glycerol và sorbitol là các polyol có phân tử mạch thẳng tương tự nhau; tuy nhiên, phân tử glycerol nhỏ hơn (trọng lượng phân tử 92) và có ba nhóm hydroxyl trong khi phân tử sorbitol (trọng lượng phân tử 182) có sáu nhóm hydroxyl Mặc dù sorbitol có nhiều nhóm hydroxyl tương tác với nước bằng liên kết hydro, nhưng glycerol lại có ái lực với nước cao hơn (Leung, 1986). Độ dày của màng bổ sung glycerol ở các nồng độ khác nhau vẫn có sự khác biệt. Tuy nhiên đối với nồng độ 0.25% và 0.5% glycerol thì không thấy sự khác biệt về độ dày giữa hai mẫu Nồng độ glycerol tăng thì độ dày của màng giảm dần Ở bảng 4.3, màng chỉ bổ sung gelatin mà không có chất hoá dẻo sẽ cho thấy màng dày hơn so với bổ sung chất hoá dẻo là glycerol và sorbitol Al-Hassan và cộng sự (2012) đã quan sát được ở bề mặt màng khi bổ sung glycerol và sorbitol cùng với nồng độ gelatin thấp sẽ mịn hơn Liu và cộng sự (2007) đã nghiên cứu các màng pectin có bổ sung hai loại protein khác nhau (gelatin da cá hoặc protein từ đậu nành) và thu được các màng có bề mặt tương đối mịn hơn so với màng chỉ có protein.

Khả năng truyền hơi nước (WVP) của màng có sự khác biệt giữa các mẫu bổ sung glycerol ở các nồng độ khác nhau Đối với mẫu màng bổ sung 0.5% và 0.75% glycerol thì không có sự khác biệt đáng kể, nồng độ glycerol càng tăng thì khả năng truyền hơi nước của màng càng giảm WVP tỷ lệ thuận với nồng độ chất hoá dẻo, đặc tính này đã được báo cáo trong màng tinh bột sắn (C.M Muller và cộng sự, 2008), cassia gum (L Cao và cộng sự, 2018) và màng tinh bột gạo (A.B Dias và cộng sự, 2010), có thể là do khi lượng chất dẻo trong polyme sinh học tăng lên, làm thay đổi tổ chức phân tử ba chiều của mạng polyme, làm giảm lực hấp dẫn liên phân tử và tăng thể tích tự do, do đó mạng lưới trở nên ít dày đặc hơn, cho phép nước thẩm thấu qua (B Saberi và cộng sự, 2016; G.F Nogueira và cộng sự, 2018).

Bảng 4.11.Khả năng hấp thụ nước, độ truyền suốt, hoạt độ nước (a w ), độ dày màng, khả năng truyền hơi nước (WVP) của màng tinh bột sắn

Khả năng hấp thụ nước Độ truyền suốt (T%)

Hoạt độ nước (aw) Độ dày màng (μm)

*Các giá trị trong bảng biểu thị giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn Các giá trị có ký hiệu khác nhau trong cùng một cột biểu thị sự khác biệt có nghĩa về mặt thống kê (p < 0.05).

Bảng 4.12 thể hiện lực đâm xuyên tối đa, độ bền kéo (TS), độ giãn dài khi gãy, young’s modulus của màng tinh bột sắn Ở các nồng độ glycerol khác nhau, lực đâm xuyên tối đa, độ bền kéo (TS), độ giãn dài khi gãy, young’s modulus của các mẫu có sự khác biệt đáng kể.

Về lực đâm xuyên tối đa và độ bền kéo, nồng độ glycerol tăng dần thì lực càng giảm vì khi nồng độ các chất hoá dẻo bổ sung càng cao dẫn đến độ dày màng giảm Theo Sothornvit và Krochta (2001) glycerol có trọng lượng phân tử nhỏ hơn và hút ẩm nhiều hơn so với sorbitol và do đó, glycerol có hiệu quả cao hơn về độ dẻo của màng Glycerol đóng góp nhiều tác dụng làm dẻo hơn so với sorbitol khi được sử dụng ở cùng hàm lượng khối lượng trong màng dựa trên protein, polysaccharides và proteinepolysaccharides Việc bổ sung chất hoá dẻo để khắc phục độ giòn của màng bằng cách làm tăng tính di động của chuỗi polymer, do đó màng có thể co dãn và linh hoạt hơn.

Khi tăng nồng độ glycerol thì độ dãn dài khi đứt của màng tăng, Mali và cộng sự (2005) báo cáo rằng màng chứa glycerol của tinh bột sắn ảnh hưởng đến tính chất cơ học do đặc tính hút ẩm của nó có xu hướng hấp thụ thêm nước vào màng Trọng lượng phân tử thấp của glycerol so với sorbitol có tác động làm cho màng dẻo hơn khi sử dụng cùng khối lượng. Độ bền kéo (TS) cao hơn và độ giãn dài khi đứt (% EAB) thấp hơn dẫn đến Young’s modulus cao hơn (Al-Hassan và cộng sự, 2012) Young’s modulus giảm khi tăng nồng độ chất hoá dẻo glycerol kết hợp với màng gelatin và sorbitol Giá trị Young’s modulus thấp đối với các màng được bổ sung thêm chất hoá dẻo là glycerol, cho thấy glycerol tác dụng hóa dẻo hiệu quả.

Glycerol ở nồng độ 1% thì các chỉ số về tính chất vật lý và cơ học chưa phù hợp nhất đối với mẫu màng mong muốn Đối với nồng độ 0.75% thì khả năng hấp thụ nước và hoạt độ nước của màng vẫn còn khá cao so với nồng độ 0.5% và 0.25% Do đó, ở nồng độ 0.75% glycerol vẫn chưa phù hợp với mẫu màng mong muốn Ở nồng độ 0.5% glycerol thì các tính chất cơ học của màng phù hợp và đáp ứng được các nhu cầu đối với việc phủ lên trứng vì nó có tính linh hoạt hơn so với nồng độ 0.25% Do đó, chúng tôi lựa chọn bổ sung chất hoá dẻo là glycerol ở nồng độ 0.5% cho mẫu màng tối ưu.

Bảng 4.12.Lực đâm xuyên tối đa, độ bền kéo (TS), độ giãn dài khi đứt, young’s modulus của màng tinh bột sắn

Mẫu Lực đâm xuyên tối đa (N) Độ bền kéo (MPa) Độ giãn dài khi đứt (%)

Xác định chỉ tiêu vi sinh vật trong màng tối ưu

Với công thức màng được chọn: tinh bột sắn (4%), gelatin (0.5%), sorbitol (3%), glycerol (0.5%) và kali sorbate (1%) trong 500g nước cất Tiến hành khảo sát chỉ tiêu vi sinh vật của dung dịch màng nhằm mục đích kiểm tra khả năng đáp ứng được chỉ tiêu vi sinh vật khi phủ trứng gà trong 4 tuần. Ở mẫu màng tinh bột sắn dây tối ưu có bổ sung chất chống vi sinh vật là kali sorbate1% cho thấy:

Tổng số vi sinh vật hiếu khí: Được xác định là 3.5±0.10 (10^1 cfu/ml) Kết quả này chỉ ra rằng mức độ vi sinh vật hiếu khí trong màng là tương đối thấp Mức độ dao động nhỏ (± 0.10) cho thấy độ tin cậy cao của kết quả này Vi sinh vật hiếu khí là những vi sinh vật phát triển tốt trong môi trường có oxy Việc giữ số lượng vi sinh vật hiếu khí ở mức thấp có ý nghĩa quan trọng đối với chất lượng của màng. Định lượng Enterobacteriaceae: Kết quả là không phát hiện Việc không phát hiện Enterobacteriaceae là một dấu hiệu tốt, vì nhóm vi khuẩn này bao gồm nhiều loại gây bệnh tiềm tàng cho người như Salmonella, E coli, và Klebsiella Kết quả này cho thấy mẫu có thể đã được xử lý hoặc bảo quản tốt, hạn chế sự xâm nhập và phát triển của các vi khuẩn gây bệnh này.

Tổng số vi khuẩn nấm men và nấm mốc: được xác định là 3.3±0.27 (10^1 cfu/ml). Kết quả này cũng cho thấy mức độ nhiễm nấm men và nấm mốc là khá thấp Vi khuẩn nấm men và nấm mốc có thể gây hỏng sản phẩm và ảnh hưởng đến an toàn thực phẩm Việc giữ số lượng nấm men và nấm mốc ở mức thấp là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng màng phủ thực phẩm.

Bảng 4.13.Chỉ tiêu vi sinh vật trong màng

Tổng số vi sinh vật hiếu khí 3.5±0.10(10 1 cfu/ml) Định lượng Enterobacteriaceae Không phát hiện

Tổng số vi khuẩn nấm men, nấm mốc 3.3±0.27(10 1 cfu/ml)

Ứng dụng của màng tinh bột sắn trong bảo quản trứng

4.5.1 Đánh giá độ mất khối lượng của trứng Độ mất khối lượng của trứng tăng lên theo thời gian và độ mất khối lượng tăng cao nhất khi bảo quản trứng ở nhiệt độ phòng do mất nước, mất cacbon đioxide từ lòng trắng qua vỏ trứng và môi trường bảo quản Sau một tuần bảo quản, không có sự khác biệt giữa mẫu trứng có bọc màng và mẫu bảo quản lạnh, trong khi trứng không bọc màng có độ mất khối lượng tăng cao nhất (0.63±0.25) Sang đến tuần bảo quản thứ 2, có sự khác biệt giữa 3 mẫu trứng, tuy nhiên độ mất khối lượng trứng thấp nhất là mẫu trứng bảo quản ở nhiệt độ lạnh (1.01±0.18), tiếp đến là mẫu trứng bọc màng (1.72±0.37) và cao nhất là mẫu trứng không bọc màng (3.37±0.78) Ở tuần bảo quản thứ 3 và 4, độ mất khối lượng trứng vẫn tăng theo quy luật như tuần 2 là mẫu trứng bảo quản ở nhiệt độ lạnh tăng thấp nhất và tăng cao nhất là mẫu trứng không bọc màng Điều này chứng tỏ việc bọc màng ở vỏ trứng có hiệu quả tốt nhất sau 2 tuần bảo quản ở nhiệt độ phòng, sang đến tuần 3 và 4 thì hiệu quả của việc bọc màng không còn cao như ở tuần 1 và 2 nhưng vẫn cho thấy khả năng bảo quản trứng vì vẫn có sự khác biệt rõ rệt giữ độ mất khối lượng giữa mẫu trứng có bọc màng và không bọc màng. b a b b a c b a c b a c

Hình 4.13.Độ mất khối lượng của trứng được bọc màng, trứng không bọc màng ở nhiệt độ thường và trứng bảo quản lạnh (4 o C) qua 4 tuần bảo quản Bảng 4.14.Độ mất khối lượng của trứng ứng dụng các phương pháp bảo quản khác nhau trong 4 tuần (p