Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm khả năng bảo quản bơ của màng Pectin-Carboxymethyl cellulose bổ sung dịch chiết vỏ lụa điều

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM KHẢ NĂNG BẢO QUẢN BƠ CỦA MÀNG P

TỔNG QUAN

Tổng quan về màng thực phẩm ăn được

Màng bao thực phẩm được định nghĩa là lớp vật liệu mỏng có các hoạt tính sinh học được phủ trên bề mặt các loại sản phẩm thực phẩm, cụ thể là các loại trái cây, các loại màng này có khả năng thay thế cho lớp phủ sáp bảo vệ tự nhiên của chúng Với mục đích bảo quản thực phẩm khỏi các tác nhân hóa học, cơ học, vi sinh, và hạn chế sự thất thoát giá trị dinh dưỡng, kéo dài thời gian sử dụng của chúng (Hoàng và cộng sự, 2022) Nhờ các màng sinh học, sản phẩm sẽ được bảo quản bằng cách kiểm soát quá trình truyền ẩm, trao đổi khí và hô hấp của trái cây, ngăn cản nước, độ ẩm, O2, CO2, ethylene Yêu cầu đặc biệt của lớp phủ không được ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm về mặt cảm quan, hay các trải nghiệm của người tiêu dùng trong thời gian sử dụng, màng bao không được chứa chất độc hại, các thành phần dễ gây dị ứng và không tiêu hóa (Hoàng và cộng sự, 2022)

Màng thực phẩm ăn được phân loại dựa trên các thành phần và nguyên liệu chính, bao gồm: màng polysaccharide, màng protein, màng lipid, màng composite (Galus & Kadzińska, 2015)

⁃ Thành phần: tinh bột, cellulose, alginate, chitosan,…

⁃ Ưu điểm: dễ tìm, giá thành rẻ, khả năng tạo màng tốt, khả năng chống thấm khí tốt

⁃ Nhược điểm: khả năng chống thấm nước kém, khả năng chịu nhiệt kém

⁃ Ứng dụng: bọc trái cây, rau, củ và quả

⁃ Ưu điểm: khả năng tạo màng tốt, khả năng chống thấm tốt, khả năng chịu nhiệt tốt

⁃ Nhược điểm: giá thành cao, khả năng chống thấm khí kém

⁃ Ứng dụng: bọc thịt, cá, hải sản

⁃ Thành phần: sáp ong, dầu thực vật,…

⁃ Ưu điểm: khả năng chống thấm nước tốt, khả năng chịu nhiệt tốt, khả năng tạo màng dẻo – dai

⁃ Nhược điểm: khả năng tạo màng kém, giá thành cao

⁃ Ứng dụng: bọc các loại thực phẩm có độ béo cao như thịt, phô mát,…

⁃ Thành phần: là sự kết hợp của hai hay nhiều thành phần từ các loại màng trên

⁃ Ưu điểm: sự kết hợp ưu điểm của các loại màng khác nhau, từ đó có thể ứng dụng cho nhiều loại thực phẩm đa dạng hơn

⁃ Nhược điểm: giá thành cao cùng với quy trình sản xuất phức tạp, đòi hỏi phải có quá trình nghiên cứu và thử nghiệm Ứng dụng: bọc được đa dạng các loại thực phẩm khác nhau

2.1.3 Các phương pháp phủ màng

Trái cây và rau quả là nguồn vitamin, khoáng chất, chất chống oxy hóa và nhiều các hợp chất sinh học có lợi, nhưng chúng lại rất dễ hư hỏng Tuy nhiên, sự hư hỏng của thực phẩm có thể được kiểm soát bằng cách duy trì thành phần khí bên trong thông qua các lớp màng ăn được Việc phủ lớp màng thực phẩm bằng cách nhúng hay phun lên bề mặt thực phẩm với mục đích kéo dài thời hạn sử dụng của nó bằng cách thay đổi tính thấm khí, thấm nước và duy trì các enzyme trong thực phẩm không bị phân hủy Bởi sự đa dạng về kích thước và hình dạng của các loại trái cây nên lớp phủ sinh học được phun trực tiếp lên thực phẩm bằng nhiều phương pháp khác nhau như nhúng, phun tĩnh điện, hoặc quét, tầng sôi (Monteiro Fritz và cộng sự, 2019; Jose, 2020).

Trong đó phương pháp nhúng và phun được sử dụng phổ biến nhất do ưu điểm không yêu cầu phương pháp hiện đại về máy móc, công nghệ, thuận tiện, dễ dàng thực hiện Với phương pháp nhúng, sản phẩm được nhúng ngập trong dung dịch trong khoảng thời gian cố định, sau đó được lấy ra và tiến hành làm khô Độ dày, hình dáng, sự đồng nhất của lớp màng bao phụ thuộc vào nồng độ, độ nhớt của dung dịch tạo màng cũng như thời gian nhúng và phương pháp làm khô sau đó Tuy nhiên nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là dung dịch ngâm cần được thay mới thường xuyên để giảm thiểu khả năng lây nhiễm chéo mầm bệnh, khi nguồn nguyên liệu có mầm bệnh từ đầu sẽ làm hư hết toàn bộ sản phẩm nhúng sau

6 đó, vì vậy cần một lượng dịch đủ lớn để thực hiện phương pháp này (Monteiro Fritz và cộng sự, 2019; Jose, 2020).

Phương pháp quét màng là một kỹ thuật được sử dụng trong lĩnh vực tạo lớp màng bảo vệ trên bề mặt thực phẩm Phương pháp quét cũng tương tự như phương pháp nhúng, tuy nhiên dung dịch lúc này được quét đều lên bề mặt thực phẩm bằng các cách sử dụng cọ Dịch màng cũng phải thay đổi thường xuyên vì tránh sự nhiễm chéo, tuy nhiên dịch màng cần chuẩn bị ít hơn, tiết kiệm hơn, nhưng thời gian thực hiện kéo dài.

Phương pháp phun áp dưới suất cao phù hợp với dung dịch ít nhớt để có thể đi qua vòi phun hoặc đĩa quay lên bề mặt trái cây, tạo lớp màng mỏng, đồng nhất và tiết kiệm dung dịch Hiệu quả của phương pháp phụ thuộc vào độ nhớt, đặc tính bề mặt dung dịch, áp lực nén, và thiết kế đầu phun Phương pháp này giảm nguy cơ nhiễm chéo giữa các mẻ sản xuất, nhưng khó khăn về chi phí lắp đặt và bảo trì hệ thống cao (Monteiro Fritz và cộng sự, 2019; Jose và cộng sự, 2020).

Carboxymethyl cellulose

Carboxymethyl cellulose (CMC) còn được gọi là cellulose gum là dẫn xuất anion, tan trong nước quan trọng nhất của cellulose CMC là chế phẩm của dạng bột trắng thu được do tác dụng của Cacboxymethylnatri (-CH2-COONa) với các nhóm hydroxyl của nhóm cellulose, phân tử lượng 40.000-200.000 (Dam và cộng sự, 2011) CMC được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm như một chất ổn định và làm đặc (Msagati, 2012) và được ứng dụng trong các lĩnh vực khác như công nghệ giấy, công nghệ may, dược phẩm, kỹ thuật y sinh, công nghệ môi trường (Rahman, 2021) CMC ban đầu được nghiên cứu chủ yếu như một polymer hydrogel, tuy nhiên nhiều nghiên cứu đã cho rằng dạng khô của CMC có khả năng phân hủy sinh học, và được xem như là một chất thay thế các vật liệu bao bì đóng gói thực phẩm thông thường (Roy, 2012) CMC được tổng hợp lần đầu tiên vào năm

1918, phương pháp thông thường để tổng hợp CMC là quá trình alkyl hóa – ete hóa Ở bước đầu tiên, dịch chiết cellulose đã được tinh chế trước sẽ được trộn với thuốc thử kiềm (ví dụ NaOH) trong bình phản ứng ở một thời gian cụ thể Một tác nhân ete hóa được thêm vào bình phản ứng ở bước tiếp theo như natri monoloroacetate hoặc các thuốc thử khác phù hợp để thực hiện quá trình ether hóa Sau hai quá trình kiềm hóa và ete hóa, CMC thu được dưới

7 dạng huyền phù, qua nhiều công đoạn xử lý sau đó như lọc, ly tâm để loại bỏ tạp chất và cặn CMC được tác dụng với acid yếu (chủ yếu sử dụng acid acetic), và được rửa bằng cồn hoặc aceton nhằm loại bỏ nước và muối , cuối cùng sấy khô thu được sản phẩm CMC dạng rắn (Rahman, 2021)

Hình 2.1: Sự khác biệt cơ bản về cấu trúc giữa cellulose và carboxymethyl cellulose (CMC)

Hình 2.2: Cấu trúc của carboxymethyl cellulose (Ninan, 2013) CMC là một polysaccharide tuyến tính của anhydro-glucose, các đơn vị lặp lại được liên kết với nhau bởi liên kết đặc trưng β-1,4-glycosid Ở mức độ phân tử, CMC có một số nhóm carboxymethyl anion (tức là –CH2COOH) trong cấu trúc, đó chính là sự khác biệt chính giữa CMC và cellulose Các nhóm carboxymethyl (–CH2COOH) này được gắn vào chuỗi cellulose thay cho một số nhóm hydroxyl của monome glucopyranose tạo nên khung cellulose (Ninan, 2013)

2.2.3 Đặc tính Đặc tính đặc biệt nhất của CMC phải kể đến là khả năng tạo gel Gel được tao thành bởi CMC có tính trong suốt Tuy nhiên, khả năng tạo gel của CMC phụ thuộc vào nhiều yếu tố: muối kim loại được sử dụng trong quá trình tạo liên kết, độ pH của dung dịch tạo gel, nhiệt độ của dung dịch tạo gel (Zhang, 2022) Ngoài ra, CMC có khả năng tương thích sinh học cao, ít độc tính cùng với khả năng phân hủy sinh học tốt, thân thiện với môi trường Vì thế, CMC đang là một trong những vật liệu tiềm năng trong lĩnh vực y tế và nông nghiệp (Li, 2020; Chen, 2020)

An và cộng sự (2020) đã chỉ ra các đặc tính lưu biến và hiệu suất làm đặc của CMC và CMHPC ( Carboxymethyl hydroxypropyl cellulose – một dẫn xuất của CMC) trong ngành công nghiệp thuốc nhuộm dựa trên các đặc tính về độ nhớt cao và khả năng tạo màng

CMC được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm bởi các đặc tính như không mùi, không vị, không calo, tạo dung dịch gel trong suốt,… nhờ vậy CMC được sử dụng rộng rãi Các ứng dụng của CMC phải kể đến như chất làm đặc, chất ổn định, lớp phủ cho thực phẩm, làm lớp màng sinh học cho thực phẩm (Rahman, 2021).

Pectin

Pectin là một thành phần tự nhiên của thực vật, chủ yếu tồn tại dưới dạng chất pectin hoặc protopectin, pectin tan trong nước Pectin được xem là một phần thiết yếu của cấu trúc thành tế bào thực vật, đóng vai trò là chất kết dính cho mạng lưới cellulose và là chất giữ ẩm của tế tào thực vật Trong các tế bào thực vật, pectin sẽ được gắn với các thành phần khác của tế bào như cellulose, hemicellulose hay protein bằng liên kết cộng hóa trị, liên kết hydro hay tương tác ion Nhóm carboxyl còn lại sẽ được trung hòa với các cation canxi, kali và magie có trong các mô của tế bào thực vật (Flutto, 2003)

Ngày nay, pectin được sản xuất thương mại chủ yếu từ bã táo và vỏ cam quýt thông qua quá trình chiết xuất, tách, tinh chế, cô lập, sau đó sấy khô, nghiền và chuẩn hóa (Flutto, 2003)

Pectin là polysaccharide, mạch thẳng, cấu tạo từ sự liên kết giữa các phân tử acid D- galacturonic C6H10O7 bằng liên kết 1,4- glycoside Trong đó một số gốc acid có chứa nhóm thế methoxyl (-OCH3) Chiều dài của chuỗi acid polygalacturonic có thể biến đổi từ vài đơn vị tới hàng trăm đơn vị acid galacturonic (Dam và cộng sự, 2011)

Hình 2.3: Cấu trúc của pectin (Kıtır Şen & Yildirim, 2018)

2.3.3 Đặc tính Đặc tính quan trọng nhất của pectin là khả năng tạo gel Pectin hút nước và tan tốt trong nước, không tan trong ethanol Khi được hydrate hóa ở dạng bột khô, pectin có xu hướng bị vón cục Pectin được chia thành hai loại dựa theo mức độ este hóa (degree of esterification – DE), chỉ số este hóa được định nghĩa là phần trăm số gốc acid galacturonic được ester hóa trên tổng số acid galacturonic trong phân tử pectin Còn chỉ số methoxyl biểu hiện mức độ methyl hóa của pectin, là phần trăm khối lượng nhóm methoxyl (-O-CH3) trên tổng khối lượng phân tử (Nguyễn & Lê, 2021 )

⁃ High methoxy pectins (HMP): nhóm carboxyl bị methyl hóa > 50%

⁃ Low methoxy pectins (LMP): nhóm carboxyl bị methyl hóa < 50%

DE ảnh hưởng đến đặc tính tạo gel, độ hòa tan và sự tương tác với các thành phần khác trong thực phẩm Vì vậy chỉ số ester hóa trở thành thông số quan trọng trong việc điều chỉnh lượng pectin sử dụng trong các ứng dụng cụ thể (Said, 2023)

Gel hóa HMP: tạo gel thông qua liên kết hydro, chỉ tạo gel khi có đường (>50%) Gel HMP có tính chất thuận nghịch nhiệt, nghĩa là khi ở nhiệt độ cao chúng sẽ chuyển từ trạng thái gel thành dạng dung dịch Sự hình thành gel của HMP còn bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau ngoài DE như nồng độ pectin, trọng lượng phân tử, mức độ acetyl hóa, kiểu phân nhánh, pH, cường độ ion, hàm lượng nước, loại đường có mặt, tốc độ làm lạnh, nhiệt độ bảo quản và tương tác với các ion (Tibbits, 1998) Sự có mặt của nhiều ion có thể thay

10 đổi điều kiện pH cho sự hình thành gel và tăng cường tạo ra mạng lưới gel HMP bền hơn bằng cách liên kết với các cation hóa trị hai, chúng có chức năng là cầu nối giữa các phân tử pectin như canxi (Ca 2+ ) (Flutto, 2003)

Gel hóa LMP: có khả năng tạo gel ổn định cả trong môi trường acid và lượng đường từ thấp đến trung bình vì vậy thường được ứng dụng trong thực phẩm Tuy nhiên, canxi lại rất cần thiết cho quá trình tạo gel LMP Lượng canxi sử dụng để tạo gel được xác định bởi

DE, kích thước và sự sắp xếp của các nhóm cacboxyl trong chuỗi pectin (Said, 2023)

Pectin có nhiều ứng dụng tiềm năng trong ngành công nghiệp thực phẩm, cung cấp các chức năng khác nhau trong từng sản phẩm Một trong những đặc điểm của hydrogel là khả năng giữ nước, vì vậy chúng trở được sử dụng phổ biến trong nhiều loại thực phẩm Pectin thân thiện với môi trường, cùng với những hoạt tính sinh học, nên được ứng dụng để làm chất mang cho các hợp chất hoạt động, phụ gia, chất thay thế chất béo và chất nhũ hóa, vật liệu bao bì và lớp màng sinh học cho thực phẩm (Said, 2023).

Tổng quan về vỏ lụa hạt điều của cây điều

2.4.1 Nguồn gốc và phân bố của cây điều

Cây điều – Anacardium occidentale L có nguồn gốc từ Brazil, là loại cây mọc tự nhiên được tìm thấy ở Caatinga, Cerrados và Amazon Cây điều thuộc bộ Sapindales, họ Anacardiaceae, và chi Anacardium Trong chi Anacardium, loài Anacardium occidentale được trồng và thu hoạch với mục đích thương mại (Edy và cộng sự, 2018)

Cây điều có xuất xứ từ Nam Mỹ, về sau được du nhập vào châu Á và châu Phi vào những năm 1550 Ngày nay cây điều trở thành loại cây trồng phổ biến ở các khu vực có khí hậu nhiệt đới như: Ấn Độ, Nigeria, Indonesia, và đặc biệt là ở Việt Nam ( Brito và cộng sự, 2018)

2.4.2 Đặc điểm sinh thái của cây điều

Hình 2 4: Cây điều (Kimmy Farm, 2021) Các đặc điểm về cây điều có thể được miêu tả như sau:

Về rễ cây: điều là một loại cây công nghiệp lâu năm, do vậy rễ cây thuộc loại rễ cọc, cắm sâu xuống đất Rễ được chia làm nhiều nhánh nhỏ, giúp cây có thể dễ dàng hút nước và chất dinh dưỡng, cũng vì thế mà cây có khả năng chịu hạn tốt, sinh trưởng và phát triển bình thường trong mùa khô

Về thân cây: một cây điều trưởng thành thường dao động từ 8 – 12 mét, trong tự nhiên cây có thể phát triển lên tới 20 mét Đường kính của thân cây lên đến 30 – 40 cm Thân cây được phân thành nhiều nhánh, tán lá rộng Vỏ thân cây điều có màu xám – nâu, thân cây sần sùi

Về lá cây: lá cây thường tập trung ở đầu cành, có chiều dài khoảng 10 – 20 cm, chiều rộng từ 5 – 10 cm Cuống lá điều ngắn, những phiến lá lại khá dày với các đường gân nổi rõ

Lá non có màu đỏ hay xanh nhạt, còn lá điều già sẽ có màu xanh sẫm

Về hoa và quả: hoa của cây điều thường trổ vào giai đoạn kết thúc mùa mưa – chuyển sang mùa khô Hoa điều có cả đơn tính và lưỡng tính, mọc thành chùm và có thể có đến hàng hoa trên một chùm Hoa gồm năm cánh, có màu vàng hay trắng có vằn

Quả điều hay còn được biết đến bởi tên “đào lộn hột” bởi phần trái của quả điều là một quả hạch kép, gồm hai lớp:

Lớp bên ngoài: có hình quả thận, màu xám – nâu, quả cứng

12 Lớp bên trong: chính là phần “hạt điều” mà chúng ta hay ăn, có hình hạt đậu lớn, có màu nâu đỏ và được bọc bởi lớp vỏ lụa Hạt điều là phần ăn được trong quả điều, cũng là phần mang giá trị kinh tế cao của cây điều (Hảo, 2023)

Hình 2.5: Cấu tạo của phần quả hạt điều (Souza và cộng sự, 2016)

2.4.3 Thành phần hóa học của vỏ lụa hạt điều

Toàn bộ hạt điều rất giàu các acid béo, các amino acid, phytosterols, tocopherols, alkyl-phenols, hàm lượng tinh bột cao và các polysaccharide quan trọng có hoạt tính sinh lý cao, phục vụ tốt cho cả mục đích công nghiệp và hỗ trợ sức khỏe (Melo, 1998) Nhân hạt điều được bao phủ bởi một lớp vỏ lụa mỏng, chúng chiếm 1-3% trọng lượng hạt điều, vỏ điều chứa nhiều hợp chất polyphenol như terpene, flavonoid, catechin, epicatechin, tannin và sterol, nên có khả năng chống oxy hóa rất tốt (Galus & Kadzińska, 2015) Theo nghiên cứu của Donkoh và cộng sự (2012), vỏ lụa điều chứa protein thô (190g/kg), chất xơ thô (103g/kg) và chất béo (20,1g/kg) Đồng thời nó cũng chứa hàm lượng khoáng đáng kể như magie (5,8g/kg), canxi (5,6g/kg), kali (1,5g/kg) và phospho (1,9 g/kg) Cellulose (33,65%), hemicellulose (9,25%) và lignin (19,25%) cũng được tìm thấy trong vỏ lụa điều (Kaur, 2023) Bảng 2.1: So sánh thành phần hóa học có trong nhân lẫn vỏ điều và chỉ trong nhân điều

Thành phần hóa học Nhân hạt điều và vỏ điều Nhân hạt điều b-carotene 218 μg/kg DM 89,6 μg/kg DM

Lutein 525 μg/kg DM 292 μg/kg DM α-tocopherol 10,1 mg/kg DM 2,4 mg/kg DM

Zeaxanthin 7,0 μg/kg DM 7,1 μg/kg DM γ -tocopherol 10,6 mg/kg DM 10,1 mg/kg DM

Stearic acid 41 g/kg DM 43 g/kg DM

Oleic acid 214 g/kg DM 219 g/kg DM

Linoleic acid 69 g/kg DM 62 g/kg DM

Thiamine 3,0 mg/kg DM 10,7 mg/kg DM

Bảng 2.2: Hàm lượng các hợp chất phenolic trong vỏ hạt điều từ các quốc gia (Sruthi &

Hợp chất Đơn vị Giá trị Quốc gia Tài liệu tham khảo

(+)-catechin mg/g 47,28 Sri Lanka (Chandrasekara & Shahidi,

2011) g/kg 5,70 Indonesia (Biesalski và cộng sự, 2011) g/kg 207 Vietnam (Hoang và cộng sự, 2023)

(−)-epicatechin mg/ g 28,29 Sri Lanka (Chandrasekara & Shahidi,

2011) g/kg 4,46 Indonesia (Biesalski và cộng sự, 2011)

Epigallocatechin mg/g 2 Sri Lanka (Chandrasekara & Shahidi,

14 Epigallocatechin gallate g/kg 95 Vietnam (Van Thanh và cộng sự, 2023)

Syringic acid mg/g 2.50 Sri Lanka (Chandrasekara & Shahidi,

Gallic acid mg/g 0,36 Sri Lanka (Chandrasekara & Shahidi,

Thành phần hóa học của vỏ lụa hạt điều bao gồm các hợp chất hữu cơ và vô cơ, trong đó có nhiều chất có giá trị dinh dưỡng nên được ứng dụng nhiều trong công nghiệp Trong y học, cây điều được ứng dụng rất phổ biến, nó có khả năng giảm đau, điều trị suy nhược, các vấn đề liên quan tới hô hấp, và các bệnh về da liễu (Kubo, 2006)

Anacardic acid, 2-methyl cardol, cardanol và cardol là một số hợp chất phenolic không bão hòa được tìm thấy trong vỏ lụa hạt điều Theo các báo cáo cho thấy, acid anacardic rất có tiềm năng để điều trị bệnh như chống viêm, ức chế sự hình thành histone acetyltransferase, chống vi khuẩn và chống ung thư (Kubo, 2006)

2.4.4 Các hoạt chất sinh học và hoạt tính của vỏ lụa hạt điều

Các hợp chất phenolic đại diện cho phytochemical (hóa chất thực vật) chiếm phần lớn ưu thế trong vỏ lụa hạt điều Các hợp chất phenolic chính là (+)-catechin và (-)- epicatechin Theo Quintana và cộng sự (2021), tổng hàm lượng phenolic của vỏ lụa điều cao hơn nhiều loại trái cây và rau quả như xoài và cam quýt Hàm lượng phenolic có trong dịch chiết xuất từ ethanolic của vỏ lụa là 243 mg GAE/g (Kamath, 2008) Vỏ xoài cũng chứa hàm lượng phenolic cao tuy nhiên vẫn ít hơn so với vỏ lụa hạt điều (+)-Catechin và (-)-epicatechin trong vỏ điều sẽ thực hiện các hoạt động sinh học khác nhau như chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống ung thư, bảo vệ gan, chống béo phì và tác dụng bảo vệ thần kinh và ngăn ngừa các bệnh về tim mạch (Bernatova, 2018; Isemura, 2019)

15 Hình 2.6: Các hợp chất phenolic trong vỏ hạt điều (Sruthi & Naidu, 2023)

Theo Biesalski và cộng sự (2011), nghiên cứu của họ đã so sánh hàm lượng acid béo của 3 nguyên liệu là nhân hạt điều không có lớp vỏ và nhân hạt điều có lớp vỏ và lớp vỏ lụa điều Acid béo không bão hòa bao gồm acid oleic (18:1) và acid linoleic (18:2), và acid béo bão hòa là acid stearic Hàm lượng acid linoleic trong vỏ hạt điều cao hơn so với acid oleic và acid stearic Nhân hạt điều có lớp vỏ thì có hàm lượng acid oleic cao hơn 10% trong hạt không có lớp vỏ và chúng cũng có hàm lượng acid stearic cao (41 g/kg DM)

Carotenoids là nhóm các hợp chất sắc tố tự nhiên tạo ra màu vàng, đỏ và cam cho cây, đặc biệt là lá, trái cây và rau quả Carotenoids có đặc tính chống oxy hóa và là một nguồn vitamin A quan trọng trong chế độ ăn uống β- carotene, α- carotene, lycopene và lutein là những carotenoids phổ biến có trong trái cây và rau quả và là một phần trong chế độ ăn uống của con người (Fanimo, 2007) Theo nghiên cứu Biesalski và cộng sự (2011) đã sử dụng mẫu hạt điều từ Indonesia và kết quả cho thấy rằng một lượng β-carotene và lutein trong mẫu hạt điều có lớp vỏ lụa thì cao hơn so với mẫu hạt điều không có lớp vỏ lụa

Tocopherols (vitamin E) là một nhóm các hợp chất hữu cơ có vai trò thiết yếu trong dinh dưỡng của con người và có khả năng chống oxy hóa mạnh Các nghiên cứu đã cho thấy hạt điều có lớp vỏ lụa thì chứa hàm lượng α -tocopherol cao đáng kể so với hạt điều không có lớp vỏ lụa, đối với γ-tocopherol thì hàm lượng như nhau đối với cả hạt điều có lớp vỏ lụa và hạt điều không có lớp vỏ lụa (Sruthi & Naidu, 2023)

• Hoạt tính chống oxy hóa

Các hợp chất có hoạt tính sinh học từ các nguồn thực vật có tiềm năng chống oxy hóa có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người trong phòng chống bệnh tật Vì thế hiện nay rất nhiều nhà nghiên cứu tập trung vào các chất chống oxy hóa tự nhiên từ thực vật để thay thế cho các chất chống oxy hóa tổng hợp vì chúng có khả năng gây ra các tác dụng phụ như ảnh hưởng đến gan và thận Polyphenol, đặc biệt là flavonoid, được coi là một trong những thành phần rất quan trọng trong thực phẩm do đặc tính chống oxy hóa và kháng khuẩn tốt (Delfanian và cộng sự, 2016) Năm 2011, Chandrasekara và Shahidi đã đánh giá ảnh hưởng của các điều kiện rang khác nhau đến khả năng chống oxy hóa của hạt điều và lớp vỏ lụa Họ báo cáo rằng hàm lượng flavonoid và acid phenolic tăng sau quá trình rang, dẫn đến hoạt tính chống oxy hóa của vỏ lụa hạt điều cao hơn Trong nghiên cứu khác, dịch chiết từ vỏ lụa điều có khả năng ức chế quá trình peroxy hóa lipid trong não chuột Trong nghiên cứu in-vivo này, một loại thuốc trừ sâu hữu cơ phospho được gọi là dimethoate gây ra rối loạn sinh hóa trong tuyến tụy chuột Dịch chiết từ vỏ lụa điều đã bảo vệ chuột khỏi chấn thương và cải thiện phục hồi tình trạng chống oxy hóa ở các mô (Kamath và cộng sự, 2008) Các nghiên cứu chống oxy hóa của phenolic khác nhau đã được tiến hành, kết quả cho thấy hoạt động quét gốc tự do cao nhất với giá trị IC50 là 12,35 ± 1,48 μg/ml theo phương pháp DPPH và 33,77 ± 1,04 μg/ml theo phương pháp ABTS Hoạt động quét gốc sắt của phân đoạn phenolic tự do là 62,89 ± 2,1 μmol của Fe 2+ tương đương mỗi gram vỏ lụa hạt điều (Sruthi và cộng sự, 2023)

Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước

2.5.1 Tình hình nghiên cứu trong nước

Nghiên cứu của nhóm tác giả Ngô và công sự (2018) đã nghiên cứu được rằng, màng Pectin – CMC với tỷ lệ 25:75 phù hợp cho mục đích bảo quản thực phẩm bởi độ hòa tan của màng thấp 78,6%, độ bền kéo đứt cao 32,23 MPa, độ dãn dài cao 53,75%, độ thấm hơi nước thấp 1,05 g.mm/m 2 ngày.kPa, độ truyền khí oxy thấp 206,24 cc/m 2 ngày

Nguyễn và cộng sự (2022) đã tạo ra màng Pectin – CMC cố định tinh dầu thảo mộc có khả năng kháng một số chủng vi sinh vật như E coli, nấm men Saccharomyces cerevisiae và nấm mốc Saccharomyces cerevisiae

Theo nghiên cứu của tác của Nguyễn (2023) về việc bổ sung dịch chiết vỏ lụa hạt điều vào dung dịch nhúng nhằm bảo quản mận An Phước cho thấy sự hiệu quả của việc dịch chiết vỏ lụa hạt điều có khả năng kéo dài thời gian bảo quản của quả mận An Phước

2.5.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Pectin và CMC đã được thí nghiệm thành công trong một số công thức màng phân hủy sinh học Theo nghiên cứu Farris và cộng sự (2011), cho thấy Pectin khi tạo màng độc lập có khả năng cản khí tốt tuy nhiên rất dễ tan trong nước Màng Pectin khi bổ sung thêm CMC sẽ không ảnh hưởng đáng kể đến khả năng thấm ẩm, nhưng màng sẽ có độ bền kéo tốt hơn (Šešlija, 2018)

Màng CMC cho thấy khả năng làm chậm quá trình chín ở một số loại trái cây nhiệt đới như chuối, xoài, đu đủ và bơ, giúp giữ được độ cứng ban đầu của quả Các lớp phủ CMC cũng được áp dụng trên trái cây sau thu hoạch để tạo ra rào cản chống lại sự trao đổi khí giữa trái cây và môi trường Kết quả là CMC là một lựa chọn tốt để bảo quản trái cây kéo dài chất lượng và thời hạn sử dụng (Eyiz và cộng sự, 2020)

Pectin duy trì các đặc tính cảm quan cũng như chất lượng của trái cây và rau quả, chúng hạn chế sự thất thoát chất dinh dưỡng và các chất dễ bay hơi trong quá trình vận chuyển bảo quản, kiểm soát sự xâm nhập của vi sinh (Mohamed và cộng sự, 2020) Hơn nữa, pectin có sẵn trên thị trường, giá thành rẻ do đó là ứng cử viên hàng đầu cho ứng dụng trên trái cây và rau quả

Năm 2015, Panahi và cộng sự nghiên cứu sự ảnh hưởng của màng Carboxymethyl Cellulose – Pectin (CMC – Pectin) đến chất lượng của trái mận (Prunus domestica L.) trong

21 suốt giai đoạn lưu giữ tại điều kiện 19°C và độ ẩm tương đối 65% trong 8 ngày Phương pháp nghiên cứu sử dụng 0,5% pectin được kết hợp với bốn nồng độ CMC khác nhau (0%; 0,5%; 1% và 1,5%) đã được phủ lên quả mận và các chỉ số được theo dõi như sự hao hụt khối lượng, độ cứng, vitamin C, độ acid chuẩn độ (TA), tổng hàm lượng chất rắn hòa tan (TSS), độ pH và polygalacturonase (PG) đã được đo lường Kết quả cho thấy rằng ngoại trừ vitamin C và độ cứng, các tham số chất lượng khác đều bị ảnh hưởng bởi các lớp phủ dựa trên CMC – pectin Kết luận của nghiên cứu với hỗn hợp 0,5% pectin và 0,5% CMC đem lại kết quả tốt nhất về các tham số đo lường và có thể được đề xuất sử dụng làm phủ bì để áp dụng lên trái mận trong giai đoạn bảo quản sau thu hoạch nhằm cải thiện các tính chất chất lượng

Hình 2.8: Cơ chế hoạt động của lớp màng Pectin – CMC bổ sung chất kháng khuẩn trong bảo quản trái cây (Panahirad, 2021)

22 Hình 2.9: So sánh các lát táo không phủ và phủ với lớp màng Pectin – CMC bổ sung chất chống oxy hóa (Panahirad, 2021)

Từ các nghiên cứu của các tác giả trước đó, chúng tôi thấy được tiềm năng khi kết hợp giữa pectin và CMC để tạo màng sinh học nhằm cải thiện một số nhược điểm khi mỗi thành phần được sử dụng độc lập để tạo màng Bên cạnh đó, dịch chiết vỏ lụa điều được đánh giá có giá trị tiềm năng và ứng dụng cao về khả năng kháng khuẩn, và chống oxy hóa Tuy nhiên, hiện nay vẫn chưa có nhiều nghiên cứu về việc bổ sung dịch chiết vỏ lụa điều vào màng Pectin - CMC Chính vì vậy chúng tôi đã thực hiện nghiên cứu bổ sung dịch chiết vỏ lụa điều vào màng sinh học Pectin – CMC và ứng dụng chúng trong bảo quản bơ 034.

Tổng quan về bảo quản bơ

Bơ 034 là giống bơ nội địa tại Việt Nam Bơ 034 có đặc điểm nổi bật bởi kích thước ấn tượng với chiều dài từ 27 – 35cm, hình dáng thon dài, vỏ quả bóng, và lớp vỏ màu xanh đậm, nhân thịt màu vàng, hạt lép hoặc không có hạt Đặc điểm nổi bật của dòng bơ này là tỷ lệ phần thịt quả cao (75 – 82%), cân nặng của quả từ 300g – 800g Bơ 034 được mọi người ưa chuộng vì có vị ngọt vừa phải, có độ dẻo và mùi thơm đặc trưng thích hợp với nhiều món Thời gian thu hoạch mùa vụ từ tháng 3 đến tháng 5 và tháng 9 đến tháng 11 (Annie, 2023)

Trong bơ 034 có tổng hàm lượng polyphenol là 3,46 mg GAE/g DW, hàm lượng Flavonoid 0,95 mg catechin/g DW, khả năng chống oxy húa 8,02 àM TE/g DW, Chlorophyll a 294,2 àg/g DW, Chlorophyll b là 118,6 àg/g DW, hàm lượng Carotenoid 116,0 àg/g DW,

23 hàm lượng chất béo 61,4% cao hơn so với bơ booth, bơ nước, bơ Cu ba (Nguyen và cộng sự, 2022) Có hàm lượng chất béo cao cùng hình dáng dài đặc biệt, và có hiện tượng chín không đều, bơ thường chín từ đầu xuống thân, nên bơ 034 rất khó bảo quản Vì vậy chúng tôi thực hiện nghiên cứu bảo quản bơ 034 bằng màng Pectin – CMC bổ sung dịch chiết vỏ lụa điều nhằm kéo dài thời gian sử dụng, nâng cao chất lượng sản phẩm.

2.6.2 Các nguyên nhân gây hư hỏng trong lúc bảo quản bơ

Theo nghiên cứu của Lieu và cộng sự (2024), sự hư hỏng trong lúc bảo quản bơ là do hai yếu tố: đầu tiên là quá trình trao đổi chất, quá trình hô hấp và sản xuất ethylene bên trong quả bơ; yếu tố thứ hai là sự tấn công của các vi sinh vật gây bệnh lên vỏ của quả bơ Quả bơ hô hấp và chín nhanh ngay sau khi thu hoạch, có thể xem chúng thuộc một trong những loại trái cây chín nhanh nhất (Berry, 2015) Bên cạnh đó, sự phát triển của các đốm đen bên trên vỏ quả bơ có liên quan đến hệ thống phòng thủ chống oxy hóa của quả đang giảm; điều này tuy không gây hại cho quả bơ nhưng vẫn ảnh hưởng đến sự lựa chọn của người mua hàng (Fuentealba, 2022) Bên cạnh các yếu tố bên trong, các yếu tố từ bên ngoài cũng góp phần gây nên sự hư hỏng quả bơ trong lúc bảo quản Phải kể đến như: xử lý bơ sau thu hoạch không đúng cách, không kiểm soát nhiệt độ bảo quản bơ, sự tấn công của các vi sinh vật gây bệnh trên quả bơ như Colletotrichum gloeosporioides, Lasiodiplodia theobromae, Clonos – tachys rosea, …

2.6.3 Các phương pháp bảo quản bơ

Hiện nay, khoảng 30-60% tổng sản lượng rau quả bị thất thoát và lãng phí, nguyên nhân chủ yếu do xử lý sau thu hoạch không đúng cách, trong đó bơ được ước tính tổn thất khoảng 43% ở các nước đang phát triển (Yahia & Carrillo-Lopez, 2018) Mức độ thất thoát này rất cao và ảnh hưởng rất nhiều đến kinh tế, đặc biệt đối với các quốc gia mà nông nghiệp là một ngành chủ chốt quan trọng Vì vậy, rất nhiều nhà khoa học đã nỗ lực tìm ra những phương pháp và kỹ thuật tiên tiến, cũng như nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng bảo quản nhằm kéo dài thời gian sử dụng của quả bơ

• Bảo quản bơ bằng nhiệt độ lạnh

Theo Yahia và Carrillo (2018), các loại trái cây có nguồn gốc nhiệt đới và cận nhiệt đới có thể bị tổn thương nếu bảo quản trong điều kiện 0°C và 18°C, bơ rất nhạy cảm ở nhiệt độ thấp, vì vậy nhiệt độ bảo quản tốt nhất là 3-7°C Nhiệt độ bảo quản càng cao thì làm quả

24 mau chín nhưng thời gian bảo quản ngắn lại Vì nhiệt độ bảo quản thấp sẽ làm chậm lại quá trình lão hóa của bơ, tuy nhiên nếu nhiệt độ quá thấp sẽ gây ra những hiện tượng rối loạn sinh lý, tổn thương lạnh trên quả bơ Theo nghiên cứu của Nguyễn Mạnh Hiểu (2022), nhiệt độ bảo quản tốt nhất đối với quả bơ 034 trồng tại Đắk Nông nhằm kéo dài thời gian bảo quản, giảm thiểu tỷ lệ hư hỏng và vẫn giữ được các giá trị cảm quan, độ cứng, màu sắc khi quả chín là 8°C Tại nhiệt độ bảo quản này, sau 20 ngày nghiên cứu cho thấy quả bơ 034 có thời gian chín tự nhiên trong 4,1 ngày, tỷ lệ hư hỏng 9,72%, chất khô hòa tan tổng số 5,72ºBx, hàm lượng lipid 9,12%, chất lượng bơ chín tốt

• Bảo quản bơ bằng các biện pháp hóa học

Phương pháp xử lý bơ với 1 – MCP (Methylcyclopropene) Nồng độ sử dụng 1 – Methylcyclopropene sẽ ảnh hưởng đến chất lượng và thời gian bảo quản bơ, cụ thể giúp kìm hãm sự mau chín, tăng thời gian bảo quản, duy trì chất lượng sau thu hoạch của quả bơ Theo nghiên cứu của Nguyễn Mạnh Hiểu (2022), giống bơ 034 khi được xử lý với 1 – Methylcyclopropene với nồng độ 250ppb trong 18 giờ sẽ phù hợp nhất với thời gian bảo quản

28 ngày, cho ra tỷ lệ thối hỏng thấp 7,11%, và duy trì được chất lượng cảm quan và dinh dưỡng của bơ tốt Theo nghiên cứu của Nguyễn và cộng sự (2016), cho thấy, khi bơ được xử lý với 1-Methylcyclopropene với nồng độ 500ppb trong 1 phút, ở nhiệt độ bảo quản là 8°C, độ ẩm không khí 80 – 85% sẽ kéo dài thời gian bảo quản của bơ sau thu hoạch tận 27 ngày so với cách bảo quản truyền thống từ 5 – 7 ngày

Phương pháp xử lý bơ bằng khí Ethylene ngoại sinh Nếu ethylene sử dụng ở nồng độ quá cao để bảo quản thì bơ sẽ càng mau chín hơn nhưng thời gian bảo quản sẽ giảm đáng kể, và chất lượng cảm quan không đạt yêu cầu Nếu nồng độ ethylene quá thấp thì trái sẽ lâu chín, khi chín tỷ lệ chín không đồng đều, quá trình chín sẽ chất lượng kém Đối với bơ 034 , nồng độ khí ethylene ngoại sinh 100ppm là phù hợp để rầm chín bơ, sau đó bơ sẽ chín trong thời gian 3,3 ngày và thời gian bảo quản sau khi chín là 4,2 ngày, tỷ lệ chín đạt mức đồng nhất cao 95%, chất lượng cảm quan và dinh dưỡng đạt yêu cầu rất tốt (Nguyễn, 2022)

Bảo quản bơ bằng polyphenols được trích ly từ hạt bơ Khi bơ được bảo quản ở nhiệt độ phòng và không có polyphenols hỗ trợ trong quá trình bảo quản thì thời gian bảo quản bơ là 5 ngày, vỏ quả có màu xanh vàng, thịt quả trở nên mềm dẻo, quả bơ bị hao hụt trọng lượng 6,42% Nếu tại cùng một nhiệt độ bảo quản, nếu được bổ sung thêm polyphenols thì thời gian

25 bảo quản là 6 ngày, vỏ quả màu xanh vàng, thịt quả mềm dẻo, tỷ lệ hao hụt khối lượng là 4,77% (Lê & Trần, 2021)

• Bảo quản bơ bằng công nghệ kỹ thuật bao gói khí quyển biến đổi MAP (Modified

Phương pháp MAP (Modified Atmosphere Packaging) hay còn được gọi là kỹ thuật bao gói khí quyển biến đổi là một trong những phương pháp đã và đang rất được các nhà nghiên cứu quan tâm Nguyên tắc hoạt động của kỹ thuật MAP này là tạo ra môi trường có nồng độ khí O2 thấp và nồng độ khí CO2 cao so với môi trường khí quyển thông thường (20,9% O2 và 0,03% CO2) và nông sản được kết hợp điều kiện bảo quản ở nhiệt độ thấp, độ ẩm cao sẽ tạo ra hiệu quả tích cực trong khâu bảo quản nông sản tươi (Belay, 2016; Smith, 1987)

• Bảo quản bơ bằng các chế phẩm màng sinh học

Sau khi nông sản được thu hoạch và đã qua quá trình rửa để loại bỏ tạp chất, bào tử nấm mốc và mầm bệnh trên bề mặt quả, thì công đoạn phủ màng lên bề mặt quả là một trong những giai đoạn tiếp theo đang được áp dụng rất phổ biến trong quá trình bảo quản nông sản Hiện nay việc phát triển và nghiên cứu những màng sinh học có khả năng kháng vi sinh vật và ăn được sẽ giúp ích cho việc bảo quản thực phẩm, đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng về an toàn thực phẩm là một việc rất cần thiết Ứng dụng công nghệ của màng bao đã cho ra nhiều kết quả tốt về khả năng kéo dài chất lượng của quả bơ sau thu hoạch vì bao màng giúp giảm thiểu sự hao hụt về hàm lượng nước, tỷ lệ CO2 được tạo thành giúp duy trì chất lượng cảm quan cho quả bơ Theo nghiên cứu của (Maftoonazad & Ramaswamy, 2005), nồng độ methyl cellulose 3% đã được thực hiện để bao màng cho quả bơ 20 0 C là nhiệt độ mà quả đã được bao màng sẽ duy trì được chất lượng trong 10 ngày, trong khi quả không được bao chỉ được 6 ngày Hỗn hợp chitosan 1% kết hợp với tinh dầu xạ hương 1% bao màng cho quả bơ đã có khả năng giảm tỷ lệ bệnh thán thư trên quả bơ từ 90% xuống 35% và có thể ức chế sự sinh trưởng của nấm mốc Colletotrichum gloeosporioide với đường kính tản nấm là 0mm (Bill, 2014) Bên cạnh đó, dịch trích lá chùm ngây 2% và kết hợp carboxymethyl cellulose (CMC) 1% cũng thể hiện kết quả tốt khi bao màng quả bơ sau thu hoạch, sự hao hụt khối lượng 1,78% và tỷ lệ hô hấp 167,4mg/kg/giờ; chỉ số oxy hóa chất béo từ 0,8 – 1,2 nmol/g; tỷ lệ này thể hiện rất khả quan so với quả không được bao màng lần lượt là 4,7%; 290,0mg/kg/giờ; 2,9 – 2,4nmol/g (Tesfay & Magwaza, 2017)

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nguyên liệu và thiết bị nghiên cứu

Pectin được mua từ Cửa hàng Esana – Hà nội, xuất xứ Trung Quốc, độ tinh khiết 99%

CMC được mua từ Cửa hàng Esana – Hà nội, xuất xứ Trung Quốc, độ tinh khiết 99%

Vỏ lụa hạt điều được cung cấp bởi Công ty TNHH Vinahe Địa chỉ số 34, khu phố Phước Trung, Bình Phước, với độ ẩm vỏ lụa ban đầu là 6,62%

3.1.4 Hóa chất sử dụng trong nghiên cứu

Bảng 3.1: Nguồn gốc, xuất xứ của các nguyên liệu sử dụng trong bài nghiên cứu

Nguyên liệu Nguồn gốc, xuất xứ Độ tinh khiết

Folin Ciocalteu Supelco – Sigma Aldrich, Mỹ 99%

Na2CO3 Xilong, Trung Quốc 99%

Nước cất Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật

Thành phố Hồ Chí Minh 99%

Cồn 70 o , 96 o Công ty TNHH Thương Mại Dịch Vụ

3.1.5 Thiết bị trong nghiên cứu

- Cân phân tích 4 số Precisa (Thụy Sĩ)

- Cân phân tích 2 số Precisa (Thụy Sĩ)

- Máy khuấy từ gia nhiệt IKA RET

- Máy đo cấu trúc Brookfield Ametek TC3

- Máy đo màu màu cầm tay CR-400 Konica Minolta (Nhật Bản)

- Máy sấy đối lưu Yamato Scientific DKM600 (Nhật Bản)

- Máy đo độ cứng Lutron FR-5120

- Máy quang phổ UV-Vis UH-5300 Hitachi (Nhật Bản)

- Thước kẹp điện tử INSIZE 3109-25A 3109-25A (0-25mm / 0.001) (Trung Quốc)

- Máy xay bột RiriHong RRH-500A (Trung Quốc)

3.1.6 Dụng cụ sử dụng trong nghiên cứu

Sử dụng những dụng cụ cần thiết trong thí nghiệm như: beacher, máy nghiền, đĩa petri, erlen, pipette, burette, ống bóp cao su, bình xịt tia, nhiệt kế, đũa thủy tinh, micropipette, bình định mức, muỗng múc hóa chất

Phương pháp nghiên cứu

Hình 3.2: Sơ đồ nghiên cứu Nghiên cứu chế tạo màng Pectin – Carboxymethyl cellulose bổ sung dịch chiết vỏ lụa điều

29 Hình 3.3: Sơ đồ nghiên cứu Nghiên cứu thử nghiệm khả năng bảo quản bơ của màng Pectin

– Carboxymethyl cellulose bổ sung dịch chiết vỏ lụa điều

3.2.2.1 Trích ly dịch chiết vỏ lụa điều

Chúng tôi thực hiện quá trình trích ly dịch chiết vỏ lụa điều dựa trên phương pháp của Lee và cộng sự (2020) với một số thay đổi như sau:

Vỏ lụa điều đã sấy khô được hút gói chân không từ công ty Vinahe, chúng tôi phân loại vỏ lụa để loại bỏ hạt còn xót lại trong sản phẩm sau đó tiến hành xay thành bột mịn và rây lại Bột thành phẩm được bảo quản trong túi zip, có túi hút ẩm, bảo quản ở nhiệt độ phòng và thu nhận được bột vỏ lụa điều Tỷ lệ bột và nước cất thêm vào là 1:10 Hỗn hợp được để ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ, sau đó đem ly tâm 4000 vòng/phút trong 15 phút Dịch chiết

30 được lọc qua giấy lọc để loại bỏ cặn và được bảo quản trong beacher có bọc giấy bạc ở ngăn mát tủ lạnh

Dựa trên nghiên cứu của Yu và cộng sự (2014); Nguyễn và cộng sự (2022), chúng tôi tiến hành tạo màng với một số thay đổi

Pectin (2g) và CMC (2g) sau khi cân và lắc nhẹ để hỗn hợp được trộn kỹ, bình tam giác được lên máy khuấy từ gia nhiệt, từ từ đổ 100 ml nước cất 55 0 C, vừa đổ nước vừa khuấy đều hỗn hợp, điều chỉnh tốc độ quay của máy khuấy để đánh đều dung dịch Khoảng 5 phút sau, bổ sung glycerol 2% với vai trò là chất nhũ hóa, CaCl2 với tỷ lệ 0,01 g/L, và bổ sung thêm dịch chiết vỏ lụa điều (0 ml; 5ml; 10ml; 15ml; 20ml) Tiếp tục khuấy bằng máy khuấy từ gia nhiệt, đậy nắp bình tam giác để hạn chế bay hơi trong quá trình tạo dung dịch, khuấy cho đến khi hỗn hợp dung dịch đã được đồng hóa hoàn toàn (quan sát bằng mắt thường chỉ thấy bọt khí và không còn các vón cục của pectin và CMC trong dung dịch) Sau đó bảo quản hỗn hợp dịch màng trong tủ lạnh ở 4 o C trong 24 giờ để loại bỏ bọt khí

Dịch màng được đổ vào đĩa petri có đường kính 9 cm, khối lượng cố định là 21g Trong quá trình đổ dung dịch vào đĩa, luôn lắc đều bình chứa dịch mẫu để tăng độ phân bố đồng đều của các thành phần tạo nên dung dịch Màng được sấy khô 50 0 C trong 12 giờ, sau đó bảo quản ở điều kiện RH 65-70%, nhiệt độ 28-35 0 C trong 48 giờ trước khi tiến hành phân tích các chỉ tiêu (màng để trong thùng kín không tiếp xúc với không khí bên ngoài, trong thùng có một becher chứa 1000 mL dung dịch NaCl bão hòa, và sử dụng thiết bị đo RH trong thùng) (Arsic, 2004)

3.2.3 Các phương pháp phân tích

3.2.3.1 Xác định hàm lượng chất khô tổng số

Tiến hành hút 5mL dịch chiết vỏ lụa điều cho vào đĩa petri Đặt đĩa chứa mẫu vào tủ sấy và sấy đến khối lượng không đổi ở 105 0 C Sau khi lấy mẫu ra khỏi tủ sấy, đặt mẫu vào bình hút ẩm để làm nguội đến nhiệt độ phòng và dùng cân bốn số để cân mẫu, ghi nhận khối lượng

Hàm lượng chất khô tổng số của mẫu được xác định theo công thức:

E: Hàm lượng chất khô tổng số của mẫu (mg/g) m2: Khối lượng đĩa petri chứa mẫu sau khi sấy (mg) m1: Khối lượng đĩa petri đã sấy ban đầu (mg) n: tỷ lệ dung môi/nguyên liệu, n

V: Thể tích dịch chiết mẫu, V=5mL

3.2.3.2 Xác định hàm lượng polyphenol tổng

Xây dựng đường chuẩn acid gallic: Pha 0,025g acid gallic trong methanol rồi định mức lờn 50mL Sau đú pha ra cỏc nồng độ: 10; 20; 30; 40; 50; 60; 70 àg/mL Lấy 0,5 mL dung dịch acid gallic với các nồng độ trên cho lần lượt vào các ống nghiệm, bổ sung 2,5 mL dung dịch Folin – Ciocalteu 10% và để yên ở nhiệt độ phòng trong 5 phút sau đó cho thêm 2 mL dung dịch Na2CO3 7,5% Lắc ống nghiệm để trộn đều hỗn hợp sau đó để phản ứng xảy ra trong phòng tối 30 phút Sau phản ứng, độ hấp thụ màu của dung dịch được đo ở 765 nm bằng máy đo hấp thụ quang phổ Xây dựng đường chuẩn và phương trình tương quan giữa nồng độ acid gallic và độ hấp thụ

Xác định tổng hàm lượng polyphenol trong mẫu dịch màng: Hút 0,5 ml dịch vào ống nghiệm, thêm 2,5 ml dung dịch folin Ciocalteu 10% để yên trong 5 phút nhiệt độ phòng, sau đó cho thêm 3ml dung dịch Na2CO3 7,5% Lắc ống nghiệm và để phản ứng xảy ra trong phòng tối 30 phút, đo hấp thụ màu của dung dịch được đo ở 765nm bằng máy đo hấp phụ quang phổ UV – VIS Lặp lại thí nghiệm 3 lần Hàm lượng phenolic tổng số được tính bằng acid gallic tương đương (mg GAE)/g nguyên liệu

Hàm lượng polyphenols tổng số tương đương hàm lượng acid gallic (mg GAE/g nguyên liệu)

X: Hàm lượng polyphenols tổng số tương đương hàm lượng acid gallic (mg GAE/g nguyên liệu)

32 C: Nồng độ acid gallic tương đương tính được dựa vào phương trình đường chuẩn (àg/mL) n: Hệ số pha loãng mẫu

V: Thể tích dung môi chiết mẫu (mL) m: Khối lượng mẫu (g)

3.2.3.3 Độ ẩm của của màng Để xác định độ ẩm của màng (Moisture content), chúng tôi dựa trên phương pháp của (Gniewosz, 2022) màng sau khi sấy và bảo quản trong điều kiện độ ẩm 65-70% RH trong vòng 24 giờ, sau đó sẽ được cắt với kích thước 2 x 2 cm và tiến hành sấy khô đến khối lượng không đổi ở 105 o C Màng sau sấy được xác định khối lượng nhanh chóng để tránh màng hấp thụ ẩm trong không khí gây sai lệch kết quả Mỗi mẫu lặp lại 3 lần Độ ẩm (MC) được xác định bằng độ chênh lệch về khối lượng của màng trước và sau khi sấy

W0: Khối lượng ban đầu của màng, (g)

W1: Khối lượng sau khi sấy của màng, (g)

3.2.3.4 Các chỉ thị màu sắc của màng

Chúng tôi tham khảo dựa trên nghiên cứu của (Gniewosz, 2022), màu của màng được xác định bằng máy đo màu cầm tay CR – 400 Konica Minolta (Nhật Bản) theo hệ màu CIELAB (L* – độ sáng, a* – màu từ xanh lá đến đỏ, b* – màu từ xanh dương đến vàng) Vật liệu hiệu chuẩn là một tấm trắng chuẩn với các thông số màu L* = 94,45, a* = -0,43, b* 3,55 Các thông số màu của màng bao gồm L, a và b thu được bằng cách sử dụng máy đo và tổng độ chênh lệch màu sắc (ΔE) của màng được tính như sau ΔE = √(L ∗ − L) 2 + (a ∗ − a) 2 + (b ∗ − b) 2

3.2.3.5 Độ hòa tan của màng Độ hòa tan của màng (Water Solubility) được xác định dựa trên nghiên cứu của Kim và cộng sự (2019) với một số thay đổi Các mẫu màng được cân 0,1g bằng cân bốn số Sau đó màng được đặt vào ống nghiệm, thêm 30 mL nước cất và lắc trong bằng máy lắc ổn nhiệt

33 trong 24 giờ, 300 vòng/phút, ở 30 0 C Sau 24 giờ lắc, tiến hành lấy màng và sấy khô 105 0 C đến khối lượng không đổi

W0: Khối lượng ban đầu của màng, (g)

W1: Khối lượng sau khi sấy của màng, (g)

3.2.3.6 Các chỉ số màu của màng

Chúng tôi tham khảo dựa trên nghiên cứu của (Gniewosz, 2022), màu của màng được xác định bằng máy đo màu cầm tay CR – 400 Konica Minolta (Nhật Bản) theo hệ màu CIELAB (L* – độ sáng, a* – màu từ xanh lá đến đỏ, b* – màu từ xanh dương đến vàng) Vật liệu hiệu chuẩn là một tấm trắng chuẩn với các thông số màu L* = 94,45, a* = -0,43, b* 3,55 Các thông số màu của màng bao gồm L, a và b thu được bằng cách sử dụng máy đo và tổng độ chênh lệch màu sắc (ΔE) của màng được tính như sau: ΔE = √(L ∗ − L) 2 + (a ∗ − a) 2 + (b ∗ − b) 2

3.2.3.7 Độ dày của màng Độ dày của màng được xác định bằng thiết bị Panme đo ngoài điện tử 0 – 25mm của thương hiệu INSIZE 3109 – 25A theo phương pháp của (Gniewosz, 2022) Thực hiện đo ở

5 vị trí của màng bao gồm 4 góc và 1 tâm sau đó lấy giá trị trung bình để sử dụng tính toán

Tính cơ lý của màng chúng tôi xác định : Độ bền kéo (TS) và độ dãn dài (E) được xác định theo tiêu chuẩn ASTM, phương pháp D882 (1995b) (Annual book of ASTM standards – Plastic, 1995) Độ bền kéo (TS) được xác định bởi:

TS: độ bền kéo (N/mm 2 )

F max : độ dãn dài cực đại (N)

34 d: độ dày của màng (mm) b: chiều rộng của màng (mm) Độ dãn dài (E) được xác định:

%E: phần trăm độ dãn dài

∆L: độ dãn dài cực đại trước khi đứt (mm)

L: khoảng cách giữa hai ngàm (mm)

3.2.3.9 Khả năng thấm ẩm Độ thấm ẩm (hay độ thấm hơi nước) của màng (WVP) được xác định dựa trên phương pháp của Ngô và công sự (2018) Hũ được sấy khô ở 105 0 C trong 2 giờ và để nguội trong bình hút ẩm Màng được cắt thành các hình tròn có đường kính 5 cm Sau đó màng sẽ được cố định lên hủ thủy tinh được khoét nắp có đường kính 4cm, bên trong hủ có chứa silicagel 40g đã được sấy khô trong 5 giờ nhằm duy trì độ ẩm bên trong hộp là 0% Sau đó đặt vào thùng nhựa có điều chỉnh độ ẩm tương đối 60±5% bằng dung dịch muối NaCl bão hòa Tiến hành đo khối lượng hủ sau mỗi 24 giờ trong 7 ngày để biết lượng hơi nước hấp thụ qua màng Độ thấm hơi nước được tính theo phương trình sau:

WTF = w x t A P 0 (RH 1 − RH 2 ) Trong đó w/t: tốc độ thấm hơi nước (tính bằng hệ số hồi quy tuyến tính của sự thay đổi khối lượng theo thời gian (g/h)) x: độ dày của màng (mm)

A: diện tích thấm của màng (m 2 )

𝑃𝑜: áp suất hơi của nước tinh khiết (3.159 kPa ở 25°C)

(RH1 – RH2) là chênh lệch độ ẩm tương đối giữa bên trong và ngoài màng (0.6)

35 Hình 3.4: Minh họa thí nghiệm đo thấm ẩm màng

3.2.3.10 Khả năng kháng nấm mốc

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Hàm lượng chất khô tổng, hàm lượng polyphenol tổng của dịch chiết vỏ lụa hạt điều

Bảng 4.1: Thành phần các loại màng

Ký hiệu màng Thành phần (%) Thể tích dịch chiết

Sau khi trích ly dịch chiết vỏ lụa hạt điều theo phương pháp của Lee và cộng sự, dịch chiết thu nhận sau khi tiến hành ly tâm và lọc, thu nhận dịch chiết từ vỏ lụa điều Trong đó, hàm lượng chất khô tổng thu được từ dịch chiết là 0,40% được trình bày ở phụ lục 1 So sánh với hàm lượng chất khô tổng của Emelike và cộng sự (2017) thực hiện với vỏ lụa hạt điều ở Nigeria là không có sự khác biệt to lớn

Hình 4.1: Đường chuẩn Gallic Acid

38 Hình 4.2: Hàm lượng polyphenol trong dịch chiết và dịch màng Các chữ cái trong đồ thị cho biết sự khác biệt có ý nghĩa với mức ý nghĩa p < 0,05 bằng kiểm nghiệm Ducan

Mẫu dịch chiết (DC) thu nhận được sau khi lọc bỏ bã, sau đó tiến hành đo hàm lượng TPC theo phương pháp Folin Ciocalteu Theo hình 4.2 và phụ lục 1 hàm lượng phenolic tổng thu được từ vỏ lụa hạt điều là 682,94 mg GAE/g nguyên liệu Theo nghiên cứu của Chandrasekara và Shahidi (2011), hàm lượng TPC trong vỏ lụa hạt điều Việt Nam cao hơn so với hàm lượng vỏ lụa hạt điều ở Sri Lanka Ngoài ra, hàm lượng TPC có trong vỏ lụa hạt điều nhiều hơn với một số nguyên liệu trái cây và rau quả khác như trong xoài (54,67 đến 109,70 mg/g gallic acid) (Ajila và cộng sự, 2007), tỏi, rau răm, xoài, cam và quýt (Alide, 2020; Pandey và Rajbhandari, 2015; Quintana, 2021) Trong hình 4.2, hàm lượng TPC trong dịch chiết là lớn nhất, sau đó dịch chiết được bổ sung vào các mẫu màng với các tỷ lệ khác nhau là 5ml, 10ml, 15ml, 20ml Hàm lượng TPC có trong các mẫu màng là khác biệt đáng kể (p