xix TÓM TẮT Luận văn này nghiên cứu khả năng tạo ra màng polymer phân hủy sinh học có tính năng đổi màu theo pH, ứng dụng trong bao bì thông minh để nhận biết sự hư hỏng của thực phẩm..
TỔNG QUAN
Tính cấp thiết của đề tài
Bao bì thực phẩm thông minh đã thu hút sự chú ý trong những thập kỷ gần đây nhờ khả năng giám sát tình trạng thực phẩm đóng gói Các polymer sinh học như protein và polysaccharide, thường bị phân hủy bởi các tác động vật lý, hóa học và sinh học, đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực này Nhiều loại polysaccharide như chitosan, tinh bột, cellulose và alginate có thể được sử dụng để tạo ra các màng bao bì với các đặc tính quang học, cơ học và khả năng phân hủy sinh học phù hợp, từ đó phát triển vật liệu đóng gói thông minh.
Có ba hệ thống bao bì thực phẩm thông minh chính: cảm biến, chỉ thị và vật mang dữ liệu Kỹ thuật chỉ thị, nổi bật với khả năng cung cấp thông tin định tính hoặc bán định lượng qua sự thay đổi màu sắc, đã được nghiên cứu rộng rãi nhờ vào tính dễ chế tạo và khả năng quan sát bằng mắt thường Gần đây, nhiều nghiên cứu đã phát triển cảm biến nhạy cảm với pH để giám sát chất lượng thực phẩm, cho phép người tiêu dùng phân biệt thực phẩm tươi và thực phẩm hư hỏng chỉ qua sự thay đổi màu sắc của bao bì mà không cần mở ra hay kiểm tra bằng cảm quan Bên cạnh đó, do tác động tiêu cực của vật liệu nhựa đối với môi trường, nhu cầu về bao bì thực phẩm từ polymer sinh học thân thiện với môi trường ngày càng gia tăng.
Nhiều nhà nghiên cứu khoa học đang nỗ lực phát triển và mở rộng ứng dụng của bao bì thực phẩm thông minh để đáp ứng nhu cầu của nhà sản xuất và người tiêu dùng.
Việc in trên vật liệu đóng gói thực phẩm cung cấp thông tin quan trọng như ngày sản xuất và tình trạng bảo quản Tuy nhiên, mực in thường có nguồn gốc từ hóa dầu, gây lo ngại về môi trường và an toàn thực phẩm do khả năng di chuyển từ bao bì sang thực phẩm Gần đây, công nghệ viết điện hóa đã được áp dụng để in trên màng polyme sinh học, với thành công của Wu và cộng sự trong việc in trên màng polysaccharide thông qua phản ứng đổi màu pH của anthocyanin Nhờ vào tính an toàn và khả năng phân hủy sinh học của anthocyanin, phương pháp in này được xem là một giải pháp in xanh.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi kết hợp anthocyanin từ bắp cải tím với các loại polymer như tinh bột sắn, Polyvinyl alcohol và mủ trôm để phát triển màng chỉ thị pH Mục tiêu là khảo sát các đặc tính của màng, bao gồm cơ tính, khả năng truyền ẩm, khả năng đổi màu theo pH, khả năng điện hóa và khả năng ứng dụng trong việc theo dõi sự hư hỏng của thực phẩm, nhằm tạo ra màng chỉ thị pH với đặc tính tốt nhất.
Mục tiêu của đề tài
Nghiên cứu này nhằm phát triển và khảo sát đặc tính của màng chỉ thị pH từ các polymer như tinh bột sắn, agar, gelatin và polyvinyl alcohol kết hợp với chất chỉ thị anthocyanin từ bắp cải tím Mục tiêu là xác định khả năng viết điện hóa trên các màng polysaccharide và ứng dụng màng này trong việc đánh giá chất lượng sữa và thịt.
Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: Màng chỉ thị pH dựa trên anthocyanin
Nghiên cứu này tập trung vào việc khảo sát các đặc tính ngoại quan như màu sắc, đặc tính thông minh với khả năng đổi màu theo pH, cũng như các đặc tính vật lý bao gồm độ ẩm, độ truyền quang, cơ tính và khả năng truyền ẩm Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng xem xét các đặc tính hóa học, đặc biệt là khả năng chống oxy hóa và phổ hồng ngoại.
FTIR), khả năng viết điện hóa và ứng dụng khả năng màng chỉ thị độ tươi của thực phẩm.
Nội dung nghiên cứu
Đề tài “Khảo sát tính chất của màng chỉ thị pH và đặc tính viết điện hóa” tập trung vào việc ứng dụng trong bao bì thông minh để theo dõi sự hư hỏng của thực phẩm Nghiên cứu này bao gồm các nội dung cụ thể liên quan đến việc phát triển và cải tiến màng chỉ thị pH, nhằm nâng cao khả năng phát hiện sự thay đổi chất lượng thực phẩm.
Tổng quan về bao bì chỉ thị pH
Tổng quan về vật liệu tạo màng chỉ thị pH
Tổng quan về ứng dụng viết điện hóa trên màng chỉ thị pH
Phân tích đặc tính thay đổi màu theo pH và hàm lượng anthocyanin của chất màu chỉ thị (dịch chiết bắp cải tím)
Khảo sát khả năng tạo màng chỉ thị pH từ tinh bột sắn, polyvinyl alcohol và mủ trôm thủy phân và khả năng kết hợp màng hỗn hợp
Khảo sát ảnh hưởng của chất màu từ dịch chiết bắt cái tím và tỷ lệ phối trộn đến các đặc tính ngoại quan, khả năng đổi màu, cũng như các đặc tính vật lý và hóa học của màng chỉ thị pH Nghiên cứu này nhằm đánh giá sự thay đổi trong các đặc tính của màng chỉ thị pH khi sử dụng dịch chiết bắt cái tím, từ đó cung cấp thông tin hữu ích cho việc phát triển các ứng dụng trong lĩnh vực phân tích hóa học.
Khảo sát khả năng viết điện hóa đến các đặc tính: khả năng đổi màu, ảnh hưởng của chất điện ly, độ bền màu của màng viết điện hóa
Kiểm trả tính ứng dụng của màng chỉ thị pH thông qua quá trình theo dõi sự hư hỏng của thịt và sữa tươi.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Kết quả của nghiên cứu này sẽ là nguồn tham khảo cho các nghiên cứu màng chỉ thị pH tiếp theo
Việc chuyển đổi từ sử dụng màng bao thực phẩm bằng nhựa sang các sản phẩm có khả năng phân hủy tự nhiên không chỉ giúp nâng cao nhận thức của người tiêu dùng về bảo vệ môi trường mà còn thúc đẩy thói quen tiêu dùng bền vững Các sản phẩm phân hủy tự nhiên giảm thiểu rác thải nhựa, bảo vệ hệ sinh thái và giảm tác động tiêu cực đến sức khỏe con người Hãy cùng nhau thay đổi thói quen tiêu dùng để hướng tới một tương lai xanh hơn.
Ngoài ra, đề tài đóng góp ý tưởng để sản xuất màng bao chỉ thị pH quy mô công nghiệ trong tương lai.
Bố cục của báo cáo
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
Chương 4: Kết quả và bàn luận
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan về bao bì chỉ thị pH
Trong quá trình bảo quản, vận chuyển và bán hàng, thực phẩm dễ bị hư hỏng do vi sinh vật, enzyme, nhiệt độ và các yếu tố khác, dẫn đến việc mất độ tươi Hàng năm, khoảng 1,3 tỷ tấn ngũ cốc bị mất hoặc lãng phí trong chuỗi cung ứng thực phẩm, tương đương 1/4 đến 1/3 tổng sản lượng toàn cầu Do đó, người tiêu dùng ngày càng quan tâm đến chất lượng và an toàn thực phẩm, đồng thời cần thông tin chính xác về chất lượng sản phẩm Việc cung cấp phương pháp giám sát chất lượng và an toàn thực phẩm theo thời gian thực là rất quan trọng, không chỉ để tiêu chuẩn hóa thị trường thực phẩm mà còn để bảo vệ quyền lợi của người tiêu dùng.
Bao bì thực phẩm đóng vai trò quan trọng trong chuỗi cung ứng, bảo vệ thực phẩm khỏi ô nhiễm và duy trì chất lượng Tuy nhiên, hệ thống đóng gói truyền thống chỉ cách ly thực phẩm mà không cung cấp thông tin về độ tươi Các phương pháp thông thường như hóa lý, vi sinh vật và đánh giá cảm quan để phát hiện độ tươi thường gặp nhược điểm như cồng kềnh, thời gian phát hiện dài, chi phí cao và phá hủy mẫu, gây khó khăn cho việc phát hiện nhanh chóng và làm mất độ tươi của thực phẩm (Ludwicka et al., 2020).
Bao bì thông minh là công nghệ đóng gói tiên tiến, kết hợp chức năng thông minh với hệ thống đóng gói truyền thống Nó có khả năng cảm nhận và ghi nhận các thay đổi bên trong và bên ngoài sản phẩm, cung cấp thông tin về chất lượng và an toàn thực phẩm Nhờ đó, bao bì thông minh mở rộng khả năng thông tin của bao bì, thực hiện các chức năng nhận biết, lưu trữ, truyền tải và phản hồi thông tin từ nguyên liệu thô đến sản phẩm hoàn thiện.
6 đóng gói sản phẩm, phân phối hậu cần, bán hàng và xử lý chất thải bao bì trong quá trình chế biến thực phẩm(Sohail et al., 2018)
Chỉ báo độ tươi (Freshness Indicator - FI) là một thành phần quan trọng trong bao bì thông minh, bao gồm hai loại chính: thẻ chỉ thị và màng chỉ thị Sự thay đổi màu sắc của FI phản ánh độ tươi của thực phẩm thông qua các khí dễ bay hơi như amin, hydro sunfua và carbon dioxide, được sinh ra trong quá trình hư hỏng Những khí này tương tác với các chất chỉ thị nhạy cảm với pH, chẳng hạn như anthocyanin từ bắp cải tím, dẫn đến sự thay đổi màu sắc của chúng.
FI cung cấp thông tin định tính và bán định lượng về sự thay đổi chất lượng thực phẩm do sự phát triển của vi sinh vật, mà không làm hỏng bao bì Điều này giúp người tiêu dùng đánh giá chất lượng thực phẩm một cách trực quan và khoa học Tuy nhiên, mặc dù FI có nhiều ưu điểm, việc ứng dụng công nghệ này trong ngành thực phẩm vẫn còn hiếm.
Mặc dù có nhiều nghiên cứu về bao bì thực phẩm sử dụng alginate, chitosan và các polysaccharide khác, nhưng việc in trên màng polysaccharide vẫn còn hạn chế do yêu cầu cao về mực ăn được và loại mực phù hợp với quy trình in ấn In trên bao bì thực phẩm cung cấp thông tin quan trọng như ngày sản xuất và tình trạng bảo quản Quy trình in truyền thống phụ thuộc vào độ bám dính giữa mực và bề mặt bao bì, do đó, phát triển các kỹ thuật mới cho in trên màng polysaccharide là cần thiết Quy trình viết điện hóa dựa trên sự thay đổi màu sắc của anthocyanin khi tiếp xúc với pH cung cấp phương pháp in xanh, an toàn để trình bày thông tin bảo quản và thành phần dinh dưỡng Việc giữ nguyên thông tin trên màng trong suốt quá trình chứng tỏ tính ổn định của chữ viết điện hóa và tính đa chức năng của màng.
7 biết tốt nhất của chúng tôi, có rất ít nghiên cứu về in trên màng polyme sinh học (Caro et al., 2016).
Tổng quan về vật liệu tạo bao bì thông minh
Với tình trạng quá tải rác thải nhựa hiện nay, việc sử dụng vật liệu có nguồn gốc tự nhiên ngày càng được ưu tiên Những vật liệu này chủ yếu đến từ ba nguồn gốc chính: protein, polysaccharide và lipid.
Màng protein có khả năng rào cản tốt đối với O2, CO2, chất thơm và lipid, giúp ngăn ngừa hư hỏng thực phẩm, nhưng lại có tính thấm hơi nước cao (Janjarasskul & Krochta, 2010) Các vật liệu lipid thường được sử dụng làm lớp phủ bao bì, cải thiện tính chất rào cản chống hơi nước nhờ vào tính kỵ nước của chúng, đồng thời tăng cường độ bóng bề mặt của vật liệu polymer Tuy nhiên, lớp phủ này dễ bị ôi thiu và không tạo độ cố kết cho màng, dẫn đến bề mặt nhờn (Popović et al., 2018).
Do đó, trong nghiên cứu này chủ yếu sử dụng vật liệu có nguồn từ polysaccharide
Các vật liệu polysaccharide phổ biến bao gồm tinh bột, cellulose, chitosan, alginate, pectin và carrageenan Màng được hình thành thông qua sự phá vỡ tương tác giữa các đoạn polymer dài, tạo ra liên kết hydro liên phân tử khi dung môi bay hơi, dẫn đến mạng lưới màng (Janjarasskul & Krochta, 2010) Liên kết hydro rất quan trọng cho sự hình thành và đặc tính của màng, giúp chúng có tính cản khí và lipid hiệu quả, cùng với tính cơ học tốt Tuy nhiên, khả năng ngăn cản hơi nước của chúng lại kém do chứa nhiều nhóm hydroxyl và thành phần ưa nước (Popović et al., 2018) Nhìn chung, polysaccharide là vật liệu mang lại các đặc tính chức năng cần thiết cho bao bì Để khắc phục nhược điểm về tính chất vật lý khi sử dụng một loại vật liệu đơn lẻ, bao bì tổng hợp đã được phát triển.
Bằng cách kết hợp hai hoặc ba thành phần tạo màng sinh học từ các nguồn khác nhau và bổ sung chất màu chiết xuất tự nhiên, các tính chất của màng sinh học có thể được cải thiện Ví dụ, màng biopolymer kết hợp protein với polysaccharide có khả năng tăng cường khả năng cản khí ở độ ẩm tương đối (RH) thấp.
Các polysaccharide hoặc protein kết hợp với lipid kị nước tạo ra sản phẩm màng có khả năng chống lại sự di chuyển của độ ẩm hiệu quả hơn so với màng từ vật liệu đơn lẻ (Janjarasskul & Krochta, 2010) Nghiên cứu của Siripatrawan & Vitchayakitti (2016a) cho thấy nồng độ chitosan bổ sung ảnh hưởng tích cực đến tính chất cơ học và khả năng rào cản của màng tinh bột bắp Cụ thể, khi nồng độ chitosan trong dung dịch tăng lên, khả năng thấm hơi nước của màng giảm đáng kể và độ bền kéo tăng cao so với màng chỉ làm từ tinh bột bắp, được đo ở điều kiện 75% RH.
Chất tạo màu sắc tố tự nhiên được sử dụng rộng rãi trong các chỉ thị độ tươi của công thức màu tự nhiên, nhờ vào nguồn gốc phong phú và tính an toàn cao Các sắc tố này có thể tạo ra màu sắc đa dạng, từ đỏ cam đến tím (Becerril et al., 2021) Một số chất màu tự nhiên phổ biến bao gồm anthocyanin, carotenoids, chlorophyll, curcumin và betaine (Bhargava et al., 2020).
Các sắc tố tự nhiên tuy mang lại nhiều lợi ích nhưng lại có độ ổn định tương đối thấp, dẫn đến thời gian bảo quản và sử dụng ngắn (Sun et al., 2022) Chẳng hạn, anthocyanin dễ dàng phản ứng với các nhóm electron tự do hoặc oxy do cấu trúc hóa học thiếu electron Do đó, cải thiện tính ổn định của sắc tố tự nhiên trở thành một trong những ưu tiên hàng đầu trong việc phát triển các chỉ thị màu tự nhiên Trong bối cảnh phát triển các chất tạo màu tự nhiên, một số loại đã được ứng dụng trong màng ăn để chỉ thị độ tươi.
Năm 2016, anthocyanin từ hoa hồng và hoa bắp cải đỏ đã được cố định trên giấy lọc để phát triển các chỉ số đo màu cho bao bì thông minh có khả năng phát hiện khí amoniac Tương tự, một loại màng thông minh ăn được đã được chế tạo với anthocyanin từ cây bauhinia làm chỉ thị và chitosan làm chất nền, có khả năng đáp ứng trong phạm vi pH từ 2.2 đến 9.0 (X Zhang et al., 2014) Ngoài ra, một màng thông minh pectin sử dụng anthocyanin từ bắp cải tím cũng đã được phát triển để theo dõi độ tươi của thịt gà, tôm và cá tuyết, nhờ vào độ nhạy cao với các amin khí (Dudnyk et al., 2018).
Các hợp chất polyphenol và các chất tự nhiên khác, khi được sử dụng làm chất chỉ thị pH trong màng ăn được, có khả năng tạo ra các màng thông minh với nhiều ứng dụng đa dạng.
Curcumin, Tara gum và polyvinyl Alcohol được sử dụng để chế tạo màng chỉ thị, giúp xác định độ tươi của tôm và kéo dài thời gian bảo quản nhờ vào đặc tính chống oxy hóa Màng chỉ thị đo màu kết hợp chiết xuất dâu tây đen vào κ-carrageenan để biểu thị độ tươi của sữa, với phạm vi cảm biến pH và khả năng chống oxy hóa rộng.
Chúng tôi nhận thấy tiềm năng và khả năng ứng dụng của màng bao thông minh, vì vậy trong nghiên cứu này, chúng tôi đã phát triển loại màng với các tính chất vật lý được cải thiện Đồng thời, chúng tôi cũng tăng cường tính ứng dụng của màng bằng cách bổ sung các hợp chất sinh học.
Poly (vinyl alcohol) (PVA) là một polymer tổng hợp hòa tan trong nước, có công thức hóa học [CH2CH(OH)]n PVA thường xuất hiện dưới dạng bột màu trắng, không mùi, nhưng cũng có thể ở dạng hạt hoặc dung dịch Khối lượng phân tử của PVA dao động từ 30.000 đến 200.000 Da (Brannon-Peppas, 1996).
Khác với hầu hết các polymer vinyl, PVA không được điều chế thông qua phản ứng trùng hợp monomer do tính không bền của monomer rượu vinyl, dẫn đến phản ứng đồng phân hóa thành acetaldehyde Thay vào đó, PVA được sản xuất bằng cách polyme hóa vinyl acetate thành poly (vinyl acetate) (PVAc), sau đó thực hiện quá trình thủy phân để chuyển đổi thành PVA.
Hình 2.1 Tổng hợp polyvinyl alcohol (PVA) (a) polyme hóa và (b) thủy phân PVA từ PVAc (Lobo, 2009)
PVA được phân loại theo mức độ thủy phân, bao gồm ba nhóm chính: thủy phân một phần (84,2 – 89,0%), thủy phân vừa phải (92,5 – 96,5%) và thủy phân hoàn toàn (98,0 – 99,0%) Mức độ thủy phân này ảnh hưởng quyết định đến các tính chất vật lý, hóa học và cơ học của PVA (Mok et al., 2020).
PVA có khả năng tạo màng nổi bật, với nhiều ứng dụng trong ngành đóng gói thực phẩm Nó được sử dụng để sản xuất màng đóng gói, lớp phủ cho màng phức hợp và làm chất kết dính cho các chất bổ sung thực phẩm Đặc biệt, quá trình tạo màng từ PVA không cần quá trình đóng rắn định kỳ và có thể thực hiện dễ dàng bằng cách bay hơi nước từ dung dịch PVA cũng đã được USDA chấp thuận cho công nghệ đóng gói sản phẩm thịt và gia cầm.
Tổng quan về ứng dụng điện hóa trên bao bì thông minh
Hầu hết các vật liệu đóng gói thực phẩm hiện nay đều sử dụng mực in có nguồn gốc từ nguyên liệu hóa dầu, gây ra vấn đề về môi trường và tính bền vững Việc mực in không an toàn có thể di chuyển từ bao bì sang thực phẩm, làm tăng nguy cơ cho sức khỏe người tiêu dùng Do đó, việc phát triển các loại mực ăn được và áp dụng các kỹ thuật in mới là rất cần thiết để giải quyết những vấn đề này.
Bao bì thực phẩm cung cấp thông tin quan trọng như ngày sản xuất và điều kiện bảo quản Quy trình in ấn trên bao bì đóng vai trò thiết yếu trong việc truyền tải những thông tin này đến người tiêu dùng.
Việc phun mực lên bề mặt bao bì và độ ổn định của bản in phụ thuộc vào cường độ bám dính giữa mực và bề mặt chất nền Gần đây, Wu và cộng sự đã thành công trong việc in trên màng polysaccharide bằng phương pháp điện hóa, sử dụng sự thay đổi màu phản ứng pH của anthocyanin.
Cơ chế viết điện hóa diễn ra khi hydrogel được hình thành bằng cách làm nguội dung dịch xuống nhiệt độ phòng (27 o C – 30 o C) Sau khi tạo thành hydrogel, các mẫu màng được đặt lên tấm kim loại dẫn điện (Đồng-Cu) nối với cực âm của pin điện hóa Cực dương của pin được kết nối với đầu điện cực bằng than chì Khi đầu điện cực tiếp xúc với bề mặt hydrogel, dòng điện không đổi kích thích phản ứng điện phân, tạo ra ion hydro và làm thay đổi màu sắc từ tím sang đỏ cam Ngược lại, khi tấm đồng nối với cực dương và cực âm kết nối với đầu điện cực, ion hydroxyl được tạo ra, dẫn đến sự thay đổi màu sắc sang xanh vàng trên bề mặt hydrogel.
Mặc dù có nhiều nghiên cứu về bao bì thực phẩm sử dụng polysaccharide, nhưng nghiên cứu về in trên màng polysaccharide vẫn còn hạn chế Anthocyanin, với tính an toàn và khả năng phân hủy sinh học, cho phép phương pháp viết điện hóa được xem là in xanh Tuy nhiên, các công trình liên quan đến phương pháp này trên màng ăn được vẫn chưa phong phú (Yang et al., 2021).
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Vật liệu
Nguyên liệu Nguồn gốc Hóa chất Xuất xứ
Bắp cải tím, Mủ trôm, Tinh bột khoai mì
Công ty TNHH The Green Market Việt Nam
Sodium borate Potassium chloride Sodium hydroxide
Chemical Cồn (96%) Vietchem (Việt Nam)
zSơ đồ nghiên cứu
Hình 3.1 Sơ đồ nghiên cứu
PVA/TB/Mũ trôm thủy phân
Xác định khả năng đổi màu theo pH, phổ hấp thụ, nồng độ anthocyanin trong dịch chiết
Phối trộn Điều chỉnh pH pH=6.0±0.1 Đổ màng
Xác định khả năng đổi màu theo pH Độ truyền quang
Khả năng chống oxy hóa
Khả năng viết điện hóa Ứng dụng theo dõi sự hư hỏng của sữa tươi, thịt heo tươi Xay nhuyễn
Phương pháp nghiên cứu
3.3.1.1 Dịch chiết anthocyanin từ bắp cải tím
Mục đích: Trích ly dịch chiết bắp cải tím
Để điều chế dịch chiết anthocyanin từ bắp cải tím, theo nghiên cứu của El-Naggar et al (2021), bắp cải tím tươi được chọn phải có màu sắc tím đậm, không hư hỏng và không khô Sau khi tách lá và loại bỏ gân trắng, bắp cải được rửa sạch dưới vòi nước Tiến hành xay 100 g bắp cải tím với 300 g nước cất, sau đó trích ly hỗn hợp ở nhiệt độ 50°C trong 30 phút Sau khi trích ly, dịch chiết được lọc thô để loại bỏ cặn và thu được dịch chiết bắp cải tím, được bảo quản trong bình tối màu, tránh ánh sáng trực tiếp và giữ ở nhiệt độ 4°C trước khi thực hiện các khảo sát tiếp theo.
Mục đích: Tạo ra vật liệu để làm dung dịch màng
Để thực hiện quá trình thủy phân mủ trôm bằng kiềm, theo phương pháp của Postulkova et al (2017), đầu tiên cần cân 2 g bột mủ trôm và hòa tan trong 100 mL nước cất ở nhiệt độ phòng Sau 24 giờ, thêm vào hỗn hợp 33,3 mL NaOH 1 M để tiến hành phản ứng.
Để chuẩn bị dung dịch mủ trôm, trộn VNaOH với Vdd mủ trôm theo tỷ lệ 1:3 và khuấy trong 1 giờ Sau đó, sử dụng 24 mL HCl 1 M để trung hòa lượng NaOH dư, đảm bảo pH = 7.0 và khuấy thêm 30 phút Tiếp theo, thêm 83 mL ethanol 99,5% để kết tủa gum tan với tỷ lệ Vdd mủ trôm : Vethanol là 2:1, sau đó lọc thu gum kết tủa và rửa bằng ethanol 75% hai lần Gum kết tủa thu được cần được cắt nhỏ và sấy khô ở nhiệt độ 50°C trong 24 giờ Cuối cùng, các mẫu sấy khô được nghiền thành bột và bảo quản trong lọ thủy tinh.
Hình 3.2 Sơ đồ thủy phân mủ trôm
Mục đích của nghiên cứu là tạo ra dung dịch màng bằng cách hòa tan các vật liệu khác nhau Các màng được hình thành từ ba loại polymer nền chính, bao gồm polyvinyl alcohol, tinh bột khoai mì và mủ trôm thủy phân Những màng này sẽ được sử dụng trong các thí nghiệm để đánh giá các tính chất vật lý, hóa học và sinh học của chúng.
Để thực hiện, hòa tan 3 g mỗi loại polymer trong 100 mL nước cất để tạo dung dịch polymer nồng độ 3% (m/v), sử dụng máy khuấy từ gia nhiệt với tốc độ 750 rpm cho đến khi tan hoàn toàn Tỉ lệ dung dịch polymer được cố định ở mức 50:50 (PVA:TB) cho tất cả thí nghiệm Khi dung dịch nguội, bổ sung glycerol để hóa dẻo và potassium sorbate 0.03% để kháng nấm mốc Tiếp theo, thêm dịch chiết anthocyanin (ATH) và dịch mủ trôm thủy phân (SG) vào dung dịch Sử dụng phương pháp tráng màng (casting) để trải dung dịch lên đĩa Petri đường kính 90 mm và sấy khô ở 45 °C trong tủ sấy đối lưu Yamato DKM600 (Nhật Bản) Sau 24 giờ, màng được bảo quản ít nhất 48 giờ trong điều kiện độ ẩm không khí 75% RH trước khi tiến hành khảo sát đặc tính màng.
Lọc- ethanol 96% Lọc – rửa ethanol 75%
Lọc – cắt nhỏ Sấy 50 0 C, 24h Nghiền
Bảng dưới cho thấy thông tin các mẫu nhằm khảo sát các thí nghiệm khác nhau
Bảng 3.1 Công thức tạo màng
Dịch chiết bắp cải tím (g)
Khảo sát lượng mủ trôm có trong màng
Khảo sát lượng dịch chiết bắp cải tím có trong màng
Khảo sát lượng glycerol có trong màng
3.3.3 Phương pháp khảo sát chất màu chỉ thị
3.3.3.1 Xác định phổ hấp thụ và khả năng đổi màu theo pH của dịch chiết bắp cái tím
Mục đích: Xác định khả năng đổi màu và phổ hấp thụ của chất màu khi phản ứng với các dung dịch có pH khác nhau
Để chuẩn bị dung dịch đệm với giá trị pH khác nhau, bạn có thể tham khảo TCVN 4320-1986 Chi tiết về cách chuẩn bị dung dịch và các giá trị pH được mô tả cụ thể trong bảng dưới đây.
Để chuẩn bị dung dịch 0,4 N potassium chloride (KCl), hòa tan hoàn toàn 5,36 g KCl trong 180 mL nước cất Điều chỉnh pH của dung dịch bằng HCl (38% w/w) và sử dụng pH kế để đạt được ba giá trị pH lần lượt là 1,0; 2,0; và 3,0 (± 0.1) Cuối cùng, định mức dung dịch bằng nước cất đến thể tích 200 mL và bảo quản trong lọ thủy tinh tối màu.
Để chuẩn bị dung dịch 0,4 N sodium acetate (NaCH3COO.3H2O), hòa tan hoàn toàn 9,79 g NaCH3COO.3H2O trong 180 mL nước cất Điều chỉnh pH của dung dịch bằng HCl (38% w/w) để đạt được các giá trị pH lần lượt là 4, 4,5, 5 và 6 (± 0,1) Cuối cùng, định mức dung dịch bằng nước cất lên thể tích 200 mL và bảo quản trong lọ thủy tinh tối màu chuyên dụng.
7, 8, 9 Chuẩn bị dung dịch 0,2 N sodium tetraborate decahydrate
(Na2B4O7.10H2O) bằng cách hòa tan hoàn toàn 13,72 g
Hòa tan Na2B4O7.10H2O trong 180 mL nước cất, sau đó điều chỉnh pH của dung dịch bằng dung dịch HCl (38% w/w) cho đến khi đạt được các giá trị pH 7, 8, 9 (± 0,1) Cuối cùng, định mức dung dịch bằng nước cất đến thể tích 200 mL và bảo quản trong lọ thủy tinh tối màu chuyên dụng.
Để chuẩn bị dung dịch sodium borate 0,3 N, hòa tan hoàn toàn 20,59 g Na2B4O7.10H2O trong 180 mL nước cất Sử dụng 3 N NaOH để điều chỉnh pH của dung dịch, kiểm soát bằng pH kế nhằm đạt được các giá trị pH lần lượt là 10, 11, 12 (± 0,1).
39 định mức dung dịch bằng nước cất lên thể tích 200 mL và bảo quản trong lọ thủy tinh tối màu chuyên dụng
Pha loãng dịch chiết với các dung dịch có pH từ 1.0 đến 12.0 theo tỷ lệ 1:4 Sau 10 phút, quan sát sự thay đổi màu sắc của dịch chiết ở các giá trị pH khác nhau.
- Đo và ghi nhận phổ hấp thụ của 12 dung dịch trên máy đo quang phổ UV-Vis UH-3500 Hitachi (Nhật Bản) trong khoảng bước sóng 380 – 760 nm
3.3.3.2 Xác định hàm lượng anthocyanin trong dịch chiết bắp cái tím theo phương pháp pH vi sai
Mục đích: Xác định hàm lượng anthocyanin tổng có trong dịch chiết bắp cải tím
Nguyên tắc của phương pháp pH vi sai là xác định nồng độ anthocyanin tổng chiết xuất từ dịch trích trái cây, nước giải khát, chất màu tự nhiên và vang, với phạm vi nồng độ từ 20 đến 3000 mg/L thông qua đồng phân cyanidin-3-glucoside Phương pháp này dựa trên sự thay đổi màu sắc của anthocyanin theo pH môi trường: tại pH 1.0, đồng phân oxonium (flavylium cation) có màu tồn tại, trong khi tại pH 4.5, dạng hemiketal (carbinol pseudo-base) không màu chiếm ưu thế Sự chênh lệch về độ hấp thụ khi đo ở bước sóng 520 nm và 700 nm tỷ lệ thuận với nồng độ chất màu (AOAC International, 2005).
Hình 3.3 Cấu trúc dạng (A) cation flavylium ở pH=1.0 và (B) hemiketal ở pH=4.5 của anthocyanin
Cách thực hiện: Phương pháp thực hiện được tham khảo từ nghiên cứu của (Lee et al., 2001)
Pha loãng 1 mL dịch chiết với 4 mL dung dịch đệm có pH 1.0 và 4.5 Sau 15 đến 20 phút, chuyển mẫu vào 2/3 cuvette để đo độ hấp thụ và phổ hấp thụ bằng máy quang phổ UV-Vis UH-3500 Hitachi (Nhật Bản).
- Đo độ hấp thụ cực đại của hai mẫu đã được pha loãng ở hai bước sóng khác nhau: 520 nm và 700 nm, với mẫu trắng là nước cất
Tính kết quả: Hàm lượng anthocyanin tổng được xác định theo công thức:
A = (A520 nm pH =1 – A700 nm pH =1) – (A520 nm pH = 4,5 – A700 nm pH = 4,5)
A520 nm, A700 nm: độ hấp thụ tại bước sóng 520 và 700nm ở pH 1 và 4.5 a: Lượng anthocyanin (mg/mL) ;
M: Khối lượng phân tử của anthocyanin, được biểu diễn qua cyanidin 3- glucoside (449.2 g/mol); l: Chiều dày cuvet (1cm);
𝜀: Hệ số hấp thụ phân tử, (25.740 mol -1 cm-1 tại λ = 520 nm)
Xác định phần trăm anthocyanin trong dịch chiết
Trong đó: a: Lượng anthocyanin (mg/mL);
41 m: Khối lượng bắp cải tím ban đầu (g);
V: Thể tích nước sử dụng ban đầu để trích ly (mL) w: Độ ẩm nguyên liệu (%)
3.3.4 Phương pháp phân tích ngoại quan màng (Màu sắc)
Mục đích của nghiên cứu là xác định sự thay đổi màu sắc của mẫu màng theo giá trị pH từ 1.0 đến 12.0 Nghiên cứu sẽ phân tích sự khác biệt màu sắc của các mẫu màng ở các giá trị pH khác nhau và ghi nhận giá trị màu bằng thiết bị đo màu cầm tay Linshang LS 171 (Trung Quốc) Thiết bị này sử dụng các thông số mã hóa màu L (độ sáng), a (đỏ/xanh lá) và b (vàng/xanh dương) để xác định mẫu màng nào sẽ cho sự thay đổi màu sắc tốt nhất.
Màu sắc được ghi nhận bằng thiết bị đo màu cầm tay Linshang LS171 (Trung Quốc) thông qua một luồng sáng tiêu chuẩn CIE D65 chiếu vào bề mặt màng có đường kính khoảng 8mm trong 1 giây Trong quá trình đo, màng hấp thụ một phần ánh sáng và phản xạ phần còn lại về thiết bị đầu dò, kích thích 3 vùng màu đỏ, lục, lam để chuyển hóa thành các thông số kết quả.
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Khả năng đổi màu theo pH và phổ hấp thụ của dịch chiết anthocyanin từ bắp cải tím
Chúng tôi đã tiến hành phân tích sự thay đổi màu sắc của dịch chiết bắp cải tím theo pH bằng cách trộn với các dung dịch đệm có pH từ 2.0 đến 12.0, nhằm sử dụng dịch chiết này trong màng đổi màu theo pH (Hình 4.1).
Hình 4.1 Sự thay đổi màu sắc của dịch chiết bắp cải tím trong các dung dịch pH đệm khác nhau (pH 2-12)
Dịch chiết anthocyanin từ bắp cải tím thể hiện sự thay đổi màu sắc rõ rệt theo pH, với màu đỏ ở pH 2.0, hồng ở pH 3.0-4.0, tím ở pH 5.0-7.0, xanh dương ở pH 8.0-9.0, màu xám ở pH 10.0, xanh lục ở pH 11.0 và vàng ở pH trên 12.0.
Dưới điều kiện bình thường, dịch chiết bắp cải tím có màu tím ở pH 6-7, tương ứng với pH trung tính của thực phẩm Khi pH được điều chỉnh xuống dưới 2 bằng dung dịch đệm, ion H+ sẽ liên kết với anthocyanin, tạo ra hợp chất màu đỏ Flavylium cation (AH+).
Khi pH tăng từ 1.0 lên 4.0, hàm lượng ion H+ giảm, dẫn đến việc màu đỏ của dung dịch nhạt dần và chuyển sang màu hồng ở pH 4.0 Ở khoảng pH 5.0 – 6.0, môi trường acid yếu làm thay đổi cấu trúc của anthocyanin, tạo ra màu tím đặc trưng của bắp cải tím Tại pH này, anthocyanin tồn tại dưới dạng quinoidal base, là trạng thái cân bằng giữa acid và base, thể hiện màu tím từ nhạt đến đậm.
Hình 4.2 Sự thay đổi màu sắc của chiết xuất giàu anthocyanin từ bắp cải đỏ ở các giá trị pH khác nhau
Khi pH tăng từ 7.0 đến 8.0, quinoidal base (màu tím) bị khử proton và chuyển sang dạng anionic quinoidal base, tạo màu xanh dương ở độ trung tính Tại pH 9.0, anthocyanin chuyển thành carbinol pseudo base (không màu) do nhóm -OH gắn thêm vào cấu trúc Nếu pH vượt quá 10.0, anthocyanin mở vòng, hình thành chalcone có màu vàng đến xanh Kết quả này tương tự như nghiên cứu trước đây về dịch chiết bắp cải tím ở các đệm pH khác nhau (Rawdkuen et al., 2020).
Màu sắc của dung dịch anthocyanin phụ thuộc vào tỷ lệ các dạng cấu trúc ở từng mức pH cụ thể Sự thay đổi pH của dịch chiết anthocyanin từ bắp cải tím sẽ ảnh hưởng đến cấu trúc phân tử và dẫn đến sự thay đổi màu sắc Tính chất này cho phép dịch chiết anthocyanin từ bắp cải tím được ứng dụng trong bao bì thông minh.
52 minh để nhận diện tính chất của thực phẩm thông qua sự biến đổi màu sắc, là một giải pháp hiệu quả trong công nghệ bảo quản thực phẩm
Phổ hấp thụ UV-vis của dịch chiết anthocyanin cho thấy sự thay đổi màu sắc theo pH, với sự chuyển biến rõ rệt trong hình dạng phổ hấp thụ Cụ thể, khi pH tăng từ 2 lên 6, đỉnh hấp thụ cực đại (λmax) di chuyển từ 520 nm đến 570 nm, trong khi độ cao của đỉnh giảm dần và cuối cùng biến mất Ngược lại, khi pH tiếp tục tăng từ 6.0 đến 8.0, độ hấp thụ tăng từ 0.3 lên 0.48, đồng thời λmax chuyển từ 570 nm đến 610 nm.
Khi pH tăng từ 9.0 đến 12.0, giá trị λmax giảm, với độ hấp thụ cực đại giảm từ 0.33 xuống 0.17 và bước sóng hấp thụ cực đại tăng từ 562 nm lên 605 nm Sự thay đổi màu sắc và quang phổ hấp thụ UV-vis của dung dịch anthocyanin chủ yếu do biến đổi cấu trúc của anthocyanin, như được thể hiện trong Hình 4.3 (Abedi – Firoozjah, 2022).
Hình 4.3 Phổ hấp thụ của dịch chiết anthocyanin từ bắp cải tím ở các dung dịch pH đệm (2.0 – 12.0)
Hàm lượng anthocyanin trong dịch chiết bắp cải tím chủ yếu bao gồm cyanidin-3,5-diglucoside và cyanidin-3-sophoroside-5-glucoside, cùng với các dạng acyl hóa khác nhau (Jackman et al., 1987) Tổng hàm lượng anthocyanin được xác định dựa trên đồng phân cyanidin-3,5-diglucoside Phương pháp xác định dựa trên sự thay đổi màu sắc của anthocyanin theo pH, với dạng oxonium có màu chiếm ưu thế ở pH 1.0 và dạng hemiketal không màu ở pH 4.5 Khi đo ở bước sóng 520 nm và 700 nm, sự chênh lệch độ hấp thụ ánh sáng tỉ lệ thuận với nồng độ anthocyanin.
Kết quả đo độ hấp thụ của anthocyanin cho thấy tại bước sóng 520 nm và pH 1.0, độ hấp thụ đạt 2.821 ± 0.037, trong khi ở bước sóng 700 nm là 0.056 ± 0.023 Ở pH 4.5, độ hấp thụ tại 520 nm là 0.503 ± 0.033 và tại 700 nm là 0.123 ± 0.012 Với tỷ lệ nguyên liệu và dung môi là 1:5, hàm lượng anthocyanin trong dịch chiết được xác định là 696.168 ± 5.748 mg/L Tính theo tỷ lệ nguyên liệu với dung môi nước (1:5), hàm lượng phần trăm anthocyanin trong bắp cải tím là 0.815% ± 0.007, sử dụng dung môi trích ly là nước cất.
Hình 4.4 Cấu trúc của flavylium cation (A) và dạng hemiketal (B)
Theo nghiên cứu của Motohashi & Sakagami (2008), hàm lượng anthocyanin trong bắp cải tím dao động từ 0.9-1.2% Phương pháp trích ly bằng cồn kết hợp với pH thấp và công nghệ sấy thăng hoa giúp thu được anthocyanin với nồng độ cao Nghiên cứu cũng đề cập đến quá trình trích ly bằng nước ở nhiệt độ trung.
Hàm lượng anthocyanin trong 54 bình thấp hơn so với các nghiên cứu khác, nhưng vẫn đủ để ứng dụng vào sản xuất bao bì, cao hơn nhiều loại thực vật khác Việc sử dụng nước làm dung môi trích ly không chỉ giảm thiểu hóa chất mà còn bảo vệ môi trường, phù hợp với mục tiêu nghiên cứu về bao bì thông minh phân hủy sinh học.
Khảo sát các đặc tính của màng chỉ thị
4.2.1 Màu sắc ngoại quan ban đầu của màng
Màu sắc đóng vai trò quan trọng trong việc xác định sự hiện diện của dịch chiết bắp cải tím trong màng chỉ thị pH Việc đo màu màng giúp phân tích và so sánh sự thay đổi màu sắc dễ dàng hơn, khi các yếu tố như độ sáng và xu hướng màu được chuyển thành các thông số cụ thể Thông số L đại diện cho độ sáng, trong khi a và b biểu thị các màu cơ bản: đỏ, xanh lá, xanh dương và vàng Nếu giá trị a lớn hơn 0, màu sắc nghiêng về đỏ; ngược lại, nếu a nhỏ hơn 0, màu xanh lá sẽ chiếm ưu thế Tương tự, giá trị b âm chuyển sang dương cho thấy màu sắc thay đổi từ xanh dương sang vàng (Yong et al., 2019).
Sau khi tham khảo các nghiên cứu trong và ngoài nước, chúng tôi đã lựa chọn hai loại polymer phân hủy sinh học cao là PVA (polyvinyl alcohol) và tinh bột sắn làm polymer nền cho màng chỉ thị pH Màu sắc ban đầu của polymer là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn phù hợp Khả năng thay đổi màu của màng theo pH là cần thiết để ứng dụng vào việc theo dõi sự hư hỏng của thực phẩm.
Hình 4.5 (A) màng có bổ sung dịch chiết, (B) dịch chiết bắp cải tím ở pH 5.0 -6.0
Các dung dịch tạo màng được chế biến theo phương pháp ở mục 3.3.2 mà không điều chỉnh pH, nhằm quan sát đặc tính ngoại quan ban đầu của màng Màng tạo ra có màu tím đặc trưng, gần như không có sự khác biệt so với màu của dịch chiết (Hình 4.5).
Bảng 4.1 Thông số màu của các loại màng
Màng chứa dịch chiết bắp cải tím thể hiện màu sắc rõ rệt so với màng không màu, với màu tím và ánh đỏ nhẹ, trong khi màng không màu chỉ có màu xám nhạt Sự tăng cường màu sắc của màng tỉ lệ thuận với hàm lượng dịch chiết bắp cải tím, cho thấy anthocyanin là nguyên nhân chính tạo ra màu tím này Kết quả tương tự cũng được ghi nhận trong các màng tinh bột có chứa anthocyanin từ L ruthenicum (Yun et al., 2019b).
Bảng tóm tắt các thông số màu cho thấy màng có dịch chiết có giá trị a cao hơn so với màng không chứa dịch chiết, phản ánh xu hướng màu đỏ rõ rệt hơn Giá trị a của màng tăng đáng kể khi hàm lượng dịch chiết tăng, cho thấy sự đậm lên của màu sắc màng Đồng thời, giá trị ΔE cũng gia tăng theo hàm lượng dịch chiết, chứng tỏ màng trở nên có màu sắc rõ rệt hơn Tuy nhiên, giá trị L giảm khi hàm lượng dịch chiết tăng, chỉ ra rằng màng có xu hướng tối hơn.
Kết quả nghiên cứu cho thấy hàm lượng dịch chiết có ảnh hưởng lớn đến thông số màu của màng Ngoài ra, sự thay đổi màu sắc tương tự cũng được ghi nhận khi thêm bột dâu đen giàu anthocyanin và bột gạo đỏ vào màng tinh bột (Mathew et al., 2019; Nogueira et al., 2019a).
4.2.2 Khả năng thay đổi màu sắc của màng theo pH pH
Hình 4.6 Sự đổi màu của các mẫu màng khi tiếp xúc với các dịch đệm pH khác nhau
Màu sắc của các mẫu màng thay đổi rõ rệt sau 10 phút tiếp xúc với dung dịch đệm có pH từ 2.0 đến 12.0, cho thấy sự nhạy cảm với pH do biến đổi cấu trúc hóa học của anthocyanin Ở pH 2, màng có màu đỏ đậm, chuyển dần sang tím nhạt khi pH tăng lên 7 Tại pH 8, màng chuyển sang màu xanh lam do anthocyanin tồn tại chủ yếu ở dạng quinoidal base Tuy nhiên, ở pH 9, màng chuyển sang màu xám do anthocyanin chuyển sang dạng carbinol pseudobase không màu.
Khi pH đạt 12, màng chuyển sang màu xanh vàng do sự hình thành chalcone, tương tự như kết quả từ nghiên cứu của C Wu et al (2020) với màng konjac-hitin có bổ sung dịch chiết bắp cải tím Sự thay đổi màu sắc của màng theo giá trị pH cho thấy tiềm năng ứng dụng trong bao bì thực phẩm, sẽ được trình bày chi tiết hơn trong phần sau của báo cáo.
Nghiên cứu cho thấy mẫu màng với tỷ lệ F20E có sự thay đổi màu sắc rõ rệt nhất, tương đồng với sự biến đổi màu của anthocyanin trong dung dịch.
Bảng 4.2 Thông số màu của màng ở các tỉ lệ dịch chiết khác nhau tiếp xúc với các dung dịch có pH từ 2.0-12.0
Hệ số pH L a b ∆E Màu giả lập
F05 pH = 2.0 79.03 ± 36.51 b 36.51 ± -5.53 i -5.53 ± 37.54 e 37.54 ± 1.02 e pH = 3.0 77.35 ± 30.01 ab 30.01 ± -5.06 h -5.06 ± 32.25 e 32.25 ± 0.3 d pH = 4.0 78.13 ± 20.54 ab 20.54 ± -1.03 g -1.03 ± 23.96 f 23.96 ± 0.3 bc pH = 5.0 78.24 ± 16.69 ab 16.69 ± -6.98 f -6.98 ± 20.92 d 20.92 ± 0.41 bc pH = 6.0 87.1 ± 5.05 d 5.05 ± -6.02 e -6.02 ± 6.62 de 6.62 ± 0.46 e pH = 7.0 89.03 ± 4.96 d 4.96 ± -8.08 e -8.08 ± 6.34 c 6.34 ± 0.82 e pH = 8.0 83.38 ± 3.21 c 3.21 ± -5.31 d -5.31 ± 9.17 e 9.17 ± 0.46 cd pH = 9.0 75.58 ± 4.59 a 4.59 ± -10.77 de -10.77 ± 18.33 b 18.33 ± 3.23 a pH = 10.0 77.68 ± 1.69 ab 1.69 ± -14.88 c -14.88 ± 18.19 a 18.19 ± 1.59 ab pH = 11.0 78.46 ± -5.91 b -5.91 ± -1.58 b -1.58 ± 15.85 f 15.85 ± 0.82 a pH = 12.0 87.58 ± -19.76 d -19.76 ± 40.22 a 40.22 ± 49.35 g 49.35 ± 0.82 f
F10E pH = 2.0 62.93 ± 1.16 a 50.28 ± 1.51 h -0.93 ± 0.46 f 57.06 ± 1.78 e pH = 3.0 80.08 ± 0.71 f 21.91 ± 2.97 g -3.11 ± 0.63 e 23.93 ± 2.36 c pH = 4.0 78.74 ± 1.33 f 15.58 ± 1.56 f -4.54 ± 0.39 de 22.01 ± 4.16 bc pH = 5.0 72.58 ± 1.6 c 14.13 ± 1.06 f -5.71 ± 0.98 cd 23.53 ± 1.55 c pH = 6.0 74.32 ± 1.57 cde 10.58 ± 0.82 e -4.92 ± 0.56 dce 20.2 ± 1.34 bc pH = 7.0 75.99 ± 0.39 e 8.85 ± 1.21 e -5.64 ± 2.27 cd 18.15 ± 0.24 b pH = 8.0 83.23 ± 0.4 g 5.04 ± 0.29 d -7.04 ± 0.1 bc 10.18 ± 0.28 a
58 pH = 9.0 75.07 ± 1.15 de 7.39 ± 0.6 de -15.2 ± 0.39 a 21.35 ± 1 bc pH = 10.0 72.63 ± 0.63 c -2.05 ± 3.58 c -7.97 ± 1.52 b 20.69 ± 0.83 bc pH = 11.0 69.79 ± 0.37 b -15.12 ± 0.74 b -3.46 ± 0.5 e 27.94 ± 0.19 d pH = 12.0 72.92 ± 0.99 cd -20.81 ± 0.42 a 43.19 ± 0.43 g 55.71 ± 0.51 e
The study presents the effects of varying pH levels on specific measurements, highlighting significant differences across the range At pH 2.0, the values were 68.62 ± 2.44, while at pH 3.0, they decreased to 68.53 ± 2.83 As pH increased to 4.0, the measurement further declined to 67.03 ± 1.02 At pH 5.0, the value was 63.82 ± 2.53, and at pH 6.0, it dropped to 64.4 ± 1.3 The trend continued with pH 7.0 at 58.77 ± 0.9 and pH 8.0 at 51.6 ± 0.48 Notably, pH 9.0 recorded a value of 55.55 ± 1.24, while pH 10.0 showed an increase to 64.33 ± 6.36 At pH 11.0, the measurement was 64.68 ± 1.77, and finally, at pH 12.0, it reached 59.7 ± 1.13 These results indicate a complex relationship between pH levels and the observed parameters, emphasizing the importance of pH in influencing outcomes.
F20E pH = 2.0 54.16 ± 0.37 c 60.21 ± 1.15 i -2.47 ± 0.22 e 70.06 ± 1.15 d pH = 3.0 54.57 ± 0.49 cd 41.86 ± 2.25 h -4.98 ± 0.55 e 55.3 ± 1.92 ab pH = 4.0 54.71 ± 0.54 cde 27.74 ± 1.09 g -11.15 ± 0.36 c 52.6 ± 5.24 ab pH = 5.0 56.49 ± 0.6 de 12.72 ± 1.38 ef -1.18 ± 0.8 f 37.66 ± 0.79 ab pH = 6.0 57.02 ± 1.44 e 10.48 ± 0.88 e -8.65 ± 1.02 c 36.7 ± 1.41 a pH = 7.0 47.73 ± 0.62 a 14.36 ± 1.09 f -10.08 ± 0.74 c 46.78 ± 0.7 ab pH = 8.0 52.78 ± 1.05 bc 5.91 ± 0.56 d -10.81 ± 1.3 c 40.33 ± 1.16 cd pH = 9.0 57.01 ± 0.94 e 6.14 ± 0.15 d -20.39 ± 1.17 a 39.16 ± 0.73 bc pH = 10.0 54.04 ± 1.38 c 2.15 ± 1.35 e -17.69 ± 1.71 b 40.64 ± 1.67 a pH = 11.0 51 ± 1.89 b -10.08 ± 1.71 a -8.72 ± 1.97 c 43.18 ± 1.66 a
Kết quả đo màu cho thấy các mẫu màng có sự thay đổi màu sắc rõ rệt khi tiếp xúc với 12 mức pH khác nhau, với giá trị ΔE lớn hơn 5, cho thấy sự thay đổi này dễ dàng nhận biết bằng mắt thường Ở pH thấp (từ 2 đến 7), hệ số a có giá trị dương và cao, khiến màu sắc nghiêng về phía đỏ Ngược lại, khi pH tăng từ 8 đến 12, hệ số a giảm dần và chuyển sang âm, dẫn đến sự thay đổi màu sắc của màng theo hướng xanh lá.
Hệ số b có giá trị âm trong khoảng pH 2 đến pH 11, thể hiện màu xanh dương, và chuyển sang giá trị dương tại pH 12, biểu thị màu xanh lá chuyển dần sang vàng.
Màng nhạy cảm với pH có giá trị L* cao, biểu thị độ sáng cao, trong khi giá trị a* giảm khi pH tăng, cho thấy màu đỏ mạnh hơn ở pH thấp và màu xanh lá chiếm ưu thế ở pH cao Các màng chứa anthocyanin từ bắp cải tím có giá trị b* âm, chỉ ra cường độ màu xanh lam cao hơn Sự thay đổi màu sắc của anthocyanin là do biến đổi cấu trúc phân tử dưới tác động của pH; ở pH axit (1-3), cation flavylium chiếm ưu thế, tạo ra màu đỏ hoặc tím Khi pH tăng từ 4 đến 5, carbinol giả bazơ trở thành dạng chủ yếu, làm màu sắc mờ dần hoặc không màu Từ pH 6 đến 7, dạng quinoidal mang màu tím xuất hiện, và ở pH 7-9, dạng anion của quinoidal tạo ra màu xanh lam Cuối cùng, ở pH từ 10 đến 12, cấu trúc anthocyanin mở ra và chuyển thành chalcone, tạo màu vàng xanh (Anthony Ananga et al., 2013).
Mẫu màng F20E nổi bật với độ nhạy pH tốt nhất và độ sáng cao nhất, làm cho nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho bao bì thông minh nhằm nhận biết thực phẩm hư hỏng, đồng thời có khả năng phân hủy sinh học.
Khả năng truyền quang
Anthocyanin, sắc tố chính trong chiết xuất bắp cải tím, có khả năng hấp thụ ánh sáng, ảnh hưởng đến độ trong suốt của màng polysaccharide Nghiên cứu quang phổ UV-Vis đã phân tích tác động của nồng độ chiết xuất bắp cải tím đến khả năng này.
60 truyền ánh sáng của màng Kết quả cho thấy, khi tăng nồng độ chiết xuất từ 5 ml lên
Tại bước sóng 550 nm, tỷ lệ truyền sáng của 20 ml giảm từ 28,8% xuống 12,4%, cho thấy sự ảnh hưởng rõ rệt của anthocyanin Các màng chứa anthocyanin giảm truyền sáng đáng kể so với màng không chứa chiết xuất, với %T chỉ đạt 53,6%, điều này chứng minh tác động mạnh mẽ của anthocyanin trong việc giảm ánh sáng truyền qua.
Khả năng chặn ánh sáng của màng phụ thuộc vào hàm lượng anthocyanin, vì anthocyanin có khả năng hấp thụ tốt ánh sáng nhìn thấy và tia cực tím nhờ cấu trúc vòng thơm Khi hàm lượng anthocyanin tăng, độ truyền sáng giảm, cho thấy khả năng hấp thụ và tán xạ ánh sáng của màng cũng tăng lên Kết quả này tương đồng với các nghiên cứu trước đây về anthocyanin từ Lycium ruthenicum (Qin et al., 2019).
Khi nồng độ anthocyanin tăng, cấu trúc tinh thể của màng thay đổi, dẫn đến khả năng phản xạ và tán xạ ánh sáng tăng, đặc biệt trong dải bước sóng dưới 400 nm thuộc vùng UV Sự giảm độ truyền sáng (%T) cho thấy khả năng hấp thụ tia cực tím tăng lên, cho thấy màng có nồng độ chiết xuất cao có khả năng ngăn chặn tia UV hiệu quả, bảo vệ sản phẩm khỏi ánh sáng mặt trời.
Việc tăng cường hàm lượng anthocyanin trong màng polysaccharide có tác động mạnh mẽ đến khả năng truyền sáng, trong khi màng chứa chiết xuất bắp cải tím thể hiện tiềm năng lớn trong việc bảo vệ thực phẩm khỏi ánh sáng và tia UV Điều này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng mới trong lĩnh vực bao bì thực phẩm.
Hình 4.7 minh họa độ truyền quang của màng với các tỷ lệ phối trộn khác nhau, bao gồm tỷ lệ chất màu, tỷ lệ mủ trôm và tỷ lệ glycerol Glycerol, một chất làm dẻo ưa nước, đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc chặt chẽ và tăng tính đồng nhất của màng polysaccharide Kết quả thí nghiệm cho thấy khi tăng tỷ lệ glycerol, khả năng truyền ánh sáng của màng giảm, nhưng tác động của glycerol không đáng kể so với mủ trôm và chiết xuất bắp cải Cụ thể, khi lượng glycerol tăng từ 0 lên 0,2 g, tỷ lệ truyền ánh sáng giảm từ 51,1% xuống 21,1% Mặc dù sự khác biệt về tỷ lệ truyền ánh sáng giữa các mẫu có hàm lượng glycerol cao và thấp chỉ khoảng 20%, glycerol vẫn ít ảnh hưởng đến độ trong của màng do tính chất trong suốt và không màu của nó Tuy nhiên, sự thay đổi cấu trúc màng vẫn có thể làm giảm khả năng truyền ánh sáng, vì cấu trúc đậm đặc hơn làm tăng phản xạ ánh sáng và cản trở sự xuyên sáng.
Phổ UV-Vis của màng phân hủy sinh học chứa tinh bột và PVA, khi bổ sung mủ trôm thủy phân, cho thấy sự giảm đáng kể độ truyền ánh sáng khi hàm lượng mủ trôm tăng Cụ thể, độ truyền ánh sáng giảm từ 77,9% xuống 56,4% tại các bước sóng 780 nm và 360 nm Sự giảm này trở nên rõ rệt hơn ở các mẫu có hàm lượng mủ trôm cao, đặc biệt là ở mẫu SP30G.
Mủ trôm thủy phân tạo ra nhiều nhóm chức (-OH, -COOH) có khả năng liên kết với PVA và tinh bột, tăng cường liên kết ngang trong cấu trúc polymer, dẫn đến màng kém linh hoạt và tăng độ mờ Điều này làm giảm chỉ số truyền ánh sáng (%T) và thay đổi chỉ số khúc xạ của màng, tạo ra cấu trúc mạng đậm đặc và không đồng đều, từ đó tăng khả năng tán xạ ánh sáng và giảm truyền sáng trong dải bước sóng từ 360 đến 780 nm.
Mủ trôm thủy phân đã chứng minh có ảnh hưởng tích cực đến khả năng chặn ánh sáng và tăng độ đục của màng, từ đó giúp bảo vệ thực phẩm khỏi ánh sáng và tia UV Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trước đây về màng tinh bột hạt sơn trà của Cao & Song (2019).
Độ dày màng
Độ dày của màng bao bì thực phẩm là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến khả năng truyền ẩm (WVP) và độ bền kéo (TS) Các thông số về độ dày của màng polymer dựa trên PVA và tinh bột sắn cho thấy rằng việc thay thế một phần polymer chính bằng mủ trôm thủy phân, tỷ lệ chiết xuất bắp cải tím chứa anthocyanin, và hàm lượng glycerol làm dẻo có tác động đáng kể đến độ dày màng Cụ thể, độ dày của màng PVA-tinh bột sắn giảm nhẹ khi tăng hàm lượng mủ trôm thủy phân, với độ dày trung bình giảm từ 0,141 mm ở màng không chứa mủ trôm xuống 0,121 mm khi hàm lượng mủ trôm đạt 30% Sự giảm này có ý nghĩa thống kê khi so sánh với màng không chứa mủ trôm.
63 và SP30G Tuy nhiên, ở mức thay thế mủ trôm thấp hơn, sự thay đổi về độ dày không đáng kể
Hình 4.8 Độ dày của các loại màng
Sự khác biệt về tính chất hóa học và khả năng tương tác giữa các chuỗi polymer của PVA và tinh bột sắn dẫn đến sự phân tách pha trong quá trình hình thành màng Thủy phân loại bỏ các nhóm acetyl, làm tăng hàm lượng nhóm hydroxyl (-OH) trong mủ trôm, giúp tạo ra mạng lưới ổn định trước khi kết hợp với glycerol và nước trong màng Điều này tạo ra cấu trúc màng nhỏ gọn hơn và hạn chế sự giãn nở.
Kết quả thí nghiệm cho thấy tỷ lệ thay đổi mủ trôm thủy phân có ảnh hưởng đáng kể đến độ dày của màng, với sự giảm mạnh nhất xảy ra ở mức thay thế 30% (SP30G) Bên cạnh đó, tỷ lệ chiết xuất bắp cải tím cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
Khi tỷ lệ chiết xuất bắp cải tím tăng, độ dày của màng cũng gia tăng, cụ thể là từ 0,132 mm ở mức chiết xuất 0% (F0E) lên 0,169 mm ở mức 20% (F20E) Sự khác biệt này có ý nghĩa thống kê với p < 0,05.
Màng chứa chiết xuất có tỷ lệ chiết xuất cao nhất đạt 44,44% so với tổng trọng lượng dung dịch đúc Tỷ lệ chiết xuất bắp cải tím thấp (5g và 10g) không gây ra sự thay đổi đáng kể về độ dày màng, có thể do khối lượng và thể tích bổ sung từ chiết xuất làm tăng độ dày tổng thể Khi bổ sung 15g và 20g chiết xuất, màng tinh bột PVA tạo thành các ma trận phức tạp hơn, dẫn đến độ dày tăng Kết quả cho thấy tỷ lệ chiết xuất bắp cải tím cao hơn làm tăng độ dày màng, với sự thay đổi đáng kể nhất ở mức 20% Hiện tượng tương tự cũng được báo cáo bởi Yan Qin và cộng sự, khi độ dày của màng tinh bột sắn - L ruthenicum tăng lên với hàm lượng bột trái cây cao hơn (Qin et al., 2019).
Xu hướng tăng độ dày màng được ghi nhận khi hàm lượng glycerol gia tăng, với độ dày trung bình tăng từ 0,124 mm ở mức 0g glycerol (F0G) lên 0,154 mm ở mức 0,2g glycerol (F4G) (p < 0,05) Hiện tượng này đặc biệt rõ rệt ở các màng có hàm lượng glycerol cao (13,33%, 20% và 26,67% dựa trên trọng lượng polymer) Glycerol hoạt động như một chất làm dẻo, tăng cường tính di động và linh hoạt của mạng lưới polymer, dẫn đến sự giảm độ đậm đặc của màng Sự gia tăng thể tích tự do cho phép các chuỗi polymer di chuyển dễ dàng hơn và chiếm nhiều không gian hơn, từ đó làm tăng độ dày màng Nghiên cứu của Sanyang, Sapuan và cộng sự (2016) cũng xác nhận rằng việc thêm glycerol vào màng tinh bột góp phần làm tăng độ dày nhờ vào tính chất làm dẻo của glycerol.
Sự bổ sung glycerol vào màng tinh bột sắn-PVA làm tăng đáng kể độ dày, đặc biệt khi hàm lượng glycerol đạt khoảng 15% trở lên Glycerol chiếm các khoảng trống trong mạng polymer và tương tác với chuỗi polymer, làm tăng khoảng cách giữa chúng Bourtoom (2007) đã chỉ ra rằng chất làm dẻo có thể liên kết với tinh bột, thay thế liên kết tinh bột-tinh bột bằng liên kết tinh bột-glycerol-tinh bột, từ đó dẫn đến sự gia tăng độ dày màng (Bourtoom, 2008) Ngoài ra, hàm lượng glycerol cao cũng làm tăng khả năng hấp thụ ẩm, gây ra hiện tượng trương nở và tăng độ dày màng (Ahmadi et al., 2012; Vieira et al., 2011).
Độ bền kéo và độ giãn dài
Độ bền kéo (TS) của màng polymer là yếu tố quan trọng đánh giá khả năng chịu lực và hiệu suất cơ học Độ giãn dài khi đứt (EAB) thể hiện tính linh hoạt và độ dẻo, cho thấy khả năng kéo giãn trước khi đứt Nghiên cứu đã xem xét ba yếu tố chính: tỷ lệ mủ trôm, chiết xuất anthocyanin và tỷ lệ glycerol, nhằm phân tích ảnh hưởng của chúng đến tính chất cơ học của màng Kết quả thí nghiệm được minh họa qua biểu đồ, cho thấy tác động của các nồng độ khác nhau của mủ trôm, chiết xuất anthocyanin và glycerol đến độ bền kéo của màng.
Khi phân tích đồ thị, nhận thấy rằng độ bền kéo giảm khi tỷ lệ mủ trôm tăng Mẫu SP0G đạt giá trị TS cao nhất khoảng 7 MPa, trong khi các mẫu SP10G, SP20G và SP30G lần lượt có giá trị TS là 5,88 ± 0,11, 5,50 ± 1,51, và 5,36 ± 0,82 MPa Sự ảnh hưởng của mủ trôm đến độ bền kéo được thể hiện rõ qua sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) giữa màng không chứa mủ trôm và các màng có tỷ lệ mủ trôm cao như SP20G và SP30G.
Sự giảm độ bền kéo khi hàm lượng mủ trôm tăng lên có thể được giải thích bởi việc phá vỡ tính toàn vẹn của mạng polymer, dẫn đến cấu trúc màng kém liên kết hơn và tương tác yếu giữa các chuỗi polymer Ngoài ra, quá trình thủy phân tạo ra nhiều nhóm hydroxyl (-OH), làm tăng khả năng hấp thụ nước và thay đổi các tương tác giữa các phân tử trong màng, từ đó góp phần làm giảm độ bền kéo.
Việc bổ sung mủ trôm với các nồng độ khác nhau có ảnh hưởng lớn đến độ giãn dài khi đứt (EAB) của màng, với EAB giảm từ 404,03% ở mẫu SP30G xuống 220,59% ở mẫu không có mủ trôm Sự giảm này có thể do loại bỏ nhóm acetyl trong mủ trôm, tăng cường khả năng tương tác giữa mủ trôm và mạng lưới tinh bột Tương tự, nghiên cứu của Nawab et al (2017) cho thấy độ giãn dài của màng tinh bột xoài tăng khi có sự bổ sung guar hoặc xanthan gum Ngoài ra, xanthan gum phân nhánh anion cũng làm giảm độ bền kéo (TS) và tăng EAB của màng tinh bột sắn (Flores et al., 2010).
Hình 4.9 Độ bền kéo của các loại màng
Hình 4.10 Độ giãn dài của các loại màng
Việc bổ sung chiết xuất anthocyanin từ bắp cải tím dẫn đến sự giảm đáng kể về độ bền kéo (TS), với mẫu F0E có TS khoảng 5,8 MPa, trong khi mẫu F20E giảm xuống còn 1,4 MPa Độ lệch chuẩn thấp giữa các nhóm thí nghiệm cho thấy sự đồng nhất trong kết quả Phân tích thống kê chỉ ra rằng mẫu F0E có sự khác biệt rõ rệt so với các mẫu khác (F5E, F10E, F15E, F20E), tất cả đều thể hiện sự giảm TS rõ rệt Sự giảm này có thể liên quan đến hiệu ứng làm dẻo của các thành phần chiết xuất, dẫn đến màng mỏng hơn nhưng kém bền hơn, cho thấy mối tương quan trực tiếp giữa hàm lượng anthocyanin và độ bền của màng.
Chiết xuất bắp cải tím có tác động đáng kể đến độ bền kéo và độ giãn dài của màng, với sự khác biệt thống kê rõ rệt (p < 0,05) giữa màng không chứa chất màu và màng có bổ sung chất màu Theo nghiên cứu của Sganzerla và cộng sự (2021), sự tương tác giữa anthocyanin và polymer làm giảm độ bền của màng, dẫn đến việc giảm đáng kể độ bền kéo so với màng đối chứng Mặc dù anthocyanin cải thiện độ giãn dài, nhưng lại làm giảm khả năng chịu lực Kết quả khảo sát cũng cho thấy glycerol ảnh hưởng đến tính chất của màng; khi hàm lượng glycerol tăng, độ bền kéo giảm từ 9,32±1,38 MPa ở mẫu F0G xuống 6,29±0,68 MPa ở mẫu F4G, trong khi độ giãn dài tăng từ 253,05±12,04% lên 350,99±66,58% Glycerol hoạt động như một chất hóa dẻo, làm tăng tính linh hoạt và khả năng giãn nở của màng, theo lý thuyết polymer cổ điển, điều này dẫn đến việc suy yếu liên kết phân tử giữa các chuỗi polymer, từ đó giảm độ bền kéo và tăng độ giãn dài (Jastrzebski, 1977).
Hiệu ứng ngăn chặn xảy ra khi glycerol làm giảm tương tác giữa các chuỗi polymer, dẫn đến việc ngăn chặn sự tương tác trực tiếp giữa các phân tử Chất hóa dẻo này không chỉ tăng cường tính linh hoạt mà còn cải thiện độ đàn hồi của màng Bằng cách can thiệp vào các liên kết hydro giữa các chuỗi polymer và chất hóa dẻo, glycerol đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa tính chất của vật liệu.
Nghiên cứu của Nazan Turhan và Şahbaz (2004) chỉ ra rằng việc cải thiện tính dẻo dai của màng có thể đạt được thông qua việc giảm tương tác giữa các polymer Điều này không chỉ giúp tăng cường tính linh hoạt của màng mà còn nhờ vào sự hình thành liên kết hydro giữa các nhóm chức của chuỗi polymer và chất hóa dẻo.
Kết luận, việc tăng hàm lượng mủ trôm trong các mẫu SP10G, SP20G và SP30G không tạo ra sự khác biệt đáng kể về tính chất cơ học Do đó, mẫu SP10G với nồng độ mủ trôm được chọn làm màng chỉ thị pH Ngoài ra, các màng chứa nhiều glycerol có xu hướng giảm độ bền kéo và tăng độ giãn dài Vì độ bền kéo là yếu tố quan trọng trong nghiên cứu này, mẫu F2G với hàm lượng glycerol vừa phải đã được lựa chọn làm màng chỉ thị pH.
Khả năng truyền ẩm (Water vapor permeability)
Khả năng truyền ẩm thấp là đặc tính quan trọng của bao bì hoạt tính, giúp hạn chế sự trao đổi hơi ẩm giữa thực phẩm và môi trường hoặc giữa các thành phần sản phẩm Tính thấm hơi nước phụ thuộc vào khả năng hòa tan và khuếch tán của phân tử nước qua chất nền của màng, và tăng lên khi nhiệt độ và độ ẩm tương đối cao Sự gia tăng này có thể do độ ẩm cao của màng và hiện tượng hấp phụ ẩm ở độ ẩm tương đối cao, dẫn đến trương nở và tăng cường khuếch tán hơi nước.
Thành phần dung dịch tạo màng và quá trình gia nhiệt có ảnh hưởng lớn đến tính chất của màng Nhiệt độ cao trong quá trình tạo màng giúp tăng cường độ kết dính giữa các chuỗi polymer, dẫn đến cấu trúc chặt chẽ hơn và giảm độ thấm ẩm (Chinma et al., 2015).
Nghiên cứu cho thấy khả năng thấm ẩm của màng tăng khi bổ sung mủ trôm với nồng độ từ 10% đến 30% (w/w chất rắn) Cụ thể, khả năng thấm ẩm giảm từ 5,34×10 -10 (mẫu SP0G) xuống 5,23×10 -10 g.m -1 s -1 Pa -1 (mẫu SP10G), có thể do liên kết hydro giữa tinh bột, mủ trôm và glycerol ở nồng độ thấp làm giảm nhóm –OH sẵn có Tuy nhiên, khi nồng độ mủ trôm tăng lên (mẫu SP20G và SP30G), khả năng thấm ẩm lại tăng, cho thấy bản chất hấp thụ nước tốt của mủ trôm.
69 động của quá trình thủy phân, làm tăng số lượng nhóm OH và khả năng tương tác của màng với các phân tử nước (Mayes, 2009)
Hình 4.11 Khả năng truyền ẩm của các loại màng
Hình 4.11 còn cho thấy màng F5E và F10E có giá trị WVP (4,87×10 -10 và 4,83×10 -10 g.m -1 s -1 Pa -1 ) thấp hơn so với màng tinh bột đối chứng (5,06××10 -10 g.m -
Hàm lượng dịch chiết bắp cải tím thấp có thể tạo ra mạng lưới polymer dày đặc hơn, ức chế sự truyền hơi ẩm Bên cạnh đó, tương tác liên phân tử (liên kết hydro) giữa tinh bột và dịch chiết giúp giảm số lượng nhóm hydroxyl ưa nước trong màng, từ đó làm giảm ái lực của màng đối với hơi nước.
Khi hàm lượng chất màu vượt quá 35% tổng trọng lượng của dịch màng (F15E và F20E), giá trị WVP tăng đáng kể Hiện tượng này có thể do sự tích tụ của chất màu quá mức, dẫn đến việc tăng thể tích tự do trong màng, từ đó tạo điều kiện cho sự truyền hơi ẩm Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Luchese et al (2018), cho thấy sự gia tăng WVP của màng tinh bột khi bổ sung dư lượng quả việt quất giàu anthocyanin.
70 và nghiên cứu của Nogueira et al., (2019b) về việc tăng WVP khi bổ sung bột quả dâu đen vào màng tinh bột
Quá trình thủy phân mủ trôm làm tăng độ thấm ẩm của màng, với mức độ thủy phân càng cao thì khả năng thấm ẩm càng lớn nhờ vào sự gia tăng số lượng nhóm OH và tương tác với phân tử nước Sự kết hợp giữa chuỗi polysaccharide của mủ trôm và phân tử nước qua liên kết hydro mạnh tạo ra rào cản độ ẩm kém hiệu quả hơn.
Màng có hàm lượng glycerol cao nhất (F4G) cho thấy giá trị WVP cao nhất trong số các màng được thử nghiệm (p < 0,05), điều này phù hợp với các nghiên cứu trước đây của Cerqueira et al (2012), Jouki et al (2013) và Xiao et al.
Glycerol được chứng minh là làm tăng thể tích tự do và chuyển động của chuỗi polymer, từ đó giảm độ cứng và cải thiện khả năng khuếch tán nước qua cấu trúc màng.
Việc bổ sung chất tạo màu làm tăng khả năng ái nước của màng, tuy nhiên, màng F20E vẫn cho kết quả tốt nhất về khả năng hiển thị màu theo pH và ảnh hưởng của chất màu lên khả năng thấm ẩm không đáng kể Do đó, nghiên cứu này quyết định sử dụng tỷ lệ chất màu giống như màng F20E để chế tạo màng chỉ thị Bên cạnh đó, dựa trên kết quả về độ bền kéo và độ giãn dài khi đứt, tỷ lệ glycerol tương tự như màng F2G được chọn để làm màng chỉ thị pH, mặc dù glycerol có tác dụng làm tăng khả năng thấm ẩm của màng.
Độ ẩm, khả năng hòa tan
Ảnh hương của tỷ lệ dịch chiết
Màng F0E cho thấy độ ẩm cao nhất so với các màng F5E, F10E, F15E và F20E, với sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) Sự gia tăng độ ẩm này có thể được giải thích bởi quá trình thủy phân, giúp loại bỏ nhóm acetyl và tăng cường số lượng nhóm hydroxyl.
Nghiên cứu của Yong et al (2019) cho thấy rằng việc bổ sung dịch chiết bắp cải tím dẫn đến sự tương tác tốt hơn với nước Đặc biệt, độ ẩm của màng giảm đáng kể, với màng F20E ghi nhận độ ẩm thấp nhất (p < 0,05) Hiện tượng này có thể được giải thích bởi sự hình thành liên kết hydro giữa các polysaccharide.
71 dịch chiết bắp cải tím, làm giảm tương tác giữa polysaccharide và độ ẩm (Kurek et al., 2018)
Hình 4.12 Độ ẩm và độ tan của các mẫu màng thay đổi tỷ lệ dịch chiết bắp cái tím
Kết quả nghiên cứu này phù hợp với các nghiên cứu trước đó, trong đó Gull và cộng sự (2021) chỉ ra rằng độ hòa tan trong nước ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của màng trong môi trường nước và khả năng phân hủy sinh học Borkowski và cộng sự (2005) cũng báo cáo rằng quá trình glycosyl hóa có thể làm tăng độ tan Hơn nữa, việc bổ sung các chất chiết xuất có thể thay đổi cấu trúc phân tử và nâng cao khả năng hòa tan trong nước của màng (Borkowski et al., 2005).
Nghiên cứu của Min và cộng sự (2021) cho thấy việc bổ sung chiết xuất vỏ quả lựu vào màng chitosan ảnh hưởng đến chuỗi polymer và liên kết hydro của màng Theo George và cộng sự (2001), trong cấu trúc có nhiều nhóm hydroxyl, các nhóm này tạo ra liên kết hydro với nhau Khi tiếp xúc với nước, các liên kết này bị phá vỡ và hình thành các liên kết hydro mới với phân tử nước, dẫn đến tăng khả năng trương nở và độ tan của màng.
Hình 4.13 Độ ẩm và độ tan của các loại màng thay đổi tỷ lệ mủ trôm Ảnh hưởng của tỷ lệ mủ trôm
Nghiên cứu cho thấy độ ẩm và khả năng hòa tan của màng tăng khi hàm lượng mủ trôm tăng, nhờ vào khả năng hấp thụ nước tốt của mủ trôm Mặc dù ban đầu mủ trôm không tan trong nước, nhưng nó nhanh chóng tạo thành hệ keo nhớt ở nồng độ thấp Quá trình thủy phân loại bỏ nhóm acetyl, làm tăng số lượng nhóm -OH, từ đó cải thiện khả năng tương tác với nước Nhóm -OH có tính phân cực và tạo liên kết hydro với nước, giúp màng có hàm lượng mủ trôm cao hòa tan tốt hơn Đặc biệt, độ hòa tan của màng tinh bột-PVA tăng dần khi bổ sung mủ trôm, với mẫu SP10G (17,86%) có độ hòa tan cao hơn đáng kể so với mẫu SP0G (12,17%) không chứa mủ trôm.
Hình 4.14 Độ ẩm và độ tan của các loại màng thay đổi tỷ lệ glycerol
Kết quả từ hình 4.14 chỉ ra rằng khi nồng độ glycerol tăng, độ ẩm và độ tan của các mẫu màng mủ trôm cũng tăng theo Cụ thể, mẫu màng không chứa glycerol có giá trị thấp nhất, trong khi mẫu chứa 0,8% glycerol đạt giá trị cao nhất.
Glycerol, với ba nhóm hydroxyl ưa nước, tăng cường khả năng giữ ẩm và hòa tan của màng Sự linh hoạt của glycerol cho phép nó hình thành các liên kết hydro nội phân tử và liên phân tử, làm tăng khoảng cách giữa các phân tử màng khi được bổ sung vào công thức Điều này cũng nâng cao khả năng hấp thụ nước của glycerol, khiến nó hoạt động như một chất hóa dẻo Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của Sobral và cộng sự, cho thấy chất hóa dẻo làm gián đoạn các tương tác giữa các phân tử polymer.
Việc tăng nồng độ glycerol không chỉ làm tăng độ ẩm của màng mà còn giảm lực tương tác giữa các đại phân tử lân cận, nhờ vào tính chất thủy hóa của chất hóa dẻo (Jiménez et al., 2012) Do đó, bổ sung glycerol có tác dụng cải thiện các đặc tính của màng mủ trôm, bao gồm độ hút ẩm, khả năng tan, độ hút nước và độ kéo giãn.
Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
Phép đo FTIR được thực hiện nhằm đánh giá các tương tác giữa hai polymer PVA/TB và giữa polymer với hợp chất anthocyanin trong khoảng số sóng 4000–400 cm−1.
Bảng 4.3 Các nhóm chức có chức năng định lượng
Bước sóng (cm -1 ) Nhóm chức
1745.83 C = O (ester carbonyl functional group in FAME)
Kết quả phân tích phổ FTIR cho thấy dải hấp thụ cực đại của các mẫu màng trắng và màng màu nằm trong khoảng 3500-3000 cm −1, đặc trưng cho dao động hoá trị O-H từ nhóm hydroxyl có trong tất cả các vật liệu tạo màng Ngoài ra, các đỉnh hấp thụ trong khoảng 3000-2800 cm −1 liên quan đến dao động hoá trị của liên kết C-H trong các nhóm alkyl Đỉnh tại 1647 cm −1 xuất hiện ở hầu hết các mẫu, phản ánh sự uốn cong của liên kết O-H trong các phân tử nước liên kết, cho thấy sự tương tác chặt chẽ giữa polymer và nước Liên kết C-H trong các đơn vị glucose được ghi nhận ở đỉnh 2923 cm −1, trong khi đỉnh tại 1615-1645 cm −1 có thể do sự có mặt của phân tử nước hoặc liên quan đến liên kết C=O (COO-).
Hình 4.15 trình bày đồ thị quang phổ FTIR của màng TB-PVA với các chỉ tiêu so sánh khác nhau, bao gồm mủ trôm (A), Glycerol (B) và Anthocyanin (C) Cụ thể, Hình 4.15A cho thấy phổ FTIR của các mẫu màng TB-PVA với nồng độ mủ trôm tăng dần, trong đó các mẫu SP10G, SP20G và SP30G thể hiện dấu hiệu mất đỉnh tại một số bước sóng nhất định.
Hai đỉnh hấp thụ đặc trưng tại 1026 cm −1 và 1067 cm −1 liên quan đến dao động C-O và sự giãn liên kết C-C trong nhóm C-O-C của glucose trong tinh bột Sự thay đổi tần số từ 1026 cm −1 đến 1151 cm −1 có thể do sự hình thành tương tác mới giữa tinh bột và mủ trôm Hình dạng và vị trí của các đỉnh hấp thụ trong màng TB-PVA chứa mủ trôm và glycerol tương tự như màng TB-PVA chỉ chứa glycerol Vùng 1200-1000 cm −1 ghi nhận ba đỉnh hấp thụ, phản ánh dao động của liên kết C-O trong nhóm C-OH, cho thấy sự tương tác giữa các phân tử.
TB-PVA chiếm ưu thế hơn so với tương tác giữa tinh bột và mủ trôm (Melo et al.,
Sự dịch chuyển của dải từ 1087 cm−1 về 1036 cm−1 cho thấy glycerol đã hình thành liên kết hydro với hỗn hợp PVA-tinh bột, làm tăng khả năng hấp thụ nước do hàm lượng glycerol tăng Phân tích FTIR cho thấy việc bổ sung chất hóa dẻo không ảnh hưởng đáng kể đến cấu trúc hóa học của màng TB-PVA, điều này cũng được xác nhận trong nghiên cứu của Tarique và cộng sự (2021).
Việc kết hợp chất màu vào màng đã tạo ra các đỉnh hấp thụ mới và thay đổi cường độ đỉnh hấp thụ của hai polymer ở các mẫu F5E đến F20E Trong khoảng 1650-1500 cm−1, sự giãn của các đỉnh hấp thụ liên quan đến dao động liên kết C=C trong vòng thơm, chỉ ra sự hiện diện của anthocyanin Ngoài ra, đỉnh hấp thụ trong khoảng 1000-1100 cm−1 cho thấy sự gắn kết của nhóm phenol vào các vòng thơm, khẳng định sự tồn tại của anthocyanin.
2020) Một đỉnh rõ ràng tại 1026 cm −1 liên quan đến dao động biến dạng liên kết C-
H trong cấu trúc anthocyanin có sự thay đổi đáng kể về phổ hấp thụ tại số sóng 843 cm −1 so với màng trắng, cho thấy sự hiện diện của các vòng thơm với nhóm thế ở vị trí ortho (Maciel et al., 2015).
Phân tích phổ FTIR chỉ ra rằng PVA và TB tương tác mạnh mẽ thông qua các cầu nối hydro, đồng thời cho thấy tính tương thích sinh học khi dễ dàng kết hợp với anthocyanin.
Khả năng chống oxy hóa
Màng bao chứa hoạt chất chống oxy hóa được phát triển để ngăn chặn quá trình oxy hóa, giúp kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm (Realini & Marcos, 2014) Các gốc tự do có thể làm hỏng thực phẩm và mất chất dinh dưỡng, vì vậy khả năng chống oxy hóa của màng bao là rất quan trọng trong việc đóng gói và bảo quản thực phẩm (Priyadarshi et al.).
Nghiên cứu năm 2018 chỉ ra rằng anthocyanin là hợp chất chính giúp loại bỏ gốc tự do Với vai trò là một hợp chất phenolic, anthocyanin hoạt động như một chất khử, cung cấp nguyên tử hydro từ nhóm phenol để ngăn chặn quá trình oxy hóa Hiệu quả chống oxy hóa của anthocyanin phụ thuộc vào cấu trúc và nồng độ của nó.
Khả năng giải phóng anthocyanin vào môi trường thực phẩm phụ thuộc vào cấu trúc mạng lưới của màng, khả năng hòa tan của màng, và đặc tính của môi trường thực phẩm (Yong et al., 2019).
Hình 4.16 Khả năng chống oxy hóa của màng với các tỷ lệ dịch chiết khác nhau
Khả năng chống oxy hóa của các mẫu màng tăng dần từ F0E đến F20E khi tỷ lệ dịch chiết anthocyanin trong màng tăng lên Tuy nhiên, khả năng này trong môi trường dầu thấp hơn đáng kể so với môi trường nước do PVA và TB là các polymer phân cực, chứa nhiều nhóm hydroxyl, dễ tương tác với các chất phân cực Khi polymer trương nở và hòa tan, cấu trúc mạng lưới bên trong màng trở nên lỏng hơn, cho phép anthocyanin tiếp xúc và phân tán vào môi trường Nhiều nghiên cứu cũng chỉ ra rằng màng bổ sung dịch chiết anthocyanin từ bắp cải tím có khả năng chống oxy hóa cao, do đó mẫu màng F20E có thể được chọn.
Màng chỉ thị pH 78 được tạo ra nhờ khả năng chống oxy hóa vượt trội trong cả môi trường nước và dầu, tuy nhiên, hiệu quả của nó trong môi trường dầu vẫn còn hạn chế.
Viết điện hóa
Hiện nay, mực in sặc sỡ trên bao bì thực phẩm chủ yếu từ nguồn hóa dầu gây ra nhiều vấn đề môi trường nghiêm trọng và nguy cơ sức khỏe cho người tiêu dùng do sự khuếch tán không an toàn Để khắc phục, các loại mực in mới như mực in ăn được đang được phát triển Wu và cộng sự đã thành công trong việc in lên màng polysaccharide bằng phương pháp điện hóa, sử dụng anthocyanin để thay đổi màu sắc theo pH, tạo ra một giải pháp in xanh nhờ tính an toàn và khả năng phân hủy sinh học của anthocyanin Tuy nhiên, nghiên cứu về ứng dụng điện hóa trên màng ăn được còn hạn chế, do đó, cần tiếp tục nghiên cứu Nghiên cứu này tập trung vào việc sử dụng màng F5E, F10E, F15E và F20E để xem sự biểu hiện màu sắc khi áp dụng điện hóa.
Hình 4.17 Khả năng hiện thị màu của màng PVA-TB-SG với (A) các tỷ lệ ATH khác nhau và (B) điện cực và hiệu điện thế khác nhau
Điện hóa có thể được thực hiện thông qua sự thay đổi màu sắc của anthocyanin do các ion hydro và hydroxyl từ phản ứng điện phân (S Wu et al., 2018), yêu cầu một hydrogel với hàm lượng nước cao để đạt hiệu quả Tuy nhiên, sau khi hồ hóa và làm nguội, tinh bột trải qua quá trình thoái hóa, dẫn đến sự tái kết tinh của các phân tử amylose và amylopectin, ảnh hưởng đến tính chất cơ học và khả năng giữ nước của màng TB-PVA Kết quả là, hàm lượng nước trong màng TB-PVA không đủ để hỗ trợ quá trình điện phân trong màng đã sấy khô (S Wang et al., 2015) Vì vậy, thí nghiệm được thực hiện chỉ trên mẫu hydrogel của hỗn hợp PVA-TB-SG và ATH.
Khi hàm lượng dịch chiết ATH trong màng tăng, giá trị L giảm, cho thấy màng trở nên tối hơn Giá trị a giảm dần về âm, biểu thị sắc xanh lá, trong khi giá trị b tăng dần về dương, biểu thị sắc vàng Xu hướng này cũng xuất hiện khi thời gian tiếp xúc giữa màng và điện cực tăng từ 10 giây lên 30 giây, do nồng độ ATH và dòng điện lớn hơn dẫn đến phản ứng điện phân nước mạnh hơn, làm biểu hiện rõ hơn các trạng thái axit và bazơ Khi thời gian vẽ tăng, cường độ màu của mẫu cũng rõ rệt hơn do quá trình điện phân liên tục làm tăng pH ở hai vùng điện cực Hiện tượng này cũng được ghi nhận tương tự khi ứng dụng viết điện hóa lên màng gelatin.
Khi kết hợp TB-PVA-SG-ATH để tạo ra một hydrogel đồng nhất màu tím, quá trình vẽ điện hóa được thực hiện Khi điện cực carbon kết nối với cực dương, pH tại điểm tiếp xúc giữa hydrogel và điện cực giảm do điện phân nước, khiến anthocyanin chuyển sang màu acid (đỏ cam) Ngược lại, khi kết nối với cực âm, pH tăng lên, dẫn đến anthocyanin chuyển sang màu base (xanh vàng) (S Wu et al., 2018).
Trong nghiên cứu này, phản ứng hóa học được mô tả bởi hai phương trình: \(2H_2O - 4e^- \rightarrow 4H^+ + O_2 ↑\) và \(4H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^- + 2H_2 ↑\) Tuy nhiên, kết quả thu được không hoàn toàn phù hợp với lý thuyết đã được đề cập Đặc biệt, khi điện cực carbon được kết nối với cực âm, màng có xu hướng chuyển sang màu sắc khác.
Màu vàng 80 (Hình 4.17) tương tự như màu của ATH ở pH 12, điều này phù hợp với lý thuyết rằng quá trình điện phân tại cực âm tạo ra OH⁻, từ đó làm tăng pH của màng.
Khi điện cực carbon kết nối với cực dương, giá trị a ghi nhận dương, thể hiện màu đỏ, trong khi giá trị b âm nhưng có xu hướng tăng dần về dương, biểu thị sắc vàng Màu sắc và các thông số này tương tự như ở pH 11-12, điều này không phù hợp với giả thuyết ban đầu Theo lý thuyết, khi kết nối với cực dương, H⁺ được tạo ra, làm giảm pH và khiến ATH chuyển sang màu acid (đỏ hồng).
Trong quá trình điện phân, H⁺ được sinh ra tại cực dương không lan truyền đều trong màng tinh bột do sự kết tinh của tinh bột, dẫn đến tách pha và làm nước thoát ra khỏi màng TB-PVA Hiện tượng này gây ra sự khuếch tán không đồng nhất của các ion, tạo ra các vùng có pH cao cục bộ Nếu ion OH⁻ từ cực âm hoặc từ các vùng khác di chuyển vào, chúng có thể làm tăng pH cục bộ Một giả thuyết khác cho rằng H⁺ không tương tác trực tiếp với ATH do khả năng khuếch tán kém của màng, và trước khi H⁺ phản ứng với ATH, chúng đã tương tác với các ion khác trong màng.
Bảng 4.4 Ảnh hưởng của chất điện ly lên khả năng viết điện hóa
Mẫu không có chất điện ly K 2 SO 4 Na 2 SO 4 KNO 3 NaCl 30s
Mẫu màng F20E được sử dụng trong nghiên cứu này cho thấy sự thay đổi màu sắc nhanh chóng khi có mặt chất điện ly Chỉ sau 5 giây, màng đã xuất hiện màu xanh đậm tương đương với màu xanh trên màng không có chất điện ly sau 30 giây Bên cạnh đó, khi viết trên màng có chất điện ly trong 30 giây, các vệt vàng xuất hiện cho thấy pH đạt mức 11-12.
Việc bổ sung chất điện ly đã làm giảm điện trở của màng, chứng tỏ phản ứng điện phân diễn ra mạnh mẽ Nhờ đó, tốc độ điện phân được tăng cường, giúp rút ngắn thời gian viết mà vẫn tạo ra màu xanh đậm trên màng.
Bảng 4.4 chỉ ra rằng, trừ K2SO4, các chất điện ly khác không tạo ra sự khác biệt rõ rệt về hiệu quả Sự xuất hiện của màu xanh đậm hơn ở màng khi sử dụng muối K2SO4 so với các muối khác vẫn chưa được giải thích một cách thỏa đáng Độ bền màu theo thời gian cũng là một yếu tố cần được xem xét.
Mẫu màng F20E được sử dụng trong nghiên cứu này, với độ bền màu sau khi viết điện hóa, đóng vai trò quan trọng cho các ứng dụng thực tế của màng.
Bảng 4.5 Màu sắc mẫu theo thời gian
Màu xanh trên mẫu màng dần bị loang trong quá trình bảo quản do sự khuếch tán của các phân tử anthocyanin Qua quan sát và kết quả đo màu, màu xanh của màng trở nên đậm hơn trong 5 ngày đầu, với độ sáng L giảm rõ rệt vào ngày thứ 5 và ∆E tăng đáng kể so với ngày đầu Hiện tượng này có thể được giải thích bởi việc pH trong màng cao ngay sau khi viết điện hóa, dẫn đến màng có màu vàng do anthocyanin ở pH cao.
12) và lấn át một phần màu xanh Trong quá trình bảo quản, CO2 trong không khí khuếch tán vào màng, làm giảm pH và dần chuyển màu vàng sang xanh, khiến màu xanh trở nên đậm hơn sau 5 ngày Sau khoảng thời gian này, tác dụng của CO2 trở nên không đáng kể do pH đã giảm xuống thấp, và CO2 là một acid yếu
Quá trình viết điện hóa tạo ra một vùng màu sắc rõ ràng và bền vững, cho thấy tiềm năng ứng dụng của sản phẩm này như một sự thay thế cho các loại mực in truyền thống.
Hình 4.18 Thông số màu của mẫu theo thời gian
Ứng dụng theo dõi sự hư hỏng của thịt heo và sữa tươi của màng chỉ thị 82 Chương 5: KẾT LUẬN
Mẫu màng được sử dụng cho nghiên cứu này là F20E
- Theo dõi sự hư hỏng của thịt heo
Sản phẩm từ thịt được ưa chuộng nhờ vào hàm lượng protein và axit béo không no cao (Shahbazi et al., 2018) Tuy nhiên, chúng dễ bị hư hỏng do nhiễm vi sinh vật, oxy hóa chất béo, phân hủy protein và hoạt động của các enzym nội sinh (Ghimire et al., 2018).
Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, oxy, độ ẩm và ánh sáng ảnh hưởng đến màu sắc, mùi, cấu trúc và hương vị của thịt, thường không dễ nhận biết bằng mắt thường Phương pháp bảo quản thịt phổ biến hiện nay là sử dụng nhiệt độ thấp, bao gồm làm lạnh và đông lạnh.
Màng chỉ thị màu là công cụ hữu ích để theo dõi sự thay đổi chất lượng thịt trong quá trình lưu trữ và bảo quản Khi protein bị phân hủy bởi vi sinh vật và enzyme, amoniac và amin được giải phóng, dẫn đến sự gia tăng pH trong bao bì.
Màng chỉ thị màu F20E được sử dụng để theo dõi độ tươi của thịt heo bảo quản ở nhiệt độ phòng trong 48 giờ Độ pH của thịt heo tăng từ 5,62 lên 8,38 sau thời gian này, khiến màng chỉ thị màu chuyển từ tím sang vàng nâu, cho thấy sự giảm chất lượng của thịt Kết quả cho thấy rằng việc quan sát độ tươi của sản phẩm thịt có thể thực hiện hiệu quả qua màng chỉ thị màu PVA/TB.
Hình 4.19 Sự đổi màu theo pH của thịt heo bảo quản trong 48 giờ ở nhiệt độ phòng của màng
Nghiên cứu của Vo et al (2019) cho thấy rằng thịt heo tươi có giá trị pH từ 5,18 đến 6,12, được coi là còn tươi khi pH nằm trong khoảng 6,13 đến 6,16, và bắt đầu hư hỏng khi pH vượt quá 6,17 Sự gia tăng pH trong quá trình bảo quản thịt heo là do sự phân hủy protein và chất béo thành polypeptide, axit amin, và các hợp chất khác bởi vi sinh vật, dẫn đến việc hình thành mùi đặc trưng.
Kết quả từ Hình 4.19 chỉ ra rằng sau 48 giờ bảo quản, mẫu thịt heo đã chuyển màu từ tím sang xanh lục và cuối cùng là vàng nâu, cho thấy sự hư hỏng hoàn toàn của sản phẩm.
Màng chỉ thị pH của thịt ban đầu có màu tím và chuyển sang tím nhạt sau 12 giờ bảo quản, với pH thịt đạt 6.47 Mùi chua của thịt xuất hiện do sự phân hủy protein và chất béo thành polypeptide, axit amin, axit béo, cùng các hợp chất có mùi đặc trưng như hydro sunfua, indole, skatole, và axit butyric.
Sau 16 giờ tiếp tục bảo quản trong điều kiện môi trường xung quanh, thịt chuyển sang màu nâu sẫm và mềm hơn, trong khi màng chỉ thị pH chuyển sang màu xanh lục, cho thấy tại thời điểm này pH thịt đã tăng đáng kể và nằm trong khoảng kiềm nhẹ Tại thời điểm 48 giờ, màng chỉ thị pH hoàn toàn chuyển sang màu vàng nâu, lúc này độ pH trong mẫu thịt tăng lên đáng kể so với ở thời điểm hư hỏng ban đầu Sự thay đổi màu sắc của màng chỉ thị pH có mối quan hệ chặt chẽ với sự thay đổi pH của mẫu thịt heo và có thể quan sát được bằng mắt thường
- Theo dõi sự hư hỏng của sữa tươi
Quá trình oxy hóa và sự hiện diện của vi sinh vật là hai yếu tố chính gây hư hỏng sản phẩm sữa (C Zhang et al., 2021) Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã khảo sát khả năng phản ứng của màng hỗn hợp PVA/TB với các dung dịch có pH khác nhau Kết quả cho thấy màng rất nhạy cảm với sự thay đổi pH, nhờ vào chất chỉ thị màu trong màng, cho phép xác định mẫu nhạy cảm nhất với sự biến đổi pH của sữa trong vòng 72 giờ khảo sát ở nhiệt độ phòng.
Màng thử nghiệm cho thấy sự thay đổi màu sắc từ tím sang hồng rồi đỏ, tương ứng với sự giảm pH từ 6.58 xuống 3.74, phù hợp với nghiên cứu của Weston và cộng sự (2020) về pH của sữa tươi Sữa tươi có pH trong khoảng 6.5 – 6.8 và bắt đầu hư hỏng khi pH giảm xuống 3.6 – 4.0 Sau 72 giờ khảo sát, màu sắc của màng đã chuyển từ tím sang hồng nhạt sau 20 giờ và đỏ nhạt sau 60 giờ, phản ánh ba mức độ chất lượng của sữa: tươi, tươi trung bình và hư hỏng.
Trong 12 giờ đầu tiên, giá trị pH của sữa giảm từ 6.58 xuống 5.90 Màu sắc của màng trong khoảng thời gian này chủ yếu duy trì là màu tím, phản ánh pH gần 7.0 Đến giờ thứ 24, khi pH sữa là 5.61, màng bắt đầu chuyển từ tím sang hồng Độ chênh
Vào thời điểm 22.12, chỉ số lệch màu sắc (∆E) của màng cho thấy sự khác biệt đáng kể so với giờ thứ 12 (14.28, p