Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật hóa học: Chế tạo màng chỉ thị pH từ PVA, tinh bột bắp và Agar bổ sung dịch chiết bắp cải tím ứng dụng trong bao bì thực phẩm

i TÓM TẮT KHÓA LUẬN Trong khuôn khổ đề tài “ Chế tạo màng chỉ thị pH từ PVA, tinh bột và agar bổ sung dịch chiết bắp cải tím ứng dụng trong bao bì thực phẩm”, chúng tôi đã thực hiện chế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

GVHD: PGS TS NGUYỄN VINH TIẾN SVTH: CỦNG QUỲNH THƯƠNG

TP Hồ Chí Minh, tháng 8/2024

CHẾ TẠO MÀNG CHỈ THỊ pH TỪ PVA, TINH BỘT BẮP

VÀ AGAR BỔ SUNG DỊCH CHIẾT BẮP CẢI TÍM ỨNG DỤNG TRONG BAO BÌ THỰC PHẨM

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

−−−−−−−−−−

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHẾ TẠO MÀNG CHỈ THỊ pH

TỪ PVA, TINH BỘT BẮP VÀ AGAR

BỔ SUNG DỊCH CHIẾT BẮP CẢI TÍM

i

TÓM TẮT KHÓA LUẬN

Trong khuôn khổ đề tài “ Chế tạo màng chỉ thị pH từ PVA, tinh bột và agar bổ sung dịch chiết bắp cải tím ứng dụng trong bao bì thực phẩm”, chúng tôi đã thực hiện chế tạo và khảo sát các tính chất của màng

Đầu tiên, anthocyanin được chiết xuất từ bắp cải tím bằng phương pháp trích ly dung môi có hỗ trợ bởi sóng siêu âm Để đánh giá khả năng thay đổi màu, dịch chiết được pha loãng trong các môi trường có pH khác nhau Kết quả cho thấy dịch chiết bắp cải tím thay đổi màu trong các dung dịch có pH khác nhau là đỏ (pH 1.0-2.0), hồng (pH 3.0-6.0), tím (pH 7.0), xanh dương (pH 8.0-10.0) và vàng (pH 10.0-12.0) Phổ UV-Vis của dịch chiết ở các pH này được sử dụng đánh giá sự thay đổi cấu trúc của anthocyanin Màng chỉ thị pH đã được tổng hợp với các tỉ lệ agar và dịch chiết khác nhau và được kết hợp với PVA, tinh bột Màng chỉ thị được đánh giá bằng phương pháp phổ hồng ngoại FTIR, đánh giá các tính chất bao gồm khả năng chỉ thị màu, độ truyền quang, độ bền kéo, độ giãn dài, độ ẩm, độ trương, độ tan cũng như khả năng truyền ẩm Ngoài ra, khả năng in điện hóa lên màng bằng dòng điện một chiều cũng được tiến hành khảo sát với ảnh hưởng của các yếu tố như loại điện cực, thời gian in, loại chất điện ly và hiệu điện thế đến màu sắc sau khi in Cuối cùng, độ bền màu của màng sau khi in dưới tác động của môi trường bảo quản đã được đánh giá trong thời gian 30 ngày

Khi tăng hàm lượng agar từ 1.0 đến 2.5 g (tương ứng với 12.5% - 62.5% khối lượng agar so với PVA/tinh bột) thì độ giãn dài giảm từ 82.43 ± 3.98 đến 52.73 ± 4.97%, độ

ẩm giảm từ 10.56 ± 0.84 đến 8.99 ± 0.48%, độ trương giảm từ 406.50 ± 7.86 đến 301.91

± 5.16%, độ tan giảm từ 40.28 ± 1.66 đến 30.44 ± 1.89%, khả năng truyền ẩm giảm từ 2.3077 ± 0.0147 đến 1.8933 ± 0.0485 (×10-10.g.m-1.Pa) và độ bền kéo tăng từ 5.09 ± 0.27 đến 8.45 ± 0.26 N/mm2

Khi tăng hàm lượng dịch chiết bắp cải tím từ 0 đến 60 mL thì độ ẩm tăng từ 11.38 ± 0.28 đến 14.99 ± 0.37%, độ trương tăng từ 274.10 ± 8.53 đến 426.39 ± 8.70, độ tan tăng

từ 24.42 ± 1.24% đến 44.29 ± 1.89%, khả năng truyền ẩm tăng từ 2.0480 ± 0.0300 đến 2.3500 ± 0.0501 (×10-10.g.m-1.Pa) Bên cạnh đó, độ bền kéo giảm từ 6.14 ± 0.50đến 3.79

± 0.21 N/mm2, độ giãn dài giảm từ 69.42 ± 3.24 đến 56.13 ± 1.02%

ii

Khi thực hiện in điện hóa lên màng chỉ thị pH với tấm graphite được nối với cực âm hoặc cực dương của nguồn điện thì cả 2 màu là hồng và xanh đều xuất hiện trên màng Kết quả này cũng tương tự với khi in điện hóa lên màng với tấm đồng được nối với cực

âm của nguồn điện Tuy nhiên, khi đổi chiều để tấm đồng nối với cực dương của nguồn điện thì chỉ xuất hiện màu xanh trên màng

Tóm lại, màng chỉ thị pH từ PVA, tinh bột, agar kết hợp dịch chiết bắp cải tím cho thấy tìm năng ứng dụng trong lĩnh vực bao bì thực phẩm Màng giúp người tiêu dùng có một cái nhìn trực quan về sự thay đổi chất lượng của thực phẩm thông qua màu sắc của màng Ngoài ra, có thể in hoặc viết lên màng mà không cần sử dụng mực in Mẫu chữ viết hoặc

in trên màng có thể giữ được độ bền màu theo thời gian

iii

LỜI CẢM ƠN

Khóa luận tốt nghiệp là cột mốc quan trọng trong hành trình 4 năm học Để hoàn thành được khóa luận này, em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô Bộ môn Công nghệ hóa học, khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã truyền đạt những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập

Em xin cảm ơn thầy PGS TS Nguyễn Vinh Tiến đã tận tình hướng dẫn Sự động viên

và hỗ trợ không ngừng từ thầy là nguồn động lực để giúp em vượt qua những vấn đề khó khăn nhất khi thực hiện khóa luận tốt nghiệp

Em xin cảm ơn cô Nguyễn Thị Mỹ Lệ đã tài trợ hóa chất, thiết bị cho khóa luận Sự hỗ trợ kịp thời của cô đã giúp em hoàn thành các thí nghiệm một cách thuận lợi

Con xin cảm ơn ba mẹ đã luôn tạo mọi điều kiện tốt nhất cho con trong suốt quá trình học tập Tình yêu thương của gia đình đã đồng hành, động viên con luôn phải cố gắng

Dù có đôi lần vấp ngã, cảm ơn bản thân vì đã đứng dậy và tiếp tục chinh phục hành trình đầy chông gai này Cảm ơn vì đã luôn nỗ lực để hoàn thành luận văn một cách hoàn thiện nhất trong khả năng

Cảm ơn các bạn thực hiện khóa luận tại phòng thí nghiệm B315 đã cùng nhau trải qua những giây phút không thể diễn tả bằng lời Đây có lẽ sẽ là một kỉ niệm khó quên trong đời Đặc biệt cảm ơn “gia đình nhà Ớt” đã luôn bên cạnh hỗ trợ trong những ngày tháng mất phương hướng không biết phải làm gì tiếp theo

Mặc dù đã cố gắng hết sức, tuy nhiên với kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên đề tài không thể tránh khỏi những sai sót Em rất mong nhận được góp ý từ quý Thầy Cô

để em có thể hoàn thiện luận văn tốt hơn

Cuối cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô sức khỏe Chúc các kỹ sư Hóa K20 vững bước trên chặng đường tiếp theo

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 08 năm 2024

Sinh viên thực hiện

iv

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan tất cả nội dung được trình bày trong khóa luận này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy PGS TS Nguyễn Vinh Tiến Kết quả được trình bày trong khóa luận là trung thực với nội dung tham khảo được trích dẫn theo quy định

TP Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 08 năm 2024

Củng Quỳnh Thương

v

MỤC LỤC

TÓM TẮT KHÓA LUẬN i

LỜI CẢM ƠN iii

LỜI CAM ĐOAN iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH ẢNH ix

DANH MỤC VIẾT TẮT xi

LỜI MỞ ĐẦU xii

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Bao bì thông minh 1

1.1.1 Màng chỉ thị pH 1

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 5

1.2 Tổng quan nguyên liệu tạo màng chỉ thị pH 6

1.2.1 Poly vivyl alcohol (PVA) 6

1.2.2 Tinh bột bắp 7

1.2.3 Agar 8

1.2.4 Bắp cải tím 9

1.2.5 Anthocyanin 9

1.3 Phương pháp in điện hóa 14

1.3.1 Giới thiệu chung 14

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 15

vi

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 Nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ 17

2.1.1 Nguyên liệu và hóa chất 17

2.1.2 Dụng cụ 17

2.1.3 Thiết bị 17

2.2 Sơ đồ nghiên cứu 17

2.3 Phương pháp thực nghiệm 18

2.3.1 Quy trình trích ly dịch chiết 18

2.3.2 Quy trình tạo màng chỉ thị pH 19

2.4 Phương pháp thực nghiệm 21

2.4.1 Xác định tổng hàm lượng ATH 21

2.4.2 Xác định khả năng đổi màu theo pH và phổ hấp thụ của dịch chiết 21

2.4.3 Màu sắc màng chỉ thị pH 23

2.4.4 Phổ FTIR 23

2.4.5 Độ dày và cơ tính 24

2.4.6 Độ truyền quang 24

2.4.7 Độ ẩm, độ tan, độ trương 25

2.4.8 Khả năng truyền ẩm (WVP) 25

2.4.9 In điện hóa lên màng chỉ thị pH 26

2.4.10 Độ bền màu 27

2.4.11 Phương pháp kiểm định thống kê 27

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 28

vii

3.1 Xác định tổng hàm lượng ATH 28

3.2 Khả năng đổi màu theo pH và phổ hấp thụ của dịch chiết 28

3.3 Màu sắc màng chỉ thị 30

3.4 Phổ FTIR 33

3.5 Độ dày và cơ tính 34

3.6 Độ truyền quang 36

3.7 Độ ẩm, độ trương, độ tan 37

3.8 Khả năng truyền ẩm (Water vapor permeability - WVP) 39

3.9 In điện hóa 40

3.9.1 Ảnh hưởng của thời gian in và loại điện cực 41

3.9.2 Ảnh hưởng của chất điện ly 43

3.9.3 Ảnh hưởng của hiệu điện thế 44

3.10 Độ bền màu 45

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

PHỤ LỤC 56

viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các nhóm thế trong cấu trúc của anthocyanidin 10

Bảng 2.1 Nguyên liệu và hóa chất 17

Bảng 2.2 Thành phần màng với các tỉ lệ khác nhau 20

Bảng 2.3 Chuẩn bị các dung dịch có giá trị pH 1.0-12.0 22

Bảng 2.4 Khối lượng muối thêm vào màng 27

Bảng 3.1 Mẫu với các tỉ lệ khác nhau khi tiếp xúc với dung dịch có pH từ 1-12 30

Bảng 3.2 Các nhóm chức chính và đỉnh đặc trưng trong màng 33

ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Phân loại bao bì thông minh 1

Hình 1.2 Minh họa về sự thay đổi màu sắc của màng chỉ thị pH 3

Hình 1.3 Màng chỉ thị pH theo dõi độ tươi của tôm [2] 3

Hình 1.4 Màu sắc của màng chỉ thị pH trong dung dịch ở các giá trị pH khác nhau [10] 4

Hình 1.5 Phản ứng thủy phân tạo PVA 7

Hình 1.6 Cấu trúc của agarose (a) và agaropectin (b) 8

Hình 1.7 Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin 10

Hình 1.8 Cấu trúc các dạng của anthocyanin: a) flavylium cation; b) carbinol pseudobase; c) quinonoidal base; d) anionic quinoidal base ; e) chalcone 11

Hình 1.9 Biến đổi cấu trúc của anthocyanin trong dung dịch có độ pH khác nhau [39] 12

Hình 1.10 Minh họa quá trình chiết xuất [43] 13

Hình 1.11 Minh họa quy trình in điện hóa trên hydrogel chitosan/agarose/ATH [55] 15 Hình 1.12 Mẫu in điện hóa [53] 16

Hình 2.1 Sơ đồ nghiên cứu 18

Hình 2.2 Sơ đồ quy trình trích ly dịch chiết 19

Hình 2.3 Quy trình tạo màng chỉ thị pH 20

Hình 2.4 Mô tả thí nghiệm in điện hóa 26

Hình 3.1 Màu của dịch chiết bắp cải tím trong các dung dịch có pH từ 1.0-12.0 28

Hình 3.2 Màu sắc của dịch chiết trong các dung dịch pH [62] 29

Hình 3.3 Phổ hấp thụ của dịch chiết theo pH 1.0-6.0 (a) và pH 7.0-12.0 (b) 29

Hình 3.4 Phổ FTIR của màng chỉ thị với các tỉ lệ agar (a) và (b) tỉ lệ dịch chiết 33

Hình 3.5 Độ bền kéo (a) và độ giãn dài (b) của màng với hàm lượng agar tăng dần 35 Hình 3.6 Độ bền kéo (a) và độ giãn dài (b) của màng với hàm lượng dịch chiết tăng 36

x

Hình 3.7 Độ truyền quang của màng với hàm lượng tăng dần agar (a) và dịch chiết (b)

37

Hình 3.8 Độ ẩm (a), độ trương (b), độ tan (c) của màng với hàm lượng agar tăng 38

Hình 3.9 Độ ẩm (a), độ trương (b), độ tan (c) của màng với hàm lượng dịch chiết tăng 39

Hình 3.10 Khả năng truyền ẩm của màng với hàm lượng agar tăng (a) và dịch chiết bắp cải tím tăng (b) 40

Hình 3.11 Mẫu in điện hóa với tấm điện cực graphite (+) và đầu bút (-) trong thời gian 5s (a), 10s (b), 30s (c), 60s (d) 41

Hình 3.12 Mẫu in điện hóa với tấm điện cực graphite (-) và đầu bút (+) trong thời gian 5s (a), 10s (b), 30s (c), 60s (d) 42

Hình 3.13 Mẫu in điện hóa với tấm điện cực đồng (-) và đầu bút (+) trong thời gian 5s (a), 10s (b), 30s (c), 60s (d) 42

Hình 3.14 Mẫu in điện hóa với tấm điện cực đồng (+) và đầu bút (-) trong thời gian 5s (a), 10s (b), 30s (c), 60s (d) 43

Hình 3.15 Ảnh hưởng của chất điện ly đến khả năng in trong 5s và 30s 44

Hình 3.16 Mẫu in điện hóa với các hiệu điện thế khác nhau trong 30s 45

Hình 3.17 Mẫu chữ viết trên màng 45

Hình 3.18 Kết quả độ bền màu trong 30 ngày 45

Hình 3.19 Thông số màu của mẫu theo thời gian 46

Vật liệu không phân hủy sinh học cho các ứng dụng tạo màng đóng gói khác nhau đã làm tăng mối lo ngại về ô nhiễm môi trường Do đó, nhu cầu về các vật liệu có khả năng phân hủy sinh học là giải pháp cấp thiết, giải quyết được vấn đề liên quan đến môi trường Các chất màu tổng hợp khi tiếp xúc với thực phẩm có thể gây ra rủi ro cho người tiêu dùng nên đã gây ra sự hạn chế khi sử dụng trong ngành thực phẩm Do đó, một loại vật liệu mới kết hợp giữa các polymer có khả năng phân hủy sinh học và chất chỉ thị màu tự nhiên có khả năng chỉ thị màu để ứng dụng trong bao bì thực phẩm là điều cần thiết Agar có đặc tính tạo gel, kháng khuẩn và rào cản vượt trội so với tinh bột và PVA nhưng tính chất cơ học kém hơn Tinh bột có giá thành rẻ và dễ phân hủy sinh học nhưng

có đặc tính cơ học và rào cản kém PVA có các đặc tính cơ học và rào cản tốt nhưng dễ tan trong nước Do đó, việc trộn các vật liệu này có thể giúp khắc phục những hạn chế riêng lẻ của chúng và tạo ra màng composite với hiệu suất tổng thể được cải thiện Bên cạnh đó, anthocyanin đã thu hút được sự chú ý của cộng đồng khoa học nhờ khả năng thay đổi màu sắc theo pH, khả năng chống oxy hóa và có tính an toàn đối đối với sức khỏe con người Sự kết hợp giữa PVA, tinh bột, agar và anthocyanin có thể tạo ra một loại màng chỉ thị pH để ứng dụng trong bao bì thực phẩm Vì vậy, trong khóa luận này chúng tôi thực hiện đề tài “Chế tạo màng chỉ thị pH từ PVA, tinh bột, agar bổ sung dịch chiết bắp cải tím ứng dụng trong bao bì thực phẩm”

Mục tiêu nghiên cứu

Chế tạo màng chỉ thị pH trên nền polymer PVA, tinh bột, agar bổ sung dịch chiết bắp cải tím

xiii

Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng agar và hàm lượng dịch chiết đến tính chất màng Khảo sát khả năng in điện hóa lên màng bằng dòng điện một chiều

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Màng chỉ thị pH trên nền polymer PVA, tinh bột, agar và dịch chiết từ bắp cải tím

Phạm vi nghiên cứu: Trong khuôn khổ khóa luận này, tập trung giải quyết các vấn đề chính là khả năng chỉ thị màu, cơ tính, độ truyền qua, khả năng truyền ẩm, độ ẩm, độ

tan, độ trương, phổ FTIR, khả năng in điện hóa

Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Xác định khả năng đổi màu theo pH của dịch chiết bắp cải tím trong các dung dịch có

pH từ 1-12 và dùng phương pháp đo UV –Vis để xác định phổ hấp thu của các chất đó Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng agar và hàm lượng dịch chiết đến các tính chất của màng bao gồm khả năng chỉ thị màu, phổ FTIR, cơ tính, độ truyền qua, khả năng truyền

ẩm, độ ẩm, độ tan, độ trương Khảo sát khả năng in điện hóa lên màng chỉ thị pH

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: Là nguồn tài liệu tham khảo cho các nghiên cứu về màng chỉ thị pH với sự kết hợp các polyme có khả năng phân hủy sinh học

Ý nghĩa thực tiễn: Màng chỉ thị pH có tiềm năng trong lĩnh vực ứng dụng làm bao bì thực phẩm Đây là một bước tiến công nghệ đáng kể, góp phần đảm bảo an toàn và chất

lượng thực phẩm

Cấu trúc luận văn

Luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và bàn luận

1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Bao bì thông minh

Bao bì thông minh là một loại công nghệ bao bì mới đã xuất hiện trong ngành thực phẩm Bao bì thông minh có thể tự động theo dõi những thay đổi về môi trường bên trong hoặc bên ngoài mà thực phẩm gặp phải trong quá trình bảo quản Đồng thời thông báo đến người tiêu dùng về thông tin an toàn thực phẩm thông qua những thay đổi vật

lý có thể nhận thấy bằng mắt thường dựa trên nhãn dán trên bao bì [1] Với tiềm năng ứng dụng đầy hứa hẹn, bao bì thông minh sẽ chiếm tỷ trọng lớn trong sản xuất của ngành bao bì thực phẩm trong tương lai [2]

Hình 1.1 Phân loại bao bì thông minh Bao bì thông minh chủ yếu được chia thành 3 loại bao gồm: (1) phương tiện truyền dữ liệu (dựa trên mã QR code); (2) chỉ thị (dựa trên nhiệt độ - thời gian, rò rỉ khí và pH; (3) cảm biến (dựa trên khí, oxygen, vi sinh) được thể hiện ở hình 1.1 [3] Sự khác biệt chính giữa chỉ thị và cảm biến là cảm biến có thể định lượng chất phân tích mục tiêu trong bao

bì dựa trên tín hiệu phản hồi, trong khi chỉ thị chỉ có thể xác định sự có mặt hoặc không

có chất phân tích mục tiêu hoặc phân tích bán định lượng mục tiêu

1.1.1 Màng chỉ thị pH

a Giới thiệu

Trong những năm gần đây, sự phát triển của các công nghệ đóng gói thông minh đã phát triển rất nhiều do nhu cầu cao của người tiêu dùng về an toàn thực phẩm và dinh dưỡng Chính vì lí do đó, màng chỉ thị pH dựa trên các polymer có khả năng phân hủy sinh học kết hợp với chất tạo màu tự nhiên đã được giới thiệu là công nghệ mới nhất trong lĩnh

2

vực bao bì thực phẩm [4] Cụ thể, các loại màng chỉ thị pH không chỉ bảo vệ thực phẩm tránh tiếp xúc với các điều kiện môi trường mà còn có khả năng giám sát và phát hiện những thay đổi bên trong môi trường đóng gói theo thời gian thực [1, 5]

Sự biến đổi chất lượng của thực phẩm được phản ánh rõ rệt thông qua sự thay đổi độ pH của thực phẩm theo thời gian [6] Tuy nhiên, các thông số như pH khó được xác định khi sản phẩm đã đi vào chuỗi cung ứng Đối với người tiêu dùng, việc đánh giá không

rõ ràng về chất lượng có thể dẫn đến rủi ro về sức khỏe hoặc lãng phí thực phẩm Do

đó, giải quyết các thách thức liên quan có ý nghĩa vô cùng quan trọng Hiện nay, các màng chỉ thị pH đã nhận được nhiều sự quan tâm nhờ vào tiềm năng giám sát tình trạng của thực phẩm đóng gói hoặc môi trường xung quanh Ưu điểm của các màng chỉ thị

pH là có thể cung cấp cho người tiêu dùng nhìn thấy một cách trực quan về sự thay đổi màu sắc so với ban đầu, tương ứng với sự thay đổi của môi trường bên trong gói thực phẩm

b Khái niệm

Màng chỉ thị pH là màng có khả năng thay đổi màu sắc dựa trên sự thay đổi của pH [3] Thông thường, màng chỉ thị được tạo thành từ 2 thành phần là nền polymer và chất màu

có khả năng đáp ứng màu sắc ở các pH khác nhau

Nền polymer có thể là các polymer sinh học gốc polysaccharide chitosan, tinh bột, agar, carageenan, dẫn xuất cellulose) và protein Nhờ các đặc tính như khả năng tương thích sinh học, khả năng phân hủy sinh học, không độc hại đã làm cho các polymer này trở thành các vật liệu có tiềm năng cho các ứng dụng bao bì thực phẩm [7]

Chất chỉ thị thường được sử dụng là các sắc tố tổng hợp chẳng hạn như bromocresol xanh và tím, chlorophenol, methyl và cresol đỏ, bromothymol xanh và xylenol [8] Tuy nhiên, rất khó để đáp ứng kỳ vọng của người tiêu dùng về an toàn thực phẩm do độc tính có thể có của các sắc tố tổng hợp Do đó, thuốc nhuộm tự nhiên chiết xuất từ thực vật là những lựa chọn thay thế để sử dụng trong vật liệu đóng gói nhờ độc tính thấp cũng như các đặc tính có thể tái tạo và không gây ô nhiễm [9] Trong các nghiên cứu trước đây, chất màu tự nhiên như curcumin, anthocyanin, chlorophyll, betalain được sử dụng

để phát triển màng chỉ thị pH [5]

3

c Nguyên lý hoạt động

Màng chỉ thị pH hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển đổi màu sắc Khi tiếp xúc với môi trường có pH khác nhau sẽ xuất hiện sự thay đổi màu sắc tương ứng với giá trị pH của môi trường đó

Hình 1.2 Minh họa về sự thay đổi màu sắc của màng chỉ thị pH

Hoạt động của vi sinh vật và enzyme trong thực phẩm trong quá trình bảo quản tạo ra một loạt các chất chuyển hóa Sự tích tụ của các chất chuyển hóa như các amin, NH3,

CO2 và hoạt động của vi sinh vât có thể làm thay đổi pH của thực phẩm Từ đó phản ứng màu bằng cách thay đổi độ acid-base được áp dụng để tạo các màng chỉ thị Sự thay đổi màu sắc trên màng chỉ thị giúp người tiêu dùng nhanh chóng xác định được độ tươi của thực phẩm (Hình 1.3) [2]

Hình 1.3 Màng chỉ thị pH theo dõi độ tươi của tôm [2]

4

d Tính chất của màng chỉ thị pH

Khả năng thay đổi màu sắc là một trong những tính chất quan trọng nhất của màng chỉ thị pH Báo cáo của Chen và cộng sự (2019) đã cho thấy sự thay đổi màu sắc của màng được tạo thành từ PVA-chitosan với anthocyanin trong dịch chiết bắp cải tím [10] Sự thay đổi màu sắc trên các màng chỉ thị pH này diễn ra rất nhanh, thường trong vòng chưa đầy 30 giây Ở pH 1.0, màng này có màu đỏ và đổi màu rõ rệt từ đỏ sang tím khi

pH tăng lên 6.0, màu xanh lam ở pH 7.0 và 8.0 và chuyển sang xanh lục ở pH 9.0 Khi

pH tăng lên 12.0, màng này nhanh chóng chuyển sang màu vàng lục

Hình 1.4 Màu sắc của màng chỉ thị pH trong dung dịch ở các giá trị pH khác nhau [10] Đặc tính cơ học và rào cản của màng có tầm quan trọng hàng đầu để bảo vệ sản phẩm khỏi các tác nhân gây hư hỏng và phân hủy cơ học như các tác nhân hóa học, vật lý và

vi sinh vật Khả năng thấm hơi nước (WVP) và khả năng thấm oxy (OP) có thể ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm bằng cách truyền nước và oxy từ môi trường bên trong hoặc bên ngoài qua màng [11]

Các nghiên cứu đã báo cáo về tính chất cơ học của màng khi thêm chất chỉ thị vào nền polymer để thu được màng thông minh Zhai và cộng sự đã phát triển các màng đo màu dựa trên tinh bột/polyvinyl alcohol với anthocyanin roselle (Hibiscus sabdariffa L.) được đưa vào ở các nồng độ khác nhau (0, 30, 60 và 120 mg/100 g tinh bột) và đánh giá các tính chất cơ học của các màng Khi thêm anthocyanin vào màng, ngoại trừ nồng độ thấp nhất (30 mg/100 g tinh bột) thì các tỉ lệ còn lại đều làm giảm độ bền kéo của các màng

so với mẫu đối chứng Mặt khác, độ giãn dài ở tất cả các nồng độ tăng [12]

5

Việc bổ sung curcumin ở nồng độ 0%, 1%, 3%,5% và 7% trong màng dựa trên carrageenan đã được nghiên cứu bởi Liu và cộng sự (2018) [13] Các tác giả quan sát thấy rằng các đặc tính cơ học và rào cản của màng phụ thuộc vào hàm lượng curcumin được thêm vào; nồng độ lên đến 3% cho thấy các giá trị cao hơn đối với độ bền kéo của màng so với đối chứng Tuy nhiên, tất cả các nồng độ đều cho thấy độ giãn dài giảm Ngoài ra, việc bổ sung lên đến 5% curcumin thúc đẩy các đặc tính rào cản tốt hơn đối với WVP và OP

κ-1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Trong nước đã có các nghiên cứu về màng chỉ thị kết hợp giữa nhiều polymer khác nhau như PVA, tinh bột, cellulose với các chất màu như anthocyanin từ bắp cải tím, curcumin

từ nghệ, betalamin từ củ cải đỏ Trong đó, tác giả Nguyễn Ngọc Thắng và cộng sự (2018)

đã chế tạo màng chỉ thị pH dựa trên vật liệu cellulose và chất màu anthocyanin chiết xuất từ bắp cải tím Chất màu này có khả năng chỉ thị pH trong khoảng từ 1.0 đến 13.0 thông qua sự thay đổi màu sắc từ đỏ đến vàng Các vật liệu nhuộm màu đã được sử dụng

để phát hiện sự biến chất của sữa đậu nành [14] Trong một nghiên cứu khác, tác giả Võ Thúy Vi và cộng sự thành công trong việc tạo các màng chỉ thị pH từ PVA/chitosan kết hợp với anthocyanin làm chất chỉ thị và STPP làm chất liên kết ngang Các màng chỉ thị

có độ bền cơ học tốt và thay đổi màu sắc nhanh chóng trong dung dịch pH Màng chỉ thị pH đã được sử dụng để bọc một phần thịt lợn và thay đổi màu sắc theo thời gian, liên quan đến việc theo dõi sự hỏng thực phẩm [10]

Tình hình nghiên cứu về màng chỉ thị trên thế giới phát triển mạnh mẽ, đã có rất nhiều nghiên cứu về lĩnh vực này Nghiên cứu của Miranda và cộng sự (2023) đã tạo ra màng chỉ thị pH từ bột khoai lang tím với nền polymer là tinh bột và carboxymethyl cellulose

đã chỉ ra sự hư hỏng của thịt bò [15] Màng chỉ thị đo màu làm từ tinh bột sắn, isomalt, glycerol và chiết xuất vỏ nho đã được phát triển để theo dõi độ tươi của cá, cho thấy kết quả đầy hứa hẹn trên phạm vi pH rộng [16] Màng chỉ thị pH dựa trên bắp cải đỏ với PVA đã được sử dụng để theo dõi độ tươi của cá, sự thay đổi màu sắc có thể nhìn thấy tương quan với các chỉ số hư hỏng trong mẫu cá [17] Những nghiên cứu này cho thấy tiềm năng của màng chỉ thị pH trong các ứng dụng đóng gói thực phẩm, giúp đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm

6

Các màng chỉ thị pH có chứa (CR) và anthocyanin (ATH) đã được chuẩn bị dưới dạng nhãn chỉ thị trên bao bì để phát hiện độ tươi của cá theo thời gian thực theo nghiên cứu của Chen và cộng sự (2020) [18] Phổ FTIR chỉ ra rằng CR và ATH đã được cố định thành công vào chất nền tạo màng dựa trên tinh bột, rượu polyvinyl và glycerol Sự kết hợp chất chỉ thị màu không có ảnh hưởng đáng kể đến độ ẩm, độ hòa tan trong nước, độ thấm hơi nước và độ dày của màng đo màu Kết quả kiểm tra độ ổn định màu đã cho thấy rằng màng tổng hợp được kết hợp với CR là ổn định nhất và màng kết hợp với ATH kém ổn định nhất ở nhiệt độ phòng trong 180 ngày Dựa trên các amin dễ bay hơi do cá thải ra, thử nghiệm ứng dụng đo màu được tiến hành với cá chép đầu to (Hypo phthalmichthys nobilis) ở 4°C Kết quả cho thấy màng SPVA/glycerol kết hợp với CR

và ATH ở mức tỷ lệ 2:8 (v/v) có thể cung cấp ba màu khác nhau tương ứng với các mức

độ tươi và hư hỏng của cá được đóng gói Do đó, màng đo màu này có thể được ứng dụng như một vật liệu đầy hứa hẹn cho bao bì thông minh để theo dõi độ tươi của sản phẩm cá theo thời gian thực mà không cần phá hủy bao bì [18]

1.2 Tổng quan nguyên liệu tạo màng chỉ thị pH

1.2.1 Poly vivyl alcohol (PVA)

Poly vinyl alcohol (PVA) là một polymer tổng hợp được sản xuất phổ biến có công thức hóa học là [CH2CH(OH)]n PVA có khả năng hòa tan trong nước với nhiều đặc tính khác nhau như khả năng tương thích sinh học, khả năng tạo màng, khả năng phân hủy sinh học

PVA được sản xuất bằng cách trùng hợp vinyl acetate để tạo thành poly (vinyl acetate) sau đó thủy phân thành poly (vinyl alcohol) [19] PVA thường được chia thành ba nhóm với các mức độ thủy phân khác nhau bao gồm thủy phân một phần (84.2 – 89.0 %), thủy phân vừa phải (92.5 – 96.5 %) và nhóm thủy phân hoàn toàn (98.0 –99.0%) Trên thực

tế mức độ thủy phân là yếu tố quyết định các tính chất vật lý, hóa học và cơ học của PVA tạo thành [20]

7

Hình 1.5 Phản ứng thủy phân tạo PVA Màng PVA có độ bền kéo và độ giãn dài cao nhưng nhược điểm là dễ tan trong nước Điều đó đã làm giới hạn ứng dụng của màng PVA Để khắc phục nhược điểm, sự kết hợp PVA với các thành phần như polysaccharide có thể cải thiện đặc tính của màng Nghiên cứu cho thấy rằng, khi kết hợp tinh bột vào màng PVA đã làm giảm tính ưa nước của màng và tăng cường các tính chất cơ học [21] Điều này đã mở rộng các tiềm năng ứng dụng của PVA trong lĩnh vực bao bì thực phẩm

1.2.2 Tinh bột bắp

Tinh bột bắp là một loại polysaccharide tự nhiên có nguồn gốc từ thực vật Tinh bột bắp được sử dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm để làm chất tạo gel, chất làm đặc, chất độn… Tinh bột bắp chiếm hơn 85% sản lượng tinh bột được sản xuất trên toàn thế giới [22]

Tinh bột bắp có công thức hóa học (C6H10O5)n bao gồm hai đại phân tử chính là amylose

30 – 40 % và amylopectin 60 – 70 % [22] Amylose có cấu trúc mạch dài và thẳng, gồm các gốc glucose liên kết với nhau bằng các liên kết alpha-D-1,4-glycoside Amylopectin chuỗi polysaccharide phân nhánh, ngoài các liên kết alpha-D-1,4-glycoside ở mạch thẳng thì ở các vị trí phân nhánh chúng được nối với nhau bằng các liên kết alpha-D-1,4-glycoside [23]

Đặc tính của tinh bột là khả năng trương nở và hồ hóa Khi ở nhiệt độ phòng, các hạt tinh bột hấp thụ nước và trương nở, quá trình này có tính thuận nghịch Khi gia nhiệt, quá trình này được gọi là hồ hóa Các liên kết hydro bị phá vỡ bởi động năng sinh ra từ quá trình gia nhiệt làm cho amylose và amylopectin bị hydat hóa Quá trình hồ hóa dẫn đến sự gia tăng độ nhớt và độ trong của hỗn hợp [24] Khi để nguội hồ tinh bột, các phân

tử sẽ sắp xếp một cách trật tự để hình thành gel tinh bột có cấu trúc mạng ba chiều Mạch

1.2.3 Agar

Agar là một polysaccharide không đồng nhất dựa trên galactose, được chiết xuất từ tảo biển thuộc họ Rhodophyceae [26] Trong thành phần là hỗn hợp của hai polysaccharide gồm agarose chiếm khoảng 70% và agaropectin chiếm 30% Agar được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp thực phẩm do khả năng tạo gel Sự khác biệt lớn giữa nhiệt

độ nóng chảy và nhiệt độ tạo gel mang lại những đặc tính độc đáo Cùng với tính chất

an toàn, agar được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất trong ngành công nghiệp thực phẩm [27] Agarose là một polymer mạch thẳng được cấu tạo từ các đơn vị lặp lại của agarobiose được tạo thành từ D-galactose và 3,6-anhydro-L-galactose Agaropectin có thành phần bao gồm D-galactose và L-galactose được biến đổi với nhiều nhóm phụ có tính axit như nhóm sulfate

Hình 1.6Cấu trúc của agarose (a) và agaropectin (b)

9

Agar chỉ tan trong nước ở nhiệt độ trên ≥ 85ºC, khi hạ nhiệt sẽ bắt đầu gel hóa và đông đặc ở 32 – 40ºC Có thể chuyển từ dạng gel thành dung dịch bằng cách gia nhiệt Khi gel trong cấu trúc có sự hình thành liên kết hydro liên phân tử và nội phân tử chủ yếu của agarose Sự xuất hiện của nguyên tử O liên kết D-galactose với 3,6-anhydro-L-galactopyranose là cơ sở cho sự hình thành liên kết hydro nội phân tử giữa nhóm OH ở

vị trí C4 của D-galactose và nguyên tử O của 3,6-anhydro-L-galactopyranose theo cấu hình trục [28]

1.2.4 Bắp cải tím

Bắp cải tím (Brassica oleracea var capitata rubra) thuộc chi Brassica họ Cruciferous

[29] Bắp cải tím có nguồn gốc từ Châu Âu và đã được trồng trên toàn thế giới Ở Việt Nam, bắp cải tím được trồng ở nhiều ở các tỉnh có khí hậu mát mẻ như Đà Lạt, Sapa Thành phần chính trong bắp cải tím là các hợp chất anthocyanin với hàm lượng anthocyanin cao (≥10 g/kg DM), tạo nên màu sắc đặc trưng của bắp cải tím [30] Có hơn 30 loại anthocyanin được tìm thấy trong bắp cải tím, chủ yếu chứa anthocyanin gốc cyanidin ở dạng không acyl hóa hoặc acyl hóa bằng một hoặc 2 acid trong số acid cumaric, acid sinapic và acid caffeic [31] Ngoài ra, bắp cải tím là nguồn cung cấp các chất dinh dưỡng như vitamin C, K, beta-carotene, khoáng chất, chất xơ, polyphenol, glucosinolate

1.2.5 Anthocyanin

a Giới thiệu chung

Anthocyanin (ATH) là sắc tố rất phổ biến trong tự nhiên, thuộc nhóm flavonoid Chúng được tìm thấy bên trong không bào của tế bào ở một số mô khác nhau như trong cánh hoa, rễ, thân, củ, quả, lá và hạt [32] ATH đóng vai trò quan trọng trong việc phát tán, thụ phấn, phát triển các cơ quan thực vật Với vòng trung tâm có dạng cation 2-phenylbenzopyrylium hoặc flavylium, ATH có thể được phân loại thành polyphenol và chất chuyển hóa thứ cấp [33] Tùy thuộc vào các dạng khác nhau, chúng tạo ra màu đỏ, xanh lam và tím trong nhiều loại rau, hoa và trái cây [34]

Nhìn chung, màu sắc của anthocyanin phụ thuộc vào các điều kiện vật lý, hóa học của môi trường, tính chất, chủng loại, lượng đường liên kết với anthocyanidin, phản ứng hóa học với glycoside, tính chất, acid liên kết với đường và phản ứng của anthocyanin với

10

các phân tử khác [35] Các dẫn xuất glycoside phổ biến hơn trong tự nhiên là monosides, 3-biosides, 3,5-diglucosides và 3,7-diglucosides Sự hiện diện của dẫn xuất 3-glucosides nhiều hơn 2,5 lần so với 3,5-diglucosides Khi anthocyanidin kết hợp với các glycoside khác nhau sẽ tạo thành anthocyanin và anthocyanin phổ biến nhất là cyanidin-3-glucosides [35]

3-b Cấu trúc hóa học

Cấu trúc cơ bản của anthocyanin có dạng khung 15C với một vòng chromane mang một vòng thơm B thứ hai ở vị trí 2 (C6-C3-C6) và có một hoặc nhiều phân tử đường liên kết tại các vị trí bị hydroxyl hóa khác nhau ở mạch chính Với mỗi nhóm thế ở vị trí R1 và

R2 sẽ là một anthocyanidin tương ứng

Hình 1.7 Cấu trúc cơ bản của anthocyanidin Các báo cáo cho thấy có hơn 23 loại anthocyanidins khác nhau, trong đó chỉ có 6 loại phổ biến nhất ở thực vật có mạch là cyanidin (50%), pelargonidin (12%), peonidin (12%), delphinidin (12%), petunidin (7%), and malvidin (7%) [36] Từ cấu trúc cơ bản của anthocyanidins kết hợp với các nhóm thế ở vị trí R1 và R2 như hình 1.7 sẽ tạo ra các

dạng cyanidin, pelargonidin, peonidin, delphinidin, petunidin, malvidin [37]

Bảng 1.1 Các nhóm thế trong cấu trúc của anthocyanidin

Pelargonidin Cyanidin Delphinidin Peonidin Petunidin Malvidin

R 1 H OH OH OCH3 OCH3 OCH3

và chalcone (màu vàng) trong điều kiện base [38] Tuy nhiên, các dạng cấu trúc ATH

có thể cùng tồn tại ở khoảng pH 4-6, sự cân bằng của các dạng này được duy trì nhờ cation flavylium

Màu sắc của anthocyanin bị ảnh hưởng nhiều bởi pH Vì thế, anthocyanin hoạt động giống như chất chỉ thị pH Bản chất ion của anthocyanin thay đổi cấu trúc phân tử theo

độ pH dẫn đến sự thay đổi màu sắc ở các giá trị pH khác nhau (hình 1.9)

12

Hình 1.9 Biến đổi cấu trúc của anthocyanin trong dung dịch có độ pH khác nhau [39]

c Phương pháp chiết xuất (extraction)

Chiết xuất dung môi là phương pháp phổ biến nhất để chiết xuất các hợp chất được tìm thấy trong trái cây và củ quả Phương pháp chiết xuất dung môi đơn giản, tiết kiệm thời gian Tuy nhiên, với sự hỗ trợ của các kỹ thuật chiết xuất mới chiết xuất có hỗ trợ của sóng siêu âm cho thấy khả năng thu hồi cao hơn trong thời gian ngắn hơn đang được sử dụng thay thế cho các phương pháp chiết xuất dung môi thông thường [40] Vì vậy, sự kết hợp giữa chiết dung môi và có sự hỗ trợ của sóng siêu âm có thể thu hồi được hàm lượng ATH cao hơn

Dung môi chiết xuất: Anthocyanin là hợp chất phân cực, do đó dung môi phổ biến nhất

được sử dụng trong dịch chiết là nước, ethanol, metanol hoặc acetone Trong số các phương pháp, phổ biến nhất là sử dụng metanol hoặc etanol có bổ sung acid làm dung môi chiết [41] Theo nghiên cứu, hàm lượng ATH thu được từ quả nho khi chiết bằng metanol hiệu quả hơn 20% so với ethanol và hơn 73% so với chỉ dùng nước [42] Tuy nhiên, trong lĩnh vực công nghiệp thực phẩm, ethanol được dùng rộng rãi hơn nhờ tính

an toàn đối với sức khỏe con người

13

Chiết xuất có hỗ trợ sóng siêu âm (Ultrasound Assisted Extraction - UAE): Sóng siêu

âm có hỗ trợ trong việc chiết xuất các sắc tố từ nhiều loại nguyên liệu khác nhau bằng các hiệu ứng cơ học Hiện tượng xâm thực trên mô thực vật dẫn đến sự phá hủy thành

tế bào thực vật Sự phá vỡ này cho phép các hợp chất hòa tan vào dung môi làm tăng nồng độ chất [40]

Hình 1.10 Minh họa quá trình chiết xuất [43]

Hiện nay, UAE thường được sử dụng trong một số ứng dụng công nghiệp do có các ưu điểm như khả năng thu hồi cao của các hợp chất có hoạt tính sinh học với chi phí thấp [40] Nhiều nghiên cứu sử dụng UAE cho thấy sự gia tăng hiệu suất chiết xuất anthocyanin từ bắp cải tím [43]

d Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định của ATH

Độ ổn định là khả năng chống lại việc chuyển hóa thành các dạng carbinol pseudobase

và chalcone của các cation flavylium [44] Sự hình thành chalcone có thể được xem là giai đoạn suy thoái của anthocyanin [45] Độ ổn định của anthocyanin bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như pH, nhiệt độ, ánh sáng [30]

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng anthocyanin có độ ổn định màu cao nhất ở giá trị pH thấp hơn, điển hình là khoảng pH 1.0-3.0 [46, 47] Trong môi trường acid, dạng cation flavylium của anthocyanin chiếm ưu thế, đây là dạng ổn định và có cường độ màu đậm nhất Trong môi trường pH trung tính hoặc kiềm, độ ổn định của anthocyanin giảm do các phân tử anthocyanin bị biến đổi cấu trúc làm các dạng base quinoidal và chalcone

14

trở nên phổ biến hơn Tuy nhiên, các dạng cấu trúc này kém bền Việc tăng độ pH không chỉ làm giảm độ ổn định màu của anthocyanin mà còn làm giảm độ ổn định nhiệt của chúng Điều này có nghĩa là anthocyanin dễ bị phân hủy bởi nhiệt ở mức độ pH cao hơn

Độ ổn định của anthocyanin bị ảnh hưởng rất nhiều bởi nhiệt độ Khi nhiệt độ tăng, sự phân hủy các hợp chất bắt đầu xảy ra Điều này có tác động bất lợi đến sự ổn định của anthocyanin Do quá trình xử lý nhiệt, ATH có thể trải qua các cơ chế như glycosyl hóa, quá trình tấn công nucleophilic của nước, phân tách và trùng hợp Điều này có thể là nguyên nhân làm mất sắc tố và phân hủy hợp chất [48] Theo một nghiên cứu của Turker

và các cộng sự (2004), ATH ở dạng acyl hóa có độ ổn định cao hơn so với ATH không acyl hóa [49] Wang và Xu (2007) khi nghiên cứu tác động của nhiệt độ đối với bột quả mâm xôi đã phát hiện ra rằng việc đun nóng đến 90 ºC làm giảm đến 80% thời gian bán hủy của ATH Kết quả là hàm lượng anthocyanin thấp hơn đáng kể sau khoảng thời gian

1.3 Phương pháp in điện hóa

1.3.1 Giới thiệu chung

Để cung cấp thông tin sản xuất thiết yếu cho người tiêu dùng, hầu hết các vật liệu đóng gói thực phẩm được in bằng các loại mực có màu Tuy nhiên, mực có thể gây ô nhiễm thực phẩm, thậm chí gây nguy hiểm tới sức khỏe người tiêu dùng Chính vì thế, nhu cầu phát triển mực in có nguồn gốc từ tự nhiên cùng với các kỹ thuật in công nghệ mới đang rất được phát triển hiện nay [53]

15

In điện hóa là quá trình tạo ra thông tin trên bề mặt vật liệu Hình 1.11 minh họa quy trình in điện hóa Nghiên cứu in điện hóa với nhiều màu được phát triển dựa trên sự thay đổi màu sắc của anthocyanin, được tạo ra bởi ion H+ và OH- được sinh ra từ quá trình điện phân nước [54] Phương trình phản ứng điện phân nước ở 2 đầu điện cực được mô

tả là:

Anode: 2H2O − 4e− → 4H+ + O2 (+)

Cathode: 4H2O + 4e− → 4OH− + 2H2 (-)

Hình 1.11Minh họa quy trình in điện hóa trên hydrogel chitosan/agarose/ATH [55]

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

Trong nước vẫn chưa có các nghiên cứu về phương pháp in điện hóa lên màng chỉ thị

pH bằng dòng điện một chiều

Một số nghiên cứu về in điện hóa trên thế giới đã được công bố Phương pháp in điện hóa dựa vào sự thay đổi màu sắc phản ứng với pH của anthocyanin được nhúng trong hydrogel chitosan/agarose Bằng cách phân cực điện thế âm cho dây không gỉ (được sử dụng như một bút) tiếp xúc với bề mặt của chitosan/agarose/ATH hydrogel, tạo ra sự thay đổi độ pH cục bộ, gây ra sự thay đổi màu sắc của ATH và ghi thông tin được lập trình trên hydrogel Si Wu và cộng sự (2018) đã chứng minh rằng chữ viết có thể tạm thời tồn tại trong hydrogel và ổn định khi hydrogel khô [55]

Nghiên cứu của Zhai và cộng sự (2018) đã in thành công trong mẫu in lên màng bằng phương pháp in điện hóa [53] Trong nghiên cứu này, một loại hydrogel rắn chắc và đồng nhất có dộ dẻo dai tốt được tạo thành Với sự điều chỉnh hướng dòng điện và cường

độ dòng điện, mẫu hình bông hóa có cánh màu đỏ cam và lá màu xanh được vẽ trên bề mặt hydrogel được thể hiện trên hình 1.12 Các mẫu in trên màng không bị mất hoặc

16

thay đổi ngay cả khi màng được sử dụng làm cảm biến khí cho thực phẩm Điều này cho thấy tính bền vững của mẫu in bằng phương pháp in điện hóa trên màng chỉ thị Tuy nhiên, trong các nghiên cứu này chưa khảo sát ảnh hưởng của một số yếu tố như thời gian, chất điện ly… đến quá trình in điện hóa Khả năng điều chỉnh dễ dàng màu sắc dựa trên thời gian, chất điện ly… có thể mở rộng ứng dụng của màng được in điện hóa

Hình 1.12 Mẫu in điện hóa [53]

17

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Nguyên liệu, hóa chất và dụng cụ

2.1.1 Nguyên liệu và hóa chất

Bảng 2.1 Nguyên liệu và hóa chất

Nguyên liệu và hóa chất Nguồn gốc

Bắp cải tím Công ty cổ phần nông sản Viet Fresh

Poly vinyl alcohol (PVA) Himedia, Ấn Độ

Tinh bột bắp Công ty cổ phần Bột Thực Phẩm Tài Ký Glycerol, 99.5% Xilong Scientific, Trung Quốc

Ethanol absolute (C2H5OH) Chemsol, Việt Nam

2.1.2 Dụng cụ

Các dụng cụ được sử dụng trong khóa luận bao gồm: cốc thủy tinh, ống đong, bình định

mức, pipet, micropipet, ống bóp cao su, nhiệt kế, đĩa petri, bình tia

2.1.3 Thiết bị

Khuấy từ gia nhiệt, bể siêu âm, máy đo pH, máy quang phổ UV – Vis, máy đo cơ tính

2.2 Sơ đồ nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của khóa luận được trình bày trong hình 2.1 Thực hiện khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng agar và ảnh hưởng của hàm lượng dịch chiết đến các tính chất của màng chỉ thị pH