Bài nghiên cứu này trình bày kết quả nghiên cứu quá trình chế tạo màng tổ hợp HPMC/sáp ong, cải thiện các tính năng của màng bằng các chất hóa dẻo, nhũ hóa đồng thời thăm dò khả năng bảo quản trên chanh không hạt tại Long An để đánh giá hiệu quả của màng tổ hợp. Mời các bạn cùng tham khảo!
Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, TÍNH NĂNG CỦA MÀNG TỔ HỢP ĂN ĐƯỢC HPMC/SÁP ONG THĂM DỊ ỨNG DỤNG TRONG BẢO QUẢN CHANH KHƠNG HẠT 2,3Nguyễn 1,2,*Nguyễn Văn Khôi; 1,2Lê Thị Lương; 2,3Nguyễn Thanh Tùng; Thị Hồng Thúy; 1Nguyễn��h Dũng Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM Học viện Khoa học Cơng nghệ Viện Hóa học Email:*luongnt@hufi.edu.vn TĨM TẮT Màng tổ hợp tổ hợp ăn HPMC/sáp ong tạo dựa khảo sát trình tạo thể keo HPMC, nhũ tương sáp ong composite HPMC/sáp ong Các tính màng composite đánh giá như: độ bền kéo đứt (TS), độ dãn dài đứt (EB), tính ổn nhiệt (TGA), hình thái học bề mặt (SEM), cấu trúc hóa học (FTIR) Q trình tạo thể keo HPMC (1%, 3% 5%): khảo sát loại chất hóa dẻo (propylene glycol – PG, polyethylene glycol – PEG), hàm lượng chất hóa dẻo PG (0%, 0.5%, 2% 5%) Với thể keo sáp ong khảo sát hàm lượng sáp ong (0%, 0.5%, 2% 5%), loại chất nhũ hóa (oleic acid – OA,stearic acid – SA), hàm lượng OA (1%, 3% 5%) Màng từ thể keo HPMC màng composite HPMC/sáp ong tiến hành thăm dị ứng dụng chanh khơng hạt Đánh giá hiệu bảo quản tính chất hao hụt khối lượng quả, cường độ hô hấp trước sau bảo quản Các yếu tố ảnh hưởng đến trình chế tạo màng đánh giá tính màng tổ hợp ăn HPMC/sáp ong nghiên cứu phân tích dựa kết thực nghiệm nghiên cứu trước Từ khóa: HPMC, sáp ong, màng tổ hợp ăn TỔNG QUAN Hiện nay, với phát triển ngành nông nghiệp giới vấn đề liên quan đến an ninh lương thực, tầm quan trọng việc bảo quản nông sản sau thu hoạch, đặc biệt bảo quản rau tươi, ngày nâng cao Hầu hết trình suy giảm khối lượng chất lượng loại rau tươi diễn giai đoạn từ thu hoạch đến tiêu thụ Ước tính tỷ lệ tổn thất rau sau thu hoạch hư hỏng lên tới 20 – 80% (Mehran 219 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 Ghasemlou et all, 2011) Đã có nhiều nghiên cứu bảo quản rau nhằm kéo dài thời gian tồn trữ mà trì giá trị thương phẩm Các polyme tự nhiên lipit, protein, polysaccharide nhựa chất liệu tạo lớp phủ phổ biến nhất, sử dụng riêng rẽ kết hợp Những đặc tính vật lý hóa học polyme tự nhiên ảnh hưởng nhiều đến tính lớp phủ sau (Mehran Ghasemlou et all, 2011) Việc lựa chọn chất liệu tạo lớp phủ thường dựa đặc tính khả tan nước, tính ưa nước hay kị nước tự nhiên, dễ hình thành lớp phủ tính chất cảm quan Trong đó, HPMC loại polysaccarit có khả chống thẩm thấu khí tốt có tác dụng làm chậm chín có tính háo nước để khắc phục nhược điểm màng HPMC, sáp bổ sung vào nhằm giảm nước làm giảm trình hơ hấp nhiên sáp lại dễ gây tượng hơ hấp yếm khí ức chế trao đổi khí Đồng thời chất hóa dẻo dùng để giảm độ giịn điều chỉnh tính chất lý màng chất nhũ hóa tạo nhũ tương có kích thước hạt cầu nhỏ, tăng khả phân tán chúng từ cải thiện tính chất vật lý quan trọng màng Trong báo này, chúng tơi trình bày kết nghiên cứu trình chế tạo màng tổ hợp HPMC/sáp ong, cải thiện tính màng chất hóa dẻo, nhũ hóa đồng thời thăm dị khả bảo quản chanh không hạt Long An để đánh giá hiệu màng tổ hợp VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Vật liệu Thành phần composite: HPMC (Shandong Head Co.,Ltd ), sáp ong (Công ty sáp ong Việt Nam); chất hóa dẻo: propylene glycol (PG, Xilong chemical, China), polyetylenglycol (PEG, Xilong chemical, China); chất chũ hóa: acid oleic (OA, Merk, Germany), amonia 25% (Xilong chemical, China), acid stearic (SA, Merk, Germany) Đối tượng bảo quản: chanh không hạt năm tuổi xã Thuận Bình, huyện Thạnh Hóa, tỉnh Long An Q trình tạo thể keo HPMC sáp ong Hòa tan HPMC nước cất đem đun nóng đến 800C, khuấy tạo thể keo đồng (khoảng – tiếng) Hạ nhiệt độ xuống 40 – 500C bổ sung dung dịch PG/PEG tiếp tục khuấy khoảng – tiếng Làm lạnh nhanh tới nhiệt độ phòng thu 80ml thể keo HPMC Tạo màng thể keo: hút mL đổ đĩa petri (đường kính 85mm) Cân sáp ong cho vào cốc thủy tinh, thêm OA/SA Nung chảy hỗn hợp máy khuấy từ sau bổ sung mL NH4OH 25% vào khuấy mạnh đũa thủy tinh Bổ sung nước nóng 900C tiếp tục khuấy máy khuấy từ khoảng – tiếng Làm lạnh nhanh đến nhiệt độ phòng 20ml nhũ tương sáp ong 220 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 Quá trình tạo màng tổ hợp HPMC/sáp ong Chuẩn bị dung dịch màng: Cho thể keo HPMC khuấy máy khuấy từ, đổ từ từ nhũ tương sáp ong vào, tiếp tục khuấy hỗn hợp tiếng Tạo màng: Hút mL dung dịch HPMC/sáp ong đổ đĩa petri (đường kính 85mm), sấy tủ sấy nhiệt độ 400C khô màng Màng lấy bảo quản túi díp Tiến hành kiểm tra tính chất cảm quan; lý (TS, EB, SEM, TGA, FTIR) Phủ màng lên quả: Tiến hành phủ màng cách quét lớp mỏng lên chanh không hạt, để khô bảo quản hộp xốp tủ điều nhiệt 7°C Tiến hành kiểm tra tính chất hao hụt khối lượng quả, cường độ hô hấp trước sau bảo quản Phương pháp đánh giá tính màng tổ hợp Đo TS EB Độ bền kéo (TS) độ giãn dài đứt (EB) màng đo theo phương pháp tiêu chuẩn ASTM D882–88, (tiêu chuẩn quốc tế ASTM phương pháp D882–10, 2011), sử dụng máy kiểm tra phổ dụng Tensilon AND RTC 1210–A Ba mẫu thử, 5cm × 1cm, cắt từ phim mẫu sau trì 25°C 50% RH 48 nhiệt độ độ ẩm không đổi Việc tách va đập ban đầu tốc độ trượt đặt 5.05cm (2in) 2mm/sec (0.0787in/sec) Cái kẹp cách 2in, tốc độ kéo cố định mức 2in/phút Độ bền kéo (TS) tính cách chia tải trọng tối đa cho diện tích mặt cắt tối thiểu ban đầu mẫu thử Kết phải thể lực đơn vị diện tích, thường megapascals (hoặc pound–lực inch vuông) Giá trị báo cáo ba số liệu cụ thể Đo độ dày màng phim thiết bị Mitutoyo digital micrometer (Model Quickmike Series 500– 752–20; Mitutoyo Corp., Kanagawa, Japan) lấy số đo vị trí ngẫu nhiên phim Độ giãn dài đứt (%E) tính theo % độ giãn dài đứt so với chiều dài mẫu Nơi đo: Phòng vật liệu polymer, trường Đại học Bách khoa TP.HCM, 268 đường Lý Thường Kiệt, phường 14, quận 10, TP.HCM Đo TGA Kiểm tra độ ổn định nhiệt thực cách sử dụng máy Thermogravimetric Analyzer (LabSys Evo TG DSC 1600, Setaram, France) với nitơ Nhiệt độ cân 25˚C tăng lên 120°C (đẳng nhiệt 10 phút) với tốc độ 20°C/phút sau đến 500˚C với tốc độ 30˚C/phút Các mẫu thử có trọng lượng từ 2–6 mg sử dụng (Sana Asrar, 2015) Nơi đo: trường Đại học Sư phạm TP.HCM, 280 đường An Dương Vương, phường 4, quận 5, TP.HCM 221 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 Đo SEM Phân tích vi cấu trúc màng thực cách sử dụng kính hiển vi điện tử quét FE SEM S4800 HITACHI Các mẫu phim trì bình hút ẩm P2O5 15 ngày Sau đó, phim đóng băng chất lỏng N2, nhẹ nhàng ngẫu nhiên bị hỏng để điều tra mặt cắt ngang mẫu Phim cố định cuống đồng, phủ vàng quan sát điện áp gia tốc 10 kV (M.J Fabra et all, 2011) Nơi đo: Nanotechnology Lab, SHTP labs, Lô I3, đường N2, Khu công nghệ cao, quận 9, TP.HCM Đo FTIR Cơ sở phổ hồng ngoại thay đổi trạng thái dao động quay phân tử hóa chất tác dụng xạ hồng ngoại, sử dụng máy FTIR 8400s, Shimadzu, Japan Normally Thông thường vùng hồng ngoại từ 4000 → 400 cm–1 sử dụng nhiều Phổ hồng ngoại dùng để xác định số nhóm chức màng vật liệu tổ hợp Đây phương pháp hữu hiệu nhận dạng nhóm este bề mặt vật liệu Nơi đo: Trung tâm thí nghiệm thực hành Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM, 93 đường Tân Kỳ Tân Quý, phường Tân Sơn Nhì, quận Tân Phú, TP.HCM Phương pháp đánh giá tính chất chanh khơng hạt Cường độ hô hấp (mgCO2/kg.h): Cường độ hô hấp định nghĩa số mg CO2 sinh hay số O2 hấp thụ vào kg sản phẩm Cường độ hô hấp đo phương pháp dịng khơng khí liên tục lưu lượng nhiệt độ xác định (20oC) máy Dansensor Dựa theo công thức: Wtg mg CO2 = 10 101325 V − kg.h CO2 t − CO2o 44 60 8.3143 (273.15 + 2.) Wtg TCO2 1000 Trong đó: V: Thể tích hộp đựng đo cường độ hô hấp (mL); Wtg: Khối lượng trái (gam); CO2t: %CO2 máy đo hộp có mẫu; CO2o: % CO2 máy đo hộp mẫu; TCO2: Thời gian để mẫu hộp Hao hụt khối lượng tự nhiên xác định cách cân khối lượng công thức trước bảo quản sau lần theo dõi, dùng cân phân tích OHAUS PA214C cơng thức: M − M2 X= M1 Trong đó: X: Hao hụt khối lượng tự nhiên lần theo dõi (%); M1: Khối lượng trước bảo quản (gam); M2: Khối lượng lần theo dõi (gam) Nơi đo: Viện ăn miền Nam, xã Long Định, huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang 222 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Khảo sát hàm lượng HPMC (CT1) Điều kiện thực hiện: Hòa tan HPMC (1% – CT1a, 3% – CT1b, 5% – CT1c, 10% – CT1d); PG (2%) thu thể keo HPMC, phủ màng lên chanh Đánh giá cảm quan màng: Màng CT1a, CT1b có hàm lượng HPMC 1% 3% không đủ tạo khung màng tạo bị đứt gẫy, màng khơng tách mỏng Màng CT1c có hàm lượng HPMC 5% đủ tạo khung màng tạo không bị đứt gẫy, màng dễ tách Đối với khảo sát HPMC 10% – CT1d, dung dịch đặc sệt, thực q trình khuấy khó khơng khảo sát tính chất Đánh giá cường độ hơ hấp, hao hụt khối lượng chanh bảo quản thể keo HPMC với mẫu đối chứng CT1: chanh không phủ màng Hình 3.1: Hao hụt khối lượng (trái) cường độ hô hấp (phải) theo hàm lượng HPMC Tổn thất khối lượng cơng thức thí nghiệm nêu hình 3.1 (bên trái) Kết cho thấy khối lượng tất công thức phủ màng HPMC thấp so với đối chứng Tuy nhiên khác biệt công thức khơng lớn Điều chứng tỏ, HPMC có tác dụng ngăn cản nước không lớn Kết đo cường độ trao đổi khí CO2 cơng thức nêu hình 3.1 (bên phải) Qua phân tích số liệu thấy HPMC có tính thẩm thấu khí CO2 tương đối cao Vì vậy, nồng độ HPMC tăng lên đáng kể, nồng độ CO2 khơng bị giảm nhiều Vai trị HPMC màng chanh trường hợp chủ yếu làm khung cho thành phần lipid Điều nêu số tổng quan quốc tế Từ kết biểu diễn đồ thị cảm quan, chọn màng bảo quản có 5% HPMC (CT1c) để khảo sát Khảo sát loại chất hóa dẻo (CT2) Điều kiện thực hiện: Hòa tan HPMC (5%), PG (2% – CT1c) PEG (2% – CT2a), thu thể keo HPMC 223 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 Đánh giá cảm quan màng thu từ thể keo HPMC: CT1c có dung dịch suốt, tạo màng dẻo, dễ tách màng khơng bị đứt gãy CT2a có dung dịch suốt, nhiên để khoảng 30 phút dung dịch bị vón cục, mảng trắng lên Dung dịch màng CT1c để nhiệt độ phịng khơng bị vón cục có hạt tinh thể CT2a Do chất hóa dẻo PG trạng thái lỏng nhiệt độ phòng, PEG trạng thái rắn nhiệt độ phòng nên nhiệt độ cao PEG phân tán tốt giảm nhiệt độ hạt tinh thể PEG có xu hướng kết tinh lại với thành khối lớn nên hình thành hạt tinh thể trắng vón cục Từ thực nghiệm cho thấy màng tổ hợp HPMC/sáp ong sử dụng chất hóa dẻo PG tốt PEG Khảo sát hàm lượng chất hóa dẻo PG (CT3) Điều kiện thực hiện: Hòa tan HPMC (5%), PG (0% – CT3a, 0.5% – CT3b, 2% – CT1c, 5% – CT3c) thu thể keo HPMC Đánh giá cảm quan màng thu từ thể keo HPMC: Với mẫu đối chứng CT3a PG mẫu CT3b có hàm lượng PG thấp tạo màng suốt, không dẻo, dễ bị đứt gãy tách màng Mẫu CT1c tạo màng suốt, dẻo, dễ tách màng không bị đứt gãy Mẫu CT3c tạo màng có chấm trịn nhỏ dầu lên, màng dẻo, không tách màng Đánh giá tính chất lý màng thu từ thể keo HPMC: Hình 3.2: TS EB theo hàm lượng PG Chất làm dẻo cần thiết để trì tính tồn vẹn màng lớp phủ để tránh lỗ rỗng vết nứt (Garcia, M A et all, 2000) Kết bảng cho thấy việc bổ sung chất hóa dẻo làm tăng độ dãn dài đứt lại làm giảm độ bền kéo đứt Độ bền kéo (TS) thể xu hướng giảm nồng độ chất dẻo tăng (Parameswara Rao Vuddanda et all, 2017) Chất hóa dẻo hạ thấp nhiệt độ tạo màng tối thiểu, tạo điều kiện hình thành phim dẻo thông qua thay đổi nhiệt độ chuyển tiếp thủy tinh (Tg) cho phép tương tác phân tử phân tử liên kết hydro polymer dẻo (Parameswara Rao Vuddanda et al., 2017) 224 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 Một số báo cáo gần cho chất hóa dẻo khác làm giảm Tg polymer thông qua tương tác sợi liên kết suốt mạng polyme cuối tăng khối lượng tự chuỗi polymer, làm suy yếu khơng cộng hóa trị hình thành liên kết hydro (Hanpin Lim and Stephen W Hoag 2013) Trong vùng thủy tinh, polyme dễ v�và cứng chuyển động phân tử tăng lên độ nhớt mô đun đàn hồi giảm mạnh khu vực cao su Ở trạng thái thủy tinh, polymer có khả biến dạng lớn tác dụng mạnh ứng suất Trong trạng thái này, polymer cứng dịn nên tăng chất hóa dẻo, độ dãn đứt tăng độ bền kéo đứt giảm dần (Parameswara Rao Vuddanda et all, 2017) Đánh giá hình thái học bề mặt (SEM) màng thu từ thể keo HPMC: Hình 3.3: SEM theo hàm lượng PG, CT3a (trái) CT1c (phải) Kết thu ảnh SEM cho thấy, màng HPMC khơng có chất hóa dẻo khơng liên tục, có nhiều mao quản vết nứt bề mặt Với màng HPMC có chất hóa dẻo, chất hóa dẻo PG có trọng lượng phân tử thấp, hoạt động miếng đệm chuỗi polymer làm giảm lực liên kết nội phân tử (Parameswara Rao Vuddanda et al., 2017), tăng tính linh hoạt chuỗi polymer HPMC tạo cấu trúc màng đồng thể hơn, màng nhẵn không xuất mao quản hay vết nứt (Romero Bastida et al., 2004) Từ thực nghiệm màng HPMC 5% với PG 2% (CT1c) có tính chất lý hình thái học bề mặt tốt cơng thức màng cịn lại Khảo sát hàm lượng sáp ong (CT4) Điều kiện thực hiện: Hòa tan HPMC (5%); PG (2%); sáp ong: OA = 5:1 (sáp ong 1% – CT4a, 2% – CT4b, 5% – CT4c, 10% – CT4d, 20% – CT4e) thu màng composite HPMC/sáp ong, phủ màng lên chanh Đánh giá cảm quan màng thu từ màng composite HPMC/sáp ong: Mẫu CT4a mẫu CT4b dung dịch màu trắng, lỏng, màng tách Mẫu CT4c dung dịch màu trắng, độ nhớt trung bình (320cP), màng mịn dễ tách Mẫu CT4d mẫu CT4e dung dịch màu trắng, độ nhớt lớn (568cP), màng không tách 225 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 Hình 3.4: Màng composite theo hàm lượng sáp ong: CT4a (trái), CT4b (giữa), CT4c (phải) Đánh giá cường độ hô hấp, hao hụt khối lượng chanh bảo quản composite HPMC/sáp ong với mẫu đối chứng CT1: chanh không phủ màng Hình 3.5: Cường độ hơ hấp hao hụt khối lượng theo hàm lượng sáp ong Từ đồ thị hình 3.5 cho thấy, màng có bổ sung sáp ong chọn chất nhũ hóa phù hợp tạo màng HPMC/sáp ong có cường độ hơ hấp giảm chanh tốt so với đối chứng Đây thơng số quan trọng q trình hơ hấp có ảnh hưởng lớn đến suy giảm số lượng chất lượng Sáp ong bổ sung vào thành phần cấu tạo màng với mục đích ngăn chặn nước hư hại bề mặt thời gian bảo quản Đồng thời, hầu hết thành phần chế phẩm tạo màng khơng có khả kỵ nước, nên việc bổ sung sáp ong vào chế phẩm giúp tăng độ bền màng Các nghiên cứu trước kích thước hạt lipid phân bố chúng nhũ tương chế phẩm tạo màng có tác động trực tiếp tới tính chất vật lý màng, chẳng hạn tính thẩm thấu nước, tính chất học hay tính cản chung màng Cường độ hơ hấp chanh tất công thức giảm rõ rệt sau suốt tuần bảo quản Riêng chanh công thức CT1 không áp dụng phủ màng nên cường độ hô hấp trì mức cao nhiều so với cơng thức có phủ màng Chanh cơng thức CT4a có cường độ hơ hấp thấp so với công thức CT4, từ 17.87 mgCO2/kg.h giảm xuống 12.41 mgCO2/kg.h sau tuần bảo quản Điều giải thích đặc điểm màng HPMC có khả cản khí tốt, màng có khả làm giảm q trình hơ hấp so với cơng thức CT4 khơng phủ màng Cơng thức CT4c có cường độ hô hấp thấp 226 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 nhiều so với công thức CT4, CT4a CT4b, sau tuần bảo quản cường độ hô hấp giảm từ 15.82 mg CO2/kg.h xuống 11.02 mgCO2/kg.h Cơng thức CT4d CT4e có cường độ hơ hấp giảm khơng nhiều so với CT4c Từ suy CT4c tối ưu với cường độ hô hấp chanh Khảo sát loại chất nhũ hóa (CT5) Điều kiện thực hiện: Hòa tan HPMC (5%); PG (2%); sáp ong (5%); OA (1% – CT4c), SA (1% – CT5a) thu màng composite HPMC/sáp ong, phủ màng lên chanh Đánh giá cảm quan màng thu từ màng composite HPMC/sáp ong: Mẫu CT4c dung dịch màu trắng sữa, độ nhớt trung bình (320cP), màng mịn dễ tách Mẫu CT5a dung dịch màu trắng sữa, độ nhớt trung bình, màng mịn tách nhiên bề mặt tụ thành mảng trắng Đánh giá cường độ hô hấp, hao hụt khối lượng chanh bảo quản composite với mẫu đối chứng CT1: chanh không phủ màng Hình 3.6: Cường độ hơ hấp hao hụt khối lượng theo loại chất nhũ hóa Qua đồ thị thấy thời điểm xác định tuần, công thức CT5 có cường độ hơ hấp cao 21.6 mgCO2/kg.h, công thức CT5a cường độ hơ hấp 18.18 mgCO2/kg.h, cơng thức CT4c có cường độ hô hấp thấp 17.82 mgCO2/kg.h Xu hướng tiếp tục lặp lại hai thời điểm xác định tuần Như vậy, thấy công thức phủ màng, công thức CT4c có khả trao đổi khí tốt so với cơng thức cịn lại Giải thích cho điều do, thành phần axít oleic có tác dụng phân tán hạt lipid nhũ tương HPMC, đồng thời làm nhỏ hạt cầu béo Nhũ tương có kích thước hạt nhỏ khả cản khí nước lớn (A.Jiménez et all, 2010) Qua hình ta thấy thời điểm xác định khả trao đổi nước cơng thức khác cơng thức CT1 ln có hao hụt khối lượng lớn Ngồi cơng thức CT1, cơng thức cịn lại có thành phần tỷ lệ chất giống nhau, khác thành phần chất nhũ hóa Điều chứng tỏ có mặt chất nhũ hóa thành phần cơng thức chế phẩm có tác dụng việc ngăn cản trao đổi nước màng Một số nghiên cứu giải thích axit béo mạch dài oleic, stearic thường tạo hạt nhũ tương có kích thước nhỏ có cấu trúc lớp phù hợp cho khả cản nước cao (A.Jiménez et all, 2010) Theo kết từ hình, thời điểm xác định tuần, thấy cơng 227 Hội nghị Khoa học An tồn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 thức CT4c có tỷ lệ hao hụt thấp 1.455%, hao hụt khối lượng công thức CT5a 2.759 % Xu hướng tiếp tục trì thời điểm xác định tuần Như vậy, thấy việc bổ sung thành phần chất nhũ hóa axít oleic vào thành phần chế phẩm tạo màng HPMC/sáp ong tác dụng tốt axit stearic việc cải thiện khả cản thoát nước màng HPMC/sáp ong Do đó, mẫu CT4c với hàm lượng 0A (1%) chọn cho nghiên cứu Khảo sát hàm lượng chất nhũ hóa OA (CT6) Điều kiện thực hiện: Hòa tan HPMC (5%); PG (2%); sáp ong (5%); OA (0% – CT6a, 0.5% – CT6b, 1% – CT4c, 2% – CT6c, 5% – CT6d) thu màng composite HPMC/sáp ong Đánh giá cảm quan màng thu từ màng composite HPMC/sáp ong: Mẫu CT6a CT6b dung dịch nhũ tương sáp ong bị tách lớp, sáp ong không phân tán màng composite Mẫu CT4c dung dịch màu trắng, độ nhớt trung bình (320cP), màng mịn dễ tách Mẫu CT6c mẫu CT6d dung dịch màu vàng đục, sáp ong phân tán đều, không bị tách lớp, màng composite sau khô bị lớp sáp ong lên trên, màng bị chảy dầu Vì chọn mẫu CT4c với hàm lượng OA (1%) phù hợp Từ thực nghiệm công thức màng cho thấy việc sử dụng chất nhũ hóa axit oleic giúp sáp ong phân bố với kích thước vi nhũ chế phẩm tổ hợp HPMC/sáp ong tăng khả phân tán, không bị tách lớp (A.Jiménez et all, 2010) Với tỉ lệ axit oleic: sáp ong = : (CT4c) tạo nhũ tốt Đánh giá tính màng composite HPMC/sáp ong lựa chọn (CT4c) Điều kiện thực hiện: Hòa tan HPMC (5%); PG (2%); sáp ong (5%); OA (1%) thu màng composite HPMC/sáp ong, phủ màng lên chanh Đánh giá cường độ hô hấp, hao hụt khối lượng chanh bảo quản composite (CT4c) với mẫu đối chứng CT1: chanh khơng phủ màng Hình 3.7: Hao hụt khối lượng (trái) cường độ hô hấp (phải) chanh không hạt phủ màng CT4c CT1 Kết cho thấy có mặt sáp ong màng composite HPMC/sáp ong làm giảm hao hụt khối lượng sau bảo quản tốt so với màng HPMC Đồng thời HPMC có vai trị 228 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 thẩm thấu khí CO2 tốt nên có mặt sáp ong cường độ trao đổi khí CO2 khơng thay đổi đáng kể Đánh giá hình thái học bề mặt màng composite (CT4c) với màng đối chứng CT1c: Màng đơn HPMC Hình 3.8: Hình SEM màng CT4c (trái) CT1c (phải) Nghiên cứu hình thái học bề mặt màng cung cấp thông tin liên quan xếp thành phần, cho phép hiểu rõ chế truyền nước tính chất học Cấu trúc bề mặt màng HPMC không bổ sung sáp ong trơn đồng Do diện giọt sáp, bề mặt màng nhũ tương thô ráp không đồng đều, gián đoạn cấu trúc với hình thành hai giai đoạn (lipid polymer) Mặc dù nhìn mắt thường màng đồng khơng có độ xốp, quan sát mức độ vi mô (SEM), chúng cho thấy độ nhám với diện lỗ khí bên Do phân bố để hình thành tập hợp lipid lớn bên bề mặt màng (Mehran Ghasemlou et all, 2011) Đánh giá tính chất lý màng composite (CT4c) với màng đối chứng CT1c: màng đơn HPMC Hình 3.9: Độ bền kéo đứt (TS) độ giãn dài đứt (EB) màng CT1c CT4c 229 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 Từ kết bảng đồ thị cho thấy thêm chất béo (sáp ong) làm giảm mạnh độ bền kéo đứt tăng độ giãn dài đứt Tăng nồng độ sáp ong làm giảm độ bền kéo, tăng độ giãn dài đứt hiệu ứng dẻo chúng (Kanokrat Limpisophon et all, 2010), lipid thiếu kết dính cấu trúc tồn vẹn (Gontard, N.et all, 1995) Kết hợp lipid màng dựa protein polysaccharide can thiệp vào tương tác chuỗi – chuỗi polymer cung cấp miền linh hoạt màng phim Kết hiệu ứng làm dẻo, bao gồm giảm độ bền màng tăng tính linh hoạt (Talens, P et all, 2005) Đánh giá kết đo FTIR màng composite (CT4c) với màng đối chứng CT1c: màng đơn HPMC Hình 3.10: Phổ hồng ngoại màng CT1c (trái) sáp ong (phải) Hình 3.11: Phổ hồng ngoại màng CT4c Trên phổ hồng ngoại màng HPMC (CT1c) màng tổ hợp HPMC/sáp ong (CT4c) xuất hiện: Peak 3455.6 – 3400.6 cm–1 đặc trưng cho giãn O–H có liên kết Hydrogen ngoại phân tử Trên phổ hồng ngoại màng HPMC (CT1c) khơng có giãn đặc trưng cho nhóm este Trên phổ hồng ngoại màng tổ hợp HPMC/sáp ong (CT4c) sáp ong xuất hiện: 230 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 – Peak 1736.52 – 1735.63 cm–1 đặc trưng cho nhóm cacbonyl (C=O), peak 1173.37 – 1196 cm–1 đặc trưng cho giãn bất đối xứng O–C–C Từ suy xuất nhóm este – %T peak cacbonyl (C=O) CT4c nhỏ sáp ong màng HPMC đơn khơng có nhóm este, điều cho thấy màng CT4c có mặt este nhiều xuất axit cacboxyl (của axit oleic) Từ cho thấy màng tổ hợp HPMC/sáp ong tạo liên kết ngang (este), có tính chất tốt với màng Đánh giá kết đo TGA màng composite (CT4c) với màng đối chứng CT1c: Màng đơn HPMC Hình 3.12: Tính ổn định nhiệt màng CT1c (trái) CT4c (phải) Sự ổn định nhiệt HPMC (CT1c), composite HPMC/sáp ong (CT4c) nghiên cứu cách thực TGA Tính ổn định nhiệt quan sát thấy có khác biệt đáng kể xuống cấp nhiệt HPMC tinh khiết so với màng composite HPMC/sáp ong Điều cho thấy kết hợp sáp ong làm thay đổi đáng kể tính ổn định nhiệt HPMC tinh khiết Màng composite HPMC/sáp ong có độ bền nhiệt tốt so với phim HPMC túy KẾT LUẬN Việc chế tạo sản phẩm màng dạng tổ hợp có thành phần HPMC/sáp ong, kết hợp tính chất có lợi vật liệu khác để cải tiến chức độ thấm khí, độ bóng, độ bền, Thúc đẩy việc nghiên cứu sử dụng có hiệu màng polyme tự nhiên không độc hại bảo quản rau sau thu hoạch Nâng cao giá trị kinh tế nguồn nguyên liệu sáp ong xenlulozo – HPMC (gai, tre, nứa,…), nguồn tài nguyên chưa khai thác hiệu công nghiệp Nâng cao hiệu bảo quản trái sử dụng màng tổ hợp so với trước sử dụng sản phẩm tạo màng thành phần Trên sở kết nghiên cứu thu đưa số kết luận sau: – Nghiên cứu chế tạo màng tổ hợp HPMC/sáp ong từ khung HPMC (5%) thành phần PG (2%), sáp ong (5%), OA (1%) 231 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 – Dựa khảo sát tính chất màng (giảm cường độ hô hấp khả cản nước cao so với chanh không hạt chưa bảo quản), chứng minh cải thiện nhược điểm HPMC tính háo nước nhược điểm sáp ong hơ hấp yếm khí – Từ kết FTIR cho thấy, màng tổ hợp HPMC/sáp ong tạo liên kết ngang (este), có tính chất tốt với màng – Lựa chọn chất hóa dẻo PG đạt hiệu làm tăng độ dãn dài đứt lại làm giảm độ bền kéo đứt màng tổ hợp – Khi sử dụng OA làm chất nhũ hóa, giúp sáp ong phân bố với kích thước vi nhũ chế phẩm tổ hợp HPMC/sáp ong tăng khả phân tán, không bị tách lớp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ASTM, Standard test methods for water vapor transmission of materials, E 96–80, In Annual Book of ASTM Standards, Vol 15, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, USA, 1989, p 745–54 [2] ASTM, Standard Test Method for Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting, D882 – 02, In Annual Book of ASTM Standards, Vol 15, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, USA, 1989 [3] A.Jiménez, M.J.Fabra, P.Talens (2010), Effect of lipid self–association on the microstructure and physical properties of hydroxypropyl–methylcellulose edible films containing fatty acids, Carbohydrate Polymers, Volume 82, Issue 3, Pages 585–593 [4] Garcia, M A., Martino, M N., & Zaritzky, N E (2000), Lipid addition to improve barrier properties of edible starch–based films and coatings, Journal of Food Science, 65(6), 941– 947 [5] Gontard, N.et all (1995), Water vapour permeability of edible bilayer films of wheat gluten and lipids, International Journal of Food Science and Technology, Vol 30, page 49–56 [6] Kanokrat Limpisophon et all (2010), Characterisation of gelatin–fatty acid emulsion films based on blue shark (Prionace glauca) skin gelatin, Food Chemistry, Vol 122, page 1095– 1101 [7] Hanpin Lim and Stephen W Hoag (2013), Plasticizer Effects on Physical–Mechanical Properties of Solvent Cast Soluplus® Films, AAPS PharmSciTech, 14(3): 903–910 [8] Mehran Ghasemlou et all (2011), Characterization of edible emulsified films with low affinity to water based on kefiran and oleic acid, International Journal of Biological Macromolecules 49, 378–384 [9] M.J Fabra et all (2011), Influence of the homogenization conditions and lipid self– association on properties of sodium caseinate based films containing oleic and stearic acids, Food Hydrocolloids, Vol 25, 1112–1121 232 Hội nghị Khoa học An toàn dinh dưỡng An ninh lương thực lần năm 2018 [10] Parameswara Rao Vuddanda et all (2017), Effect of plasticizers on the physico–mechanical properties of pullulan based pharmaceutical oral films, European Journal of Pharmaceutical Sciences, Vol 96, page 290–298 [11] Romero Bastida et all (2004), Effect of plasticizer ph and hydration on the mechanical and barrier properties of zein and ethylcellulose films efecto de plastificante pH, European Journal of Pharmaceutical Sciences, Vol 96, page 290–298 [12] Sana Asrar, (2015), Development and charcterization of shellac–hydroxypropyl methyl cellulose composite films with acid catalyst, All Theses, paper 1438 [13] Talens, P et all (2005), Plasticizing effects of beeswax and carnauba wax on tensile and water vapour permeability properties of whey protein films, Food Engineering and Physical Properties, Vol 70, page 239–243 RESEARCH, MANUFACTURE, FEATURES OF HPMC/BEESWAX EDIBLE COMPOSITE FILM AND EXPLORING THE APPLICATION IN PRESERVING SEEDLESS LIME ABSTRACT The HPMC/beewax edible composite films was created based on the evaluation of processes: HPMC gelatinous, beewax emulsion and HPMC/beewax composite Features of the composite film are as follows: Tensile strength (TS), Elongation at break (EB), Thermogravimetric Analyzer (TGA), Scanning electron micrographs (SEM), Fourier Transform InfraRed (FTIR) HPMC (1%, 3% and 5%) gelatinous: investigation of plasticizer type (propylene glycol – PG, polyethylene glycol – PEG); PG plasticizer contents (0%, 0.5%, 2% 5%) With beewax emulsion: investigation of beewax contents (0%, 0.5%, 2% 5%); emulsifier type (oleic acid – OA,stearic acid – SA); OA contents (1%, 3% 5%) HPMC gelatinous and HPMC/beewax composite films are explored the application in preserving seedless lemons Evalution of preservation effects by characteristics respiratory intensity, weight loss of before and after fruits preservation Effective features of films form process as well as characteristics of evaluation HPMC/beewax edible composite films are researched and analyzed based on experiment results and previous studies Key words: HPMC, beewax, edible composite films 233 ... quan trọng màng Trong báo này, trình bày kết nghiên cứu trình chế tạo màng tổ hợp HPMC/sáp ong, cải thiện tính màng chất hóa dẻo, nhũ hóa đồng thời thăm dị khả bảo quản chanh khơng hạt Long An để... sáp ong vào chế phẩm giúp tăng độ bền màng Các nghiên cứu trước kích thước hạt lipid phân bố chúng nhũ tương chế phẩm tạo màng có tác động trực tiếp tới tính chất vật lý màng, chẳng hạn tính. .. màng tổ hợp HPMC/sáp ong tạo liên kết ngang (este), có tính chất tốt với màng Đánh giá kết đo TGA màng composite (CT4c) với màng đối chứng CT1c: Màng đơn HPMC Hình 3.12: Tính ổn định nhiệt màng