2.2.8.1. Khả năng kháng đâm xuyên
Thí nghiệm khả năng kháng đâm xuyên của màng thực hiện để xác định khả năng chống chịu lực tác động vuông góc với màng, được thực hiện theo phương pháp của (Saberi et al., 2017). Các mẫu màng đã chuẩn bị ở 2.2.3 được cắt với kích thước 40×40 mm. Cố định màng được cố định bằng 2 tấm kẹp có tâm khuyết (đường kính D = 7,8mm). Đầu dò TA-MTP 4R (đường kính d = 4mm) được lắp vuông góc với mẫu, điều chỉnh đầu dò di chuyển thẳng đứng tới bề mặt màng với tốc độ 0,1 mm/s đến khi đầu dò đâm thủng màng và đồng thời đường cong trở lực - độ biến dạng được ghi nhận. Các giá trị lực đâm xuyên tối đa (g), khả năng biến dạng (mm) tại thời điểm màng bị thủng được ghi lại để tính ứng suất đâm xuyên (puncture strength) và độ giãn trước khi thủng (mm), độ cứng của màng. Mỗi mẫu thực hiện lập lại 3 lần.Ứng suất đâm xuyên được tính theo công thức: (M. Preis, K. Knop, J. Breitkreutz, 2014).
P = 𝐹/𝐴 (MPa) (2.2)
Trong đó: F là lực đâm xuyên lớn nhất (N), A = π×( 𝑑/2)^2 = 12,56mm2 là diện tích vùng đâm xuyên.
25
Hình 2.4. Thiết bị đo khả năng kháng đâm xuyên CT3, Brookfield Engineering Labs, Inc.
2.2.8.2. Sự thay đổi màu sắc của màng và vỏ quả xoài
Thí nghiệm đo màu được thực hiện theo phương pháp của (Yasunaga et al., 2018). Sự thay đổi màu sắc của của các mẫu thí nghiệm được xác định bằng máy đo màu; đo các giá trị L, a và b của CIE (Commission International de l'Eclairge), 1976. Giá trị L tương ứng với độ sáng tối (sáng, L= 100; tối, L= 0), giá trị a tương ứng với thang màu đỏ-xanh lục (đỏ: dương; xanh lục: âm), giá trị b tương ứng với thang màu vàng-xanh dương (vàng: dương; xanh dương: âm) (Fukuda và cộng sự, 2014); do đó, chúng tôi giả định rằng các giá trị a và b đại diện cho hiện tượng xanh lá cây do mất chất diệp lục và vàng lá do tổng hợp β-carotene, tương ứng.
Các mẫu màng được chuẩn bị ở các nồng độ CuT khác nhau (0, 20 %, 40 %, 60 %, 80 %). Màng được cắt thành các miếng hình vuông 4x4 cm. Máy đo màu được sử dụng để so sánh sự khác nhau về màu sắc giữa các mẫu. Mỗi mẫu được thực hiện lặp lại ba lần.
Sư biến đổi màu sắc của vỏ quả trong suốt quá trình bảo quản bằng màng được thực hiện tương tự với thí nghiệm trên màng. Chọn những quả xoài có bề mặt láng để làm mẫu. Thí nghiệm thực hiện để quan sát sự khác biệt về màu sắc qua từng ngày giữa những quả xoài không bọc màng và bọc màng CuT. Mỗi mẫu lặp lại ba lần.
26
Hình 2.6. Thiết bị so màu CR401/400 Konica Minolta
2.2.9. Khảo sát khả năng bảo quản của màng trên quả xoài 2.2.9.1. Độ giảm khối lượng 2.2.9.1. Độ giảm khối lượng
Thí nghiệm được thực hiện theo phương pháp của (Lustriane et al., 2018). Sự sụt giảm khối lượng được đo dựa trên sự so sánh khối lượng của mẫu đã phủ màng với khối lượng của mẫu không được phủ màng ở cùng điều kiện điều kiện bảo quản, cân các mẫu hằng ngày. Phần trăm độ giảm khối lượng được tính toán bằng cách xác định sự chênh lệch giữa trọng lượng ban đầu và trọng lượng cuối cùng của xoài chia cho trọng lượng ban đầu.
WL =𝑊0−𝑊1
𝑊0 ×100 (2.3)
WL độ giảm khối lượng (%) W0 khối lượng của quả ban đầu (g) W1 khối lượng của quả lúc sau (g)
2.2.9.2. Độ cứng của quả xoài
Máy phân tích kết cấu (CT3, Brookfield Engineering Labs, Inc.) được sử dụng để phân tích độ cứng của quả xoài, thực hiện theo phương pháp của (Phimpharian et al. 2011). Sử
27
dụng đầu dò: 6F (đường kính 6 mm, bề mặt phẳng), tốc độ của đầu dò: 0.20 mm/s, độ sâu của đầu dò trên vỏ quả : 1 mm, nơi quả xoài được nén với lực tối đa. Độ cứng của da được ghi lại tại điểm có lực nén lớn nhất.
Các quả xoài được lựa chọn là các quả còn xanh, bề mặt láng, có kích thước tương đương nhau. Ba mẫu được khảo sát là quả không bọc màng, bọc màng tinh bột, bọc màng CuT. Mỗi mẫu được thực hiện ba lần.
2.2.10. Phương pháp phân tích
Tất cả dữ liệu thử nghiệm được báo cáo dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn (SD) bằng phần mềm SPSS (IBM, PASW 117 Statistics 19, USA). Sự khác biệt trong kết quả thí nghiệm đã được ANOVA so sánh. Giá trị P <0,05 được coi là có ý nghĩa thống kê.
28
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
Các kết quả thí nghiệm sẽ giúp khái quát về tính chất của phức giữa ion đồng và polyphenols trong dịch chiết trà xanh; cách tính chất hóa lý và kháng nấm của màng tinh bột, glycerol bổ sung dung dịch CuT; ứng dụng của màng trong bảo quản quả xoài.
3.1. Phản ứng giữa ion đồng và polyphenols (CuT) trong dịch chiết trà xanh 3.1.1. Tổng hợp phức đồng từ dịch chiết trà xanh 3.1.1. Tổng hợp phức đồng từ dịch chiết trà xanh
Hình 3.1 Thể hiện sự biến đổi màu sắc của dung dịch CuSO4 và dịch chiết trà trước và sau phản ứng. Dung dịch CuSO4 0,02M có màu xanh dương, trong khi dịch chiết trà có màu đỏ cánh gián. Khi hòa trộn hai dung dịch này lại có xuất hiện kết tủa màu nâu, chứng tỏ đã xảy ra phản ứng hóa học giữa CuSO4 và các thành phần trong dịch trà. Khi tiếp tục khuấy từ trong 90 phút thì dung dịch trở nên nâu sậm hơn. Kết tủa màu nâu này có thể là phức chất giữa ion Cu2+ với các hợp chất polyphenol trong dịch trà . Điều này đã được khẳng định trong các nghiên cứu của Alhafez và cộng sự vào năm 2019 (Alhafez et al., 2019). Ở nghiên cứu này, Alhafez đã khẳng định khi trộn dung dịch đồng hoặc kẽm với EGCG (một loại polyphenol có trong trà xanh) thì tạo thành dung dịch hơi hồng và hơi vàng. Azeez và cộng sự cũng đã có báo cáo về sự thay đổi màu sắc trong quá trình tổng hợp phức đồng từ chiết xuất của cây
Senecio biafrae. Trong nghiên cứu, Azeez đã ghi nhận màu của dung dịch chiết xuất Senecio biafrae giàu polyphenol chuyển sang màu xanh nâu khi khuấy với dung dịch muối đồng (Azeez et al., 2015) Sự khác biệt về màu sắc giữa nghiên cứu của Alhafez và Azeez với nghiên cứu của chúng tôi có thể là do thành phần polyphenols có sự khác biệt giữa các loại dịch chiết. Tuy nhiên vì hàm lượng lớn của EGCG ( 40% tổng lượng catechin (Alhafez et al., 2019)) nên vai trò tạo phức với đồng vẫn quan trọng nhất.
29
a b c d
Hình 3.1. Màu của các dung dịch a. Dịch chiết trà, b. CuSO4 0.02M, c. Dung dịch khi vừa trộn đều dịch chiết trà và dung dịch CuSO4 0.02 M, d. Dung dịch phản ứng CuSO4-trà sau 90
phút
3.1.2. Tổng hàm lượng polyphenols
Kết quả xác định hàm lượng polyphenols dựa trên đường chuẩn acid gallic (Hình 3.2) cho thấy dịch trà sau khi phản ứng với Cu2+ có hàm lượng polyphenol (~0,88 µg/mL) nhỏ hơn so với dịch trà ban đầu (~4,39 µg/mL). Điều này cho thấy rằng kết tủa này chính là hợp chất của polyphenol với ion Cu2+. Hiệu hai giá trị trên cho thấy ~3,52 µg/mL polyphenols trong dịch chiết trà đã tham gia phản ứng, chiếm gần 80% tổng lượng polyphenols ban đầu. Điều này chứng tỏ polyphenols trong dịch chiết trà là yếu tố chính tham gia phản ứng với Cu2+ để tạo phức.
30
Hình 3.2. Đường chuẩn acid gallic
3.1.3. Quang phổ UV-VIS
Hình 3.3. Độ hấp thu của dung dịch CuT và dịch chiết trà xanh y = 0.023489x + 0.038619 R² = 0.996533 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 10 20 30 40 50 60 Độ h ấp th ụ Nồng độ acid gallic (µg/mL) 0 1 2 3 4 5 180 380 580 780 Độ h ấp th u (A B S ) Bước sóng CuT Dịch chiết trà 207 nm 206 nm 272 nm 271 nm
31
Đồ thị thể hiện mối tương quan giữa bước sóng và độ hấp thu của dung dịch CuT và dịch chiết trà được biểu diễn ở hình 3.3. Kết quả cho thấy có sự tương đồng về độ hấp thu của dung dịch CuT và dịch chiết trà. Tuy nhiên, ở cùng một bước sóng thì độ hấp thu của dung dịch CuT thấp hơn. Hình dạng và vị trí hai đỉnh hấp thụ trên cả hai đường phổ UV-vis trong hình 3.3 đều tương ứng với phổ hấp thụ của EGCG trong hình 3.4 (Alhafez et al., 2019). Việc đường phổ của dịch chiết bị thấp đi sau khi phản ứng với Cu2+ là do lượng polyphenol bị giảm đi do phản ứng tạo phức kết tủa với Cu2+. Việc hình dạng phổ không thay đổi cho thấy phức dạng rắn của polyphenol và Cu2+ không hấp thụ quang trong vùng bước sóng khảo sát.
Hình 3.4. Độ hấp thu lớn nhất của dung dịch EGCG tại hai bước song 216 nm và 274 nm (Alhafez et al., 2019)
32
3.2. Tính chất của màng
3.2.1. Khả năng kháng đâm xuyên
Hình 3.5. Kết quả thí nghiệm đâm xuyên màng bổ sung dịch CuT
Ứng suất đâm xuyên của màng tinh bột và glycerol bổ sung dung dịch CuT ở các hàm lượng khác nhau được ghi nhận lại trong bảng 3.5 . Kết quả thí nghiệm cho thấy tất cả các mẫu màng đều có khả năng chống lại sự đâm xuyên; nói cách khác là đều bền cơ học. Ứng suất đâm xuyên của mẫu màng với 60% dung dịch CuT được bổ sung là lớn nhất, các thông số tăng dần theo các mẫu 0%, 20%, 40% và cao nhất là 60% sau đó giảm ở mẫu 80%. Tuy nhiên kết quả phân tích Oneway-Anova cho kết quả rằng không có sự khác biệt về ứng suất đâm xuyên giữa các mẫu. Điều này cho thấy dung dịch CuT không có ảnh hưởng đáng kể lên độ kháng đâm xuyên của màng tinh bột và glycerol. Tuy nhiên khi thu thập số liệu về độ dãn của màng trước khi thủng thì nhận thấy sự khác biệt giữa các màng. Màng chứa 20 % hàm lượng dung dịch CuT có độ dãn không khác biệt với màng chỉ có tinh bột và glycerol. Tương tự giữa màng chứa 40% và 80% hàm lượng dung dịch CuT cũng không cho thấy sự khác nhau, nhưng có sự khác nhau và độ dãn lớn hơn với hai màng 0 % và 20 %. Màng chứa 60% hàm lượng dung dịch CuT cho thấy độ dãn là lớn nhất và có sự khác biệt với tất cả các màng còn lại. Điều này cho thấy độ dãn của màng tinh bột và glycerol sẽ tăng dần nếu tăng hàm lượng dung dịch
0.0 100.0 200.0 300.0 400.0 500.0 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 L ực đâ m x uy ên ( g lực ) Thời gian (s) 0 20 40 60 80
33
CuT, độ dãn lớn nhất là ở hàm lượng 60% sau đó sẽ giảm dần. Tác động của chiết xuất trà xanh đối với tính chất cơ học của màng tinh bột cũng đã được Feng et al. (2018) (Feng et al., 2018) ghi nhận lại. Đặc biệt, các tác giả này đã quan sát thấy các giá trị độ bền và độ cứng thấp hơn đối với màng tinh bột chứa các hợp chất polyphenol trong trà khác nhau so với các mẫu tinh bột nguyên chất, và cho rằng hành vi này là do sự hình thành của cấu trúc màng không đồng nhất. Tính chất cơ học của các vật liệu làm từ tinh bột có thể được giải thích theo những những cách khác nhau. Một mặt, người ta biết rằng việc bổ sung các hợp chất có trọng lượng phân tử thấp vào màng tinh bột, chẳng hạn như nhiều chất chống oxy hóa, chất làm dẻo, protein (Feng et al., 2018; Guzmán & Murillo, 2018; Kissi et al., 2018), làm giảm sự liên kết của thành phần trong mạng tinh bột, dẫn đến để giảm độ bền kéo. Mặt khác, sự gia tăng của độ căng khi đứt có thể liên quan đến hiệu ứng hóa dẻo của các chất chiết xuất do sự tương tác lớn của các thành phần trà xanh với các phân tử tinh bột. Các chất chiết xuất từ trà xanh bao gồm các phân tử có trọng lượng phân tử thấp dẫn đến tính di động của màng cao hơn và do đó, tạo ra các màng dễ biến dạng hơn (Medina‐Jaramillo, C., Bernal, C., & Famá, 2020).
Bảng 3.1. Ứng suất đâm xuyên của màng tương ứng với các hàm lượng dịch CuT
Mẫu Ứng suất đâm xuyên
(MPa) Độ dãn trước khi thủng (mm) 0 % 0.33 ± 0.09a 4,26 ± 0,24a 20 % 0.35 ± 0.07a 4,59 ± 0,04a 40 % 0.35 ± 0.04a 5,11 ± 0,09b 60 % 0.44 ± 0.04a 6,37 ± 0,25c 80 % 0.36 ± 0.03a 5,18 ± 0,07b
3.2.2. Sự thay đổi màu của màng
Màu sắc là một trong những thông số quan trọng nhất để đánh giá màng được sử dụng làm bao bì hoặc chất phủ thực phẩm, vì khả năng chấp nhận của người tiêu dùng đối với sản phẩm phụ thuộc phần lớn vào các đặc tính đó. Vì vậy phép đo màu sắc được thực hiện để làm rõ sự ảnh hưởng của hàm lượng dịch CuT lên sự thay đổi màu của màng tinh bột. Các thông số màu sắc (a và b), độ sáng (L) được xác định cho lớp màng và được trình bày trong bảng
34
3.2. Kết quả thí nghiệm cho thấy khi tăng hàm lượng dịch thì màu của màng nói chung sẽ đậm hơn. Giá trị L giảm dần từ 82.06 ± 0.06 ở mẫu màng không có dịch CuT xuống còn 43.44 ± 0.01 ở mẫu màng chứa 80% dịch CuT; điều này chứng tỏ màng sẽ dần bị tối khi thêm càng nhiều dịch. Các thay đổi trong một số thông số màu của các mẫu màng đã được quan sát thấy. Đối với tất cả các mẫu, giá trị a dương có nghĩa là các màng có màu hơi đỏ. Khi dung dịch CuT được tăng dần thì nhận thấy các màng có xu hướng tăng giá trị của a (từ 0.55 ± 0.02a lên 12.07 ± 0.02e),hàm lượng dịch càng cao thì màng càng đỏ.Sự thay đổi màu sắc này phù hợp với màu sắc của dung dịch CuT được tổng hợp. Đối với tham số màu b, giá trị thay đổi tăng dần từ giá trị âm tới giá trị dương. Điều đó chứng tỏ khi tăng dần hàm lượng dịch CuT thì màu sắc của màng thay đổi từ hơi xanh dương sang vàng, kết quả này phù hợp với nghiên cứu của (Medina‐Jaramillo, C., Bernal, C., & Famá, 2020). Thông số màu L giảm dần khi tăng nồng độ của dịch CuT thể hiện giá trị giảm từ 82.06±0.06a xuống còn 43.44±0.01e. Kết quả này chứng tỏ càng tăng hàm lượng dịch thì màng càng sẫm màu hơn. Phương pháp đo màu sắc đã chỉ ra rằng có sự liên hệ giữa hàm lượng của dung dịch CuT ảnh hưởng trực tiếp đến màu sắc của lớp màng. Với kết quả này, cộng với việc đã các định được hoạt lực ức chế của CuT ở trên thì có thể đề xuất một công thức phù hợp để màng thể hiện được hoạt lực ức chế nhưng vẫn không thay đổi khả năng chấp nhận của người tiêu dùng. Đặc biệt, Assi et al. đã thêm lycopene trong chất nền của tinh bột sắn và các màng này mờ hơn so với chất nền (Assis et al., 2017); kết quả tương tự ở nghiên cứu của (P. Veiga-Santos, C. Ditchfield, 2010), khi thêm rau bina và chiết xuất nho vào màng tinh bột sắn. Các kết quả trên chỉ ra rằng việc kết hợp chiết xuất từ trà xanh hoặc húng quế không làm ảnh hưởng đến các thông số màu sắc và độ sáng của màng, khiến chúng có triển vọng cho các ứng dụng phủ thực phẩm.
Bảng 3.2. Ảnh hưởng của hàm lượng dịch CuT lên sự thay đổi màu sắc của màng
Mẫu L a b deltaE
0 82.06 ± 0.06a 0.55 ± 0.02a -1.30 ± 0.01a 12.56 ± 0.16a
20 63.50 ± 0.08b 3.80 ± 0.01b 18.97 ± 0.02b 34.46 ± 0.14b
35
60 49.39 ± 0.02d 10.45 ± 0.01d 21.81 ± 0.02d 49.39 ± 0.04d
80 43.44 ± 0.01e 12.07 ± 0.02e 19.76 ± 0.10e 54.48 ± 0.08e
3.2.3. SEM
Độ dày màng khi bao lên xoài được xác định bằng hình chụp SEM ở hình 3.6 c. Đo độ dày ở 10 điểm khác nhau trên màng chúng tôi thu được độ dày trung bình của màng là 367,71 ± 12,31 μm. Khi tiến hành phủ màng trên quả, chúng tôi đổ dịch màng hai lần, nhưng quan sát mặt cắt màng có cấu trúc đồng nhất, không phân lớp. Khi quan sát mặt cắt của màng trên đĩa petri và bề mặt quả xoài chúng tôi nhận ra màng trên petri có sự phân bố của các hạt đồng nhất và chặt chẽ hơn so với trên bề mặt quả. Nguyên nhân của sự khác biệt này là do, trong khi đổ màng lên quả, dung dịch màng chảy lan, vỏ quả xoài có một lớp sáp khiến cho dịch màng khó bám vào vỏ hơn là so với đĩa petri; điều này làm cho bề mặt màng xuất hiện nhiều lỗ trống, tạo