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 điều kiện thuận lợi cho khả năng thoát hơi nước. Mạng lưới phân tử tinh bột bao bọc các hạt nano nên việc quan sát hình thái các hạt nano trông màng khá khó khăn. Khi quan sát bề mặt của màng trên quả xoài, chúng tôi phát hiện được một số hạt nano trong màng có các hình thù khác nhau; phần lớn trong số chúng có dạng gần giống hình cầu. Chúng tôi cũng đo kích thước của các hạt đó. Kết quả thu được cát hạt có kích thước trung bình là 17,6 ± 3,13 µm.
36
a. Màng trên bề mặt quả xoài b. Màng trên bề mặt quả xoài
c. Mặt cắt quả xoài d. Bề mặt màng trên đĩa petri
e. Mặt cắt màng đĩa petri
37
3.3. Khảo sát khả năng bảo quản của màng trên quả xoài
Hình 3.7 a và b thể hiện sự thay đổi trên bề mặt quả xoài trong 8 ngày bảo quản ở điều kiện nhiệt độ phòng. Đến ngày bảo quản thứ 8, quả xoài được phủ màng vẫn còn giữ được màu xanh, trên bề mặt xuất hiện một vài vết nhăn nheo; trong khi quả xoài không được phủ màng thì đã chuyển sang màu vàng của quả chín, bề mặt xuất hiện rất nhiều vết nhăn nheo. Với hai kết quả này, màng tinh bột bổ sung dung dịch CuT cho thấy khả năng bảo quản xoài khá tốt.
Có phủ màng
Không phủ màng
0 1 2 3 4
38
Có phủ màng
Không phủ màng
5 6 7 8
Hình 3.7 b. Sự thay đổi của vỏ quả xoài trong 8 ngày bảo quản
3.3.1. Độ giảm khối lượng
Trong trái cây và rau quả chế biến tối thiểu, sự sụt giảm trọng lượng là kết quả của việc mất nước và giảm chất lượng sản phẩm trong thời gian bảo quản. Sự giảm khối lượng có thể ngụ ý giảm chất lượng và do đó sẽ làm người tiêu dùng từ chối sử dụng sản phẩm. Độ giảm khối lượng của quả xoài có và không phủ màng được thể hiện ở hình 3.8. Kết quả thí nghiệm cho thấy rằng màng tinh bột bổ sung dung dịch CuT giúp hạn chế sự giảm khối lượng của quả. Sự sụt giảm khối lượng của quả được phủ màng luôn nhỏ hơn ở quả không được phủ màng; sự nhỏ hơn này khác biệt có nghĩa bắt đầu từ ngày thứ 5. Sau 8 ngày bảo quả thì quả xoài được phủ màng sụt giảm 24,41 ± 1,36 % khối lượng ban đầu, còn quả xoài không được phủ màng sụt giảm lên đến 28,29 ± 0,79 %. Tuy nhiên màng chỉ giúp hạn chế một phần chứ không có tác dụng hoàn toàn. Nguyên nhân chính là do sự phân bố các lỗ trống trên màng đã được quan sát thấy bằng kính hiển vi điện tử quét, thể hiện trong hình 3.6. Các lỗ trống trên màng làm cho việc thoát hơi nước vẫn xảy ra ở quả, qua đó làm khối lượng của quả giảm đi. Độ giảm
39
khối lượng ở hai mẫu quả không có sự khác biệt trong vòng 3 ngày bảo quản đầu tiên; sự khác biệt bắt đầu được ghi nhận từ ngày bảo quản thứ 4. Các quả được phủ bởi màng có sự giảm khối lượng thấp hơn so với các quả không được phủ màng. Vì xoài trong khi bảo quản vẫn tiếp tục quá trình hô hấp, thoát hơi nước nên dẫn đến sự sụt giảm khối lượng.
Ở nghiên cứu của Cisse và cộng sự (Cissé et al., 2015), cho thấy sự khác biệt về độ giảm trọng lượng trong quá trình bảo quản của xoài không phủ màng so với quả có bọc. Tất cả các mẫu đều được giảm trọng lượng dần dần trong quá trình bảo quản. Sự sụt giảm trọng lượng của quả không bọc nhiều hơn đáng kể so với quả có bọc sau 5 ngày. Khi kết thúc bảo quản, xoài không được xử lý giảm 2,8% về trọng lượng, trong khi khối lượng của các mẫu được tráng là khoảng 1,5%. Những kết quả này làm nổi bật tác dụng bảo vệ của lớp phủ chống lại sự mất ẩm. Việc giảm thất thoát nước có thể là do có thêm một rào cản chống lại sự khuếch tán qua khí khổng (Cissé et al., 2015)
Sự sụt giảm khối lượng của quả trong quá trình bảo quản còn dẫn tới sự nhăn nheo trên bề mặt của quả; điều này dẫn tới cảm quản xấu, ảnh hưởng khả năng tiêu thụ của quả. Kết quả này phù hợp cới nghiên cứu của Vázquez-Celestino và cộng sự (Vázquez-Celestino et al., 2016). Độ nhăn nheo ở bề mặt vỏ quả xoài cao được quan sát thấy ở quả đối chứng và những quả được xử lý bằng 1-MCP hoặc NO, trong khi quả bảo quản trong túi MP hoặc được phủ