2. NGUYấN VẬT LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU
2.1. Nguyờn liệu
Chitosan cú độ deacetyl lần lượt 70%, 80%, 90%, được sản xuất bằng vỏ tụm sỳ, tại Trường Đại học Nha Trang với cỏc thụng số kỹ thuật sau:
- Acid acetic: (> 99%) loại tinh khiết, Xilong Chemical Cọ, Trung Quốc.
- CH3COONạ3H2O: loại tinh khiết, Shanghai Chemical Cọ, Trung Quốc.
- Cỏc húa chất được mua tại Cơng ty Húa Nam, địa chỉ 239/4 Lý Thường Kiệt, phường 15, quận 11, TP. Hồ Chớ Minh.
2.2. Thiết bị thực nghiệm
- Thiết bị đo cơ lý instron hỡnh 1, dựng phương phỏp đo lực kộo đứt với cỏc thụng số đo cố định màng là: bề dày màng 0,02 mm, chiều dài màng 120 mm, chiều rộng màng 20 mm, vận tốc kộo 5 mm/s.
Hỡnh 1. Thiết bị đo cơ lý instron
Hỡnh 2. Mơ hỡnh đo tớnh thấm hơi nước qua màng - Mỏy khuấy từ gia nhiệt 10 vị trớ (IKA RH basic 2).
- Cõn phõn tớch, độ chớnh xỏc 10-4 gam.
- Tấm kớnh tạo màng kớch thước 25 mm x 25 mm.
2.3. Phương phỏp nghiờn cứu 2.3.1. Bố trớ thớ nghiệm
- Thớ nghiệm 1: Khảo sỏt ảnh hưởng của pH đến khả năng tạo màng của 3 loại chitosan cú độ deacetyl 70%, 80% và 90%.
Mục tiờu của thớ nghiệm là xỏc định pH và độ deacetyl thớch hợp của chitosan giỳp tạo màng cú độ trong và cỏc tớnh chất cơ lý tốt nhất thụng qua độ dón dài, khả năng chịu lực kộo, mụ đun đàn hồị
Chuẩn bị dung dịch acid acetic cú pH lần lượt 3,4; 3,6; 3,8; 4,0; 4,2; 4,4 (Nguyễn Văn Mựi, 2001), hũa tan 1% chitosan cú độ deacetyl 70%, 80% và 90% vào 100 mL dung dịch acid acetic đó chuẩn bị, ngõm trong 2 ngày ở nhiệt độ thường. Sau đú, dựng mỏy khuấy từ giữ nhiệt 50oC khuấy 30 phỳt đến khi chitosan tan hết tạo dung dịch, để ổn định trong 10 phỳt rồi đổ dịch lờn tấm kớnh phẳng vng kớch thước 25 cm x 25 cm (thể tớch cố định là 26 mL) mang sấy ở nhiệt độ 40OC, thời gian 36 giờ. Khi khụ búc màng khỏi tấm kớnh, cắt màng với chiều dài 12 cm, rộng 2 cm, ổn định màng trong bỡnh hỳt ẩm thời gian 24 giờ, dựng phương phỏp đo lực kộo đứt bằng mỏy đo cơ lý.
- Thớ nghiệm 2: Khảo sỏt ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến khả năng tạo màng của 3 loại chitosan cú độ deacetyl 70%, 80% và 90%
Mục tiờu của thớ nghiệm được dựa vào kết quả đo cỏc chỉ tiờu độ dón dài, khả năng chịu lực kộo, mụ đun đàn hồi, tớnh thấm hơi nước qua màng, chọn nồng độ chitosan phự hợp tạo màng cho cả ba độ deacetyl.
Ở thớ nghiệm này, chitosan cú độ deacetyl 70%, 80% và 90% ứng với cỏc nồng độ 0,5%; 0,75%; 1%; 1,25%; 1,5% được hũa tan trong 100 mL dung dịch acid acetic ở giỏ trị pH thu được ở thớ nghiệm 1, ngõm trong 2 ngày ở nhiệt độ thường. Cỏc bước hũa tan, tạo màng, sấy và chuẩn bị màng với kớch thước phự hợp được thực hiện như thớ nghiệm 1. Kết quả cũng được đỏnh giỏ dựa trờn đặc tớnh cấu trỳc, đỏnh giỏ cảm quan màu sắc, hỡnh dạng, độ trong của màng
2.3.2. Phương phỏp phõn tớch
Tớnh chất cơ học của màng: được đỏnh giỏ qua lực kộo đứt, độ gión dài và mụ–đun đàn hồi của màng. Cỏc màng được giữ trong mơi trường cú nhiệt độ và độ ẩm ổn định trong thời gian 24 giờ trước khi tiến hành đọ Tớnh chất cơ học của màng được đỏnh
Nụng nghiệp và phỏt triển nụng thụn - KỲ 2 - THáNG 5/2021
88
giỏ qua lực kộo đứt, độ gión dài và mụ–đun đàn hồi của màng. Cỏc giỏ trị này được đo bằng thiết bị đo cấu trỳc instron, mẫu thử (20 mmì120 mm) chịu tỏc động của lực kộo đồng trục với vận tốc cố định (5 mm/s), lực kộo F và độ gión dài (%) được ghi nhận lại cho đến khi mẫu thử bị đứt.
Khả năng trao đổi hơi nước qua màng: được đỏnh giỏ bằng tớnh thấm hơi nước (Water Vapor Permeability – WVP) dựa trờn phương phỏp gia tăng khối lượng của tiờu chuẩn AFNOR, NF H00-030 (1974) được ỏp dụng cho vật liệu dạng màng mỏng. Màng làm mẫu đo được ổn định ở ẩm độ tương đối là 84% trong vũng 48 giờ, ẩm độ này được duy trỡ nhờ dung dịch muối KCl bóo hịạ Sau đú, mẫu thử được kẹp chặt, kớn giữa hai tấm đệm silicon trờn lọ đo ẩm đó chứa sẵn dung dịch muối bóo hũa potassium acetate (aw = 0,22). Cỏc lọ này được đặt trong bỡnh kớn cú chứa dung dịch muối bóo hũa Potassium Clorua (aw = 0,84) nhằm tạo ra sự chờnh lệch độ ẩm hai bờn màng. Tớnh thấm hơi nước được tớnh tốn từ việc theo dừi mức tăng khối lượng của lọ.
2.3.3. Phương phỏp xử lý số liệu
Cỏc thớ nghiệm được bố trớ ngẫu nhiờn với 3 lần lặp lạị Kết quả của cỏc thớ nghiệm được phõn tớch và thống kờ sử dụng chương trỡnh Statgraphics Centurion 16.1 (Copyright (C) PP, USA) và phần mềm Excel 2016. Phương phỏp phõn tớch phương sai
(ANOVA) và kiểm định LSD, kiểm định Duncan (p≤0,05) được sử dụng để kết luận về sự sai khỏc giữa nghiệm thức. Kết quả được lựa chọn từ thớ nghiệm trước được sử dụng làm nhõn tố cố định cho cỏc thớ nghiệm tiếp theọ
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Ảnh hưởng của pH đến khả năng tạo màng chitosan
Để đỏnh giỏ một cỏch đầy đủ về tớnh chất cơ học của màng, ngoài khả năng chịu lực kộo đứt thỡ độ dón dài và mụ đun đàn hồi cũng được phõn tớch. Độ dón dài dựng để đỏnh giỏ độ biến dạng của màng là giỏ trị thể hiện mức độ kộo dón của màng dưới tỏc động của lực kộo cho đến khi đứt, khả năng chịu lực kộo đứt càng cao thỡ màng càng tốt, đõy là tớnh năng quan trọng để ứng dụng trong việc sử dụng làm màng bao thực phẩm. Mụ đun đàn hồi đỏnh giỏ rừ hơn độ dẻo dai của màng, giỏ trị càng thấp thỡ màng càng tốt, độ dẻo dai của màng rất cần thiết trong quỏ trỡnh tạo màng bao bảo quản rau quả (McHugh and Krochta, 1994). Giỏ trị pH của dung dịch acid acetic ảnh hưởng đến khả năng hũa tan của chitosan và ảnh hưởng đến tớnh chất của màng tạo ra từ dung dịch chitosan nờn ở thớ nghiệm này dựa vào kết quả đo cơ lý của màng tỡm ra được pH phự hợp để hũa tan chitosan cho cả ba độ deacetyl.
Bảng 1. Ảnh hưởng của pH đến tớnh chất của màng chitosan ở cỏc độ deacetyl khỏc nhau Độ deacetyl pH Độ chịu lực (MPa) Độ dón dài (%) Mụ đun đàn hồi (109N/m2)
3,4 0,503a ± 0,011 3,980a ± 0,142 4,849a ± 0,085 3,6 0,509a± 0,012 4,227a ± 0,170 3,997b ± 0,499 70% 3,8 0,466b ± 0,013 2,819b ± 0,582 4,166b ± 0,288 3,4 0,410b ± 0,007 0,410c ± 0,007 4,200a ± 1,570 3,6 0,520a ± 0,020 1,460b ± 0,250 2,170b ± 0,440 80% 3,8 0,450b ± 0,040 5,490a ± 2,890 1,080c ± 0,110 3,4 0,340b ± 0,048 8,957c ± 0,017 2,150a ± 0,030 3,6 0,392b ± 0,042 12,100b± 0,027 1,053b ± 0,030 90% 3,8 0,465a± 0,035 13,246a± 0,030 0,631c ± 0,030
Ghi chỳ: Cỏc chỉ số theo sau (±) biểu thị độ lệch chuẩn của cỏc giỏ trị trung bỡnh; cỏc chữ cỏi khỏc nhau trong cựng một cột biểu thị sự khỏc biệt cú ý nghĩa thống kờ ở mức ý nghĩa 5%
Kết quả thớ nghiệm ảnh hưởng của pH đến cỏc tớnh chất của màng chitosan ở cỏc độ deacetyl 70%, 80% và 90% khi cho chitosan 1% vào dung dịch acid acetic với pH khỏc nhaụ Kết quả khảo sỏt cho thấy, ở cả 3 độ deacetyl 70%, 80% và 90% thỡ ảnh hưởng của pH đến mức độ tan của chitosan đều giống nhaụ Với pH 4,0 và 4,2, sự hịa tan của chitosan khơng hồn
tồn, màng khơng mịn; ở pH 4,4 màng cú muốị Vỡ ở pH cao, chitosan ớt tan do nhúm amine khơng nhận proton và xảy ra tương tỏc kị nước với một số chất (acid bộo, cholesterol,…) cú sự phõn tỏch pha trong dung dịch, amine trong phõn tử chitosan cho proton và polymer mất điện tớch (Willi Paul et al., 2009). Chớnh vỡ vậy, kết quả đỏnh giỏ sự tỏc động pH đến
Nụng nghiệp và phỏt triển nụng thôn - KỲ 2 - THáNG 5/2021 89 cỏc đặc tớnh của màng chitosan chỉ được xỏc định ở 3