CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.7. Phương pháp xác định tính chất của màng
2.2.7.1. Xác định độ dày của màng
137, No.2046S, Japan). Tiến hành đo ở 10 vị trí ở mỗi màng. Lặp lại thí nghiệm 3 lần, sau đó lấy kết quả trung bình [29].
2.2.7.2. Xác định độ ẩm của màng
Màng được cắt hình vng có kích thước 2cmx2cm ở 3 vị trí khác nhau của màng. Sau đó đặt vào đĩa petri và sấy ở 105oC cho đến khối lượng không đổi. Độ ẩm của màng được tính theo cơng thức sau:
*+ = ,-
./ 100 (8)
Trong đó: mi và mf lần lượt là khối lượng ban đầu và khối lượng cuối cùng của màng [15].
2.2.7.3. Xác định khả năng thấm hút và giữ nước của màng (độ trương nở)
Khả năng thấm hút và giữ nước cịn có thể gọi là khả năng trương nở hay trương phồng của màng. Chuẩn bị các mẫu màng có kích thước 3x3cm, cân khối lượng ban đầu (Wđ) và đặt trong 30 ml nước cất ở nhiệt độ 32±2oC trong những khoảng thời gian cụ thể 10, 20, 30, 40, 50, 60 phút. Sau đó lấy ra, thấm khô và cân khối lượng (Ws). Độ trương nở (X,%) được xác định theo công thức [140]:
100 (%) x W W W X đ đ s− = (9)
2.2.7.4. Xác định độ hòa tan của màng (%H)
Màng được cắt thành hình vng 3 x 3cm và sấy khô đến khối lượng không đổi ở 60oC trong thiết bị sấy chân không, cân khối lượng ban đầu (Wđ). Sau đó đặt màng vào cốc chứa 20ml nước cất, lắc đều trong 24 giờ ở nhiệt độ 25oC. Màng sau đó được sấy khơ trong cùng điều kiện, cân khối lượng (Ws). Độ tan của màng được tính tốn theo phương trình [140]: % .100 s s đ W W W H = − % (10) 2.2.7.5. Xác định độ bền cơ học của màng
Độ bền kéo (TS) và độ giãn dài (E) của màng được đo trên thiết bị Instron 1141 (Instron Ltda, Canton – USA) theo ASTM D882-10 [33]. Mẫu màng được chuẩn bị với kích thược 100 mm x 25 mm. Tốc độ di chuyển của mẫu được cài đặt là 125 mm/phút. Độ giãn dài được tính bằng tỉ lệ phần trăm giữa độ giãn dài ở thời điểm đứt và độ dài của mẫu ban đầu. Mẫu phân tích phải được bảo quản ở nhiệt độ 25oC và 50% RH trong 48 giờ trước khi đo. Số lần lặp lại của mẫu đo là 10.
2.2.7.6. Xác định độ thấm hơi nước của màng
Độ thấm hơi nước (WVP) được xác định theo phương pháp E95-96 (ASTM, 1995b). Mẫu màng được cố định lên hộp nhơm có chứa sẵn silicagen để giữ độ ẩm ban đầu bên trong hộp là 0%. Sau đó đặt vào bình hút ẩm có điều chỉnh độ ẩm tương đối 50±5% bằng dung dịch muối MgNO3 bão hịa. Tiến hành cân hộp nhơm đã chuẩn bị như trên sau mỗi 12 giờ trong 6 ngày để biết lượng hơi nước hấp thụ qua màng. Độ thấm hơi nước được tính theo phương trình sau [29]:
) .( . . . 2 1 0 RH RH P A t x w WVP − = (11) A t w WVTR . = (12)
Trong đó: w/t là tốc độ thấm hơi nước, được tính bằng hệ số hồi quy tuyến tính của sự thay đổi khối lượng theo thời gian (g/h); x là chiều dày màng (mm); A là diện tích thấm của màng (m2); Po là áp suất hơi của nước tinh khiết (3159kPa ở 25°C); (RH1- RH2) là chênh lệch độ ẩm tương đối giữa bên trong và ngoài màng [29].
Độ truyền hơi nước (WVTR) của màng được tính bằng tốc độ thấm hơi nước chia cho diện tích bề mặt thấm của màng [29].
2.2.7.7. Xây dựng đường đẳng nhiệt hấp thụ ẩm của màng
Độ hấp thụ nước đẳng nhiệt được xác định bằng phương pháp gián tiếp, đo sự thay đổi khối lượng trong một hệ thống tĩnh. Độ hấp thụ nước đẳng nhiệt của màng được xác định bằng cách đặt các mẫu màng vào môi trường được điều chỉnh độ ẩm và nhiệt độ ổn định cho đến khi đạt được trạng thái cân bằng.
Các màng được cắt thành hình vng 30 mm x 30 mm và sấy khơ trong tủ sấy ở 105°C trong 3 giờ, sau đó đặt trong bình hút ẩm có chứa silicagel khơ trong 2 ngày. Sau đó các mẫu được đặt trong các bình hút ẩm chứa các loại dung dịch muối bão hòa tạo độ ẩm tương đối lần lượt là 11,2; 33,5; 53,1; 64,8; 75,1; 85,5 và 93,7%. Trong các bình hút ẩm có có chứa dung dịch muối tạo độ ẩm tương đối cao, một miếng bông tẩm ethanol 96% đã được sử dụng như là một tác nhân kháng nấm. Cân mẫu màng hàng ngày cho đến khi đạt trạng thái cân bằng. Trạng thái cân bằng được quy định khi khối lượng màng thay đổi không vượt quá 0,1% trong 3 lần cân liên tục. Hàm lượng ẩm cân bằng (EMC) (g nước/100 g chất khô) của màng tại mỗi độ ẩm tương đối được tính
bằng phương trình sau:
0*+ =1&
1-(* + 1) − 1 (13)
Trong đó We là trọng lượng cân bằng của mẫu màng (g), Wi là trọng lượng ban đầu của mẫu màng (g) và Mi là độ ẩm ban đầu của mẫu màng (g/g) [117], [111]. Tất cả các phép đo được lặp lại ba lần.
2.2.7.8. Xác định góc tiếp xúc nước
Thực hiện phân tích góc tiếp xúc với nước của màng trên thiết bị phân tích DSA30E, Krüss Co. Ltd., Germany và quan sát góc tiếp xúc của nước. Thiết bị có hệ thống đo lường video có độ phân giải cao và một bộ chuyển đổi số hóa. Phần mềm SCA được sử dụng để thu thập dữ liệu. Màng được cố định lên tấm kính, để cố định và giữ cho màng phẳng. Góc tiếp xúc của nước trong khơng khí được đo bằng phương pháp nhỏ giọt. Thể tích giọt nước được cài đặt 10,0 ± 0,5µl, nhiệt độ là 25,0 ± 0,1◦C. Giọt nước rơi xuống bề mặt của màng và hình ảnh giọt nước được chụp tự động cứ 10s một lần, đo trong 2 phút. Mẫu màng dùng để đo góc tiếp xúc với nước phải giữ ở điều kiện độ ẩm tương đối 50% và nhiệt độ 25◦C trong 48 giờ [68],[145]. Tất cả các phép đo được lặp lại ba lần.
2.2.7.9. Đo độ truyền khí oxy của màng
Độ truyền khí oxy của màng được đo bởi thiết bị Mocon (Hiệu OX-TRAN®, mã số 2/21 Series, Hoa Kỳ). Các thí nghiệm được phân tích ở nhiệt độ 23 ± 2°C, độ ẩm 75% và áp suất 760 mmHg theo tiêu chuẩn ASTM D3985-05, 2010. Mẫu màng đem phân tích phải chuẩn bị với kích thước 6cmx6cm. Kết quả phân tích được là độ truyền khí oxy trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian. Kết quả là giá trị trung bình của ba lần đo [35].
2.2.7.10. Kiểm tra khả năng kháng vi sinh vật của các dung dịch tạo màng
Mục đích: thăm dị khả năng tác dụng của các dung dịch tạo màng đối với nấm
men, nấm mốc, vi khuẩn bằng phương pháp khuếch tán giếng thạch. Chọn nấm mốc
A.niger và C.gloeosporioides vì đây là những loại nấm mốc gây bệnh điển hình cho
trái cây. A. niger tuy khơng độc nhưng có hệ enzyme rất mạnh đặc biệt là hệ enzyme pectinase và cellulase sẽ phá vỡ cấu trúc của trái cây. S.cerevisiae chuyển hóa đường gây hư hỏng trái cây. E.coli là một loại vi khuẩn gây bệnh, có mặt ở khắp nơi. Các loại
tạo màng vì đều là những loại vi sinh vật tiềm ẩn nguy cơ gây hư hỏng cho quả và gây bệnh cho người trong quá trình bảo quản. Đây là phần khảo sát tính chất của màng để đưa ra khuyến nghị khả năng sử dụng của màng.
Chuẩn bị các dung dịch chứa các loại vi sinh vật nghiên cứu ở nồng độ 106 CFU/ml. Chuẩn bị môi trường thạch BHI để nuôi cấy E.coli, môi trường thạch
Sabouraud để ni cấy S. cerevisiae, A. niger. Tạo giếng thạch có đường kính 5 mm,
sau đó cho 0,2 ml dung dịch tạo màng vào bên trong giếng thạch, cấy vi sinh vật lên đĩa petri, ủ trong tủ ấm ở nhiệt độ 30oC và thời gian 48 giờ, lấy ra và đo đường kính vịng kháng khuẩn với tâm trùng với tâm giếng thạch [25].
2.2.7.11. Kiểm tra cấu trúc của màng bằng kính hiển vi điện tử quét SEM
Các hình thái bề mặt và hình thái mặt cắt ngang của màng được kiểm tra bằng kính hiển vi điện tử quét (JEOL, JSM-5910LV, Tokyo, Japan) đo ở 15kV. Chuẩn bị mẫu bằng cách nhúng mẫu vào dung dịch nitơ lỏng, sau đó phủ vàng lên bề mặt trong điều kiện chân không. Cấu trúc bề mặt màng được quan sát ở độ phóng đại 1000, 2000 và 50000 lần [75].
2.2.7.12. Đo độ truyền ánh sáng và độ trong của màng
Màng được cắt thành hình chữ nhật và đặt trực tiếp vào cuvet của máy quang phổ UV-Vis. Đo độ truyền ánh sáng của màng ở các bước sóng chọn lọc từ 320 đến 800nm trên thiết bị quang phổ UV–Vis (Model 8451A, Hewlett-Packard Co., Santa Alara, CA, USA). Độ trong của màng được tính theo cơng thức sau:
Độ trong = -logT600/x (14)
Trong đó T600 là độ truyền ánh sáng ở bước sóng 600 nm và x là độ dày của màng (mm) [126].