Hình 3.28 cho thấy độ dày glycerol tăng nhẹ khi tăng tỉ lệ glycerol khi tạo màng. Giải thích cho xu hướng trên có thể nói rằng lớp glycerol trong cấu trúc mạng không gian 3 chiều là nguyên do độ dày của màng tinh bột tăng. Ngồi ra cịn có thể là do cấu trúc không gian 3 chiều được mở rộng như đã giải thích ở mục 3.3.2
Tương tự với kết quả thu được McHugh và cộng sự (1993), tăng độ dày của màng tinh bột nghệ và bắp làm tăng độ ẩm màng. [85]. Xu hướng tăng độ dày của màng khi tăng tỉ lệ glycerol cũng từng được ghi nhận bởi Basiak và cộng sự (2018) [50].
59
Khả năng kháng đâm xuyên
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 0 1 2 3 Lự c đâm xuy ên (N) Thời gian (s) G30 G50 G70
Hình 3. 29 Đồ thị lực đâm xuyên theo tỉ lệ glycerol
G30 G50 G70 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 0.22 0.24 0.26 0.28 0.30
Ứng suất đâm xuy
ên (MPa)
Mẫu
60
Dựa vào hình 3.29, ta thấy các mẫu có tỉ lệ glycerol càng cao thì lực kháng đâm xuyên càng giảm. Nguyên nhân là do glycerol tăng khả năng kết tinh của amylopectin trong quá trình tạo màng. Mà amylopectin chịu trách nhiệm cho sự mềm của màng. Từ đó tăng glycerol làm tăng sự mềm của màng, màng dễ bị đâm xuyên hơn, khả năng kháng đâm xuyên của các màng có tỉ lệ glycerol cao bị giảm. [52]
G30 G50 G70 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Độ giãn đâm xu yên (mm) Mẫu
Hình 3. 31 Đồ thị độ giãn đâm xuyên theo tỉ lệ glycerol
Độ giãn đâm xuyên ở các mẫu màng G30 và G50 có giá trị tương đương nhau tuy vậy khi bổ sung với tỉ lệ 70% glycerol so với bột thì giá trị này liền có xu hướng giảm. Nguyên do là vì glycerol làm giảm liên kết hydro của tinh bột dọc theo chuỗi polyme của cấu trúc mạng không gian ba chiều, do đó làm tăng khoảng cách giữa các phân tử amylose và amylopectin của tinh bột, làm cho màng có độ mềm mại, tuy vậy các khoảng cách này tạo điều kiện cho khả năng đâm xuyên qua màng dễ dàng hơn. [48]
61 G30 G50 G70 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 Độ cứng (N/s ) Mẫu
Hình 3. 32 Đồ thị độ cứng theo tỉ lệ glycerol
Glycerol không những làm làm tăng sự kết tinh amylopectin mà còn cản trở sự tập hợp của amylose-chịu trách nhiệm cho độ cứng của màng tinh bột , vì vậy nên độ cứng của màng sẽ giảm như hình... khi tăng tỉ lệ glycerol trong quá trình tạo màng. [52]
62
Khả năng khả năng kháng kéo dãn
G30 G50 G70 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Độ
giãn kéo đứ
t (
%/mm
2 )
Mẫu
Hình 3. 33 Đồ thị độ giãn kéo đứt theo tỉ lệ glycerol
Hình cho thấy khi tăng tỉ lệ glycerol độ giãn kéo đứt của màng giảm lên. Hàm lượng glycerol càng cao thì độ ẩm cũng tăng lên đáng kể. Chính các phân tử nước làm giảm lực liên kết của tinh bột, làm màng dễ đứt. Xu hướng này cũng phù hợp với các nghiên cứu trước đây. [48]
63
3.4. FTIR
Bột
Hình 3. 34 Phổ hồng hoại FTIR của bột
Kết quả đo FTIR của 3 mẫu bột khác nhau gồm tinh bột bắp (B100) và bột nghệ với 2 kích thước F3, F4. FTIR là phương pháp sử dụng bước sóng hồng ngoại với tần số xác định để thể hiện các nhóm chức trong các mẫu cần nghiên cứu. [70]
Tinh bột bắp và bột nghệ đều thể hiện liên kết -OH trong khoảng số sóng 4000- 3500 cm -1 . [86]
Tại số sóng 3300 cm-1 sẽ vừa thể hiện liên kết N-H có mặt trong protein [87] và liên kết -OH [43]. Dựa vào đồ thị có thể thấy phổ của mẫu bột nghệ với kích thước F3, F4 rộng hơn mẫu tinh bột bắp. Sự chênh lệch này có thể chứng minh rằng bột nghệ có chứa thành phần protein. [43]. Củng cố cho ý kiến trên thì tại số sóng 1320 cm-1 có xuất hiện đỉnh với hai mẫu bột F3 và F4 , tương ứng với liên kết N-H của protein [26].
Tại bước sóng 1620 cm-1 xuất hiện đỉnh ở mẫu bột nghệ F3 và F4, thể hiện liên kết C=0 [43]. Điều này có thể giải thích rằng liên kết C=0 là liên kết có trong nhóm curcumin cịn sót lại khi trích ly.
64
Ta thấy tại bước sóng 996 cm-1 đỉnh của mẫu tinh bột bắp có sự chênh lệch khá cao so với hai mẫu bột nghệ còn lại . Bước sóng này thể hiện sốliên kết C-O , C-C. Điều này cho thấy bột nghệ có hàm lượng tinh bột thấp hơn tinh bột bắp.
Màng
Hình 3. 35 Phổ hồng hoại FTIR của màng
Trong khoảng số sóng từ 4000 – 3500 cm-1 , sự dao động của độ truyền qua và số đỉnh ở các mẫu màng ít hơn so với các mẫu bột. Điều này cho thấy sự giảm đi của nhóm - OH của tinh bột trong quá trình tạo màng do nước tác dụng với tinh bột tạo liên kết hydro.
Sự dao động của độ truyền qua tại số sóng 1650 cm-1 giảm hơn so với bột nghệ nhưng cao hơn so với tinh bột bắp. Điều này có thể giải thích rằng sự hiện diện liên kết C=0 trong hàm lượng curcuminoid cịn sót lại thay đổi tùy thuộc vào tỉ lệ bột nghệ và tinh bột bắp khi tạo màng.
3.5. Khả năng chống oxy hóa ở các tỉ lệ khác nhau
Điểm đặc biệt của màng tạo từ bột nghệ và tinh bột bắp là việc bổ sung oleoresin có chứa curcuminoid. Đây là một hợp chất kháng oxy hóa tự nhiên từ nguyên liệu bột nghệ.
65
Đặc tính nổi bật của màng bao thực phẩm làm từ bột nghệ và tinh bột bắp có bổ sung curcumin đây là chất chống oxi hóa tự nhiên. Chất chống oxi hóa sẽ cho hydro cho gốc tự do DPPH và được chuyển thành diphenylpicrylhydrazine. Phản ứng đi kèm theo sự thay đổi màu sắc từ tím đậm sang nhạt là phương pháp được ưu tiên trong nghiên cứu này. [75]
Màng bao thực phẩm có hoạt tính chống oxi hóa một trong những ý tưởng vừa thân thiện môi trường vừa tốt cho sức khỏe người tiêu dùng trong tương lai.
Simulant là nước
0 1 2 3 0.62 0.63 0.64 0.65 0.66 0.67 0.68 0.69 Ab sorbance Thời gian (h) ĐC C0 C1 C5 C10 C20
Hình 3. 36 Khả năng hấp thụ DPPH ở simulant nước cất
Nhìn hình 3.36 gốc tự do DPPH giảm theo thời gian và màu tím đậm dần chuyển sang màu tím nhạt. Tốc độ thu gom gốc tự do của curcumin tăng mạnh trong 1 giờ đầu.
66 Simulant là ethanol 96% 0 1 2 3 0.36 0.38 0.40 0.42 0.44 0.46 0.48 0.50 0.52 0.54 Ab sorbance Thời gian (h) ĐC C0 C1 C5 C10 C20
Hình 3. 37 Khả năng hấp thụ DPPH ở simulant ethanol 96%
Nhìn hình 3.36, gốc tự do DPPH giảm theo thời gian và màu tím đậm dần chuyển sang màu tím nhạt. Tốc độ thu gom gốc tự do của curcumin tăng mạnh trong 2 giờ đầu.
67 Simulant là dầu thực vật 0 1 2 3 0.28 0.30 0.32 0.34 0.36 0.38 0.40 Ab sorbancence Thời gian (h) ĐC C0 C1 C5 C10 C20
Hình 3. 38 Khả năng hấp thụ DPPH ở simulant dầu
Nhìn hình 3.38, gốc tự do DPPH giảm theo thời. Tốc độ thu gom gốc tự do của curcumin tăng mạnh trong 2 giờ đầu.
Độ hấp thụ trong suốt 3 giờ đều thấp dần theo thứ tự nước cất, cồn 96% và dầu thực vật.
Dựa vào công thức: Phần trăm ức chế (%) = Ss
.100 S blank ample blank ABS AB AB − (%)
Ta thấy A càng thấp tức là khả năng kháng oxy hóa càng cao. Tức là khả năng kháng oxy hóa của simulant dầu tốt nhất, tiếp đến là cồn và sau cùng là nước cất
Độ hịa tan trong chất mơ phỏng càng cao thì sự phóng thích càng cao. [88]
Vì curcumin hịa tan rất kém trong nước cất nên lượng curcumin được chiết ra food simulant ít nhất. Do đó, curcumin trung hịa với gốc tự do DPPH ít hơn so với cồn 96% và dầu thực vật.
68
Các chất chiết xuất etanolic thể hiện các hoạt động thu gom cao hơn so với các chất chiết xuất dạng nước tương ứng Curcuminoids và các polyphenol khác trong nghệ có thể cải thiện quá trình oxy hóa lipoprotein, ngăn chặn q trình peroxy hóa lipid. [89]
3.6. Hoạt tính kháng khuẩn
Ảnh hưởng của tỉ lệ oleoresin đến hoạt tính kháng khuẩn của màng
Tiến hành khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của màng với các tỉ lệ oleoresin lần lượt là 0,05; 1; 5; 10; 20%. Bên cạnh đó, ta khảo sát thêm hai mẫu màng là mẫu B100 với tỉ lệ 100% tinh bột bắp và N100 là màng chứa 100% bột nghệ.
Sau 1 tuần ta thu được kết quả như hình
Hình 3. 39 Ảnh hưởng của tỉ lệ oleoresin đến hoạt tính kháng khuẩn của màng
Kết quả cho thấy màng được tạo từ 100% tinh bột bắp khơng có hoạt tính kháng khuẩn do vi khuẩn E. Coli phát triển trên bề mặt màng. Hoạt tính kháng khuẩn được thể hiện rõ ở màng có nồng độ oleoresin từ 5% trở lên. Điều này tương tự với kết quả nghiên cứu của Shalarab và cộng sự, hoạt tính kháng khuẩn cho thấy tính kháng khuẩn của curcumin khơng thể hiện ở nồng độ 2%. [90]
69
Ngoài ra, ta quan sát được mẫu N100 với 100% bột nghệ có xuất hiện rất ít khuẩn lạc trên bề mặt màng. Điều này có thể giải thích rằng trong bột nghệ vẫn cịn sót lại một lượng oleoresin trong q trình trích ly và hợp chất curcuminoid trong oleoresin có thể là hoạt chất kháng lại sự phát triển của vi khuẩn.
Ảnh hưởng của ánh sáng đến hoạt tính kháng khuẩn 3.6.2.1. Oleoresin
Hình 3. 40 Ảnh hưởng của ánh sáng đến hoạt tính kháng khuẩn của oleoresin
Nhìn hình ta thấy vòng kháng khuẩn xuất hiện rõ ở cả 2 điều kiện khảo sát ánh sáng và bóng tối. Thành phần oleoresin chiếm tỉ lệ curcuminoid tương đối cao (30-45%). Hoạt tính kháng khuẩn của oleoresin chủ yếu là do curcuminoid. Điều này thể hiện rõ qua kết quả trên, oleoresin với thành phần curcuminoid có khả năng kháng khuẩn ở cả điều kiện ánh sáng lẫn bóng tối.
70
3.6.2.2. Màng
Hình 3. 41 Ảnh hưởng của ánh sáng đến hoạt tính kháng khuẩn của màng
Dựa trên khảo sát về hoạt tính kháng khuẩn của màng bổ sung oleoresin với các tỉ lệ khác nhau, tỉ lệ 5%, 10%, 20% oleoresin được chọn để khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của màng khi ủ ở điều kiện ánh sáng và bóng tối. Kết quả cho thấy ở điều kiện ánh sáng, hoạt tính kháng khuẩn được thể hiện mạnh khi ở cả 3 tỉ lệ oleoresin đều khơng có sự xâm lấn của vi khuẩn lên bề mặt. Trong khi ở điều kiện bóng tối, khuẩn lạc phát triển gần như toàn bề mặt của màng bổ sung 5% oleoresin. Cùng điều kiện bóng tối, E.Coli phát triển trên màng tỉ lệ Oleoresin tăng lên 10% và 20% ít dần nhưng vẫn có thể thấy rõ. Điều này có thể minh chứng cho đặc tính chống vi khuẩn của curcuminoid trong oleoresin được tăng thêm khi tiếp xúc với ánh sáng [90]
Người ta cho rằng curcumin hoạt động như một chất cảm quang, khi được nguồn sáng kích thích, các phân tử curcumin có thể tạo ra các loại oxy phản ứng (ROS) trong dung dịch có thể dẫn đến bất hoạt vi sinh vật [91]
71
Sự khuếch tán của oleoresin
Hình 3. 42 Sự kh́ch tán của oleoresin đến mơi trường xung quanh đĩa thạch
Kết quả cho thấy mật độ vi khuẩn phát triển xung quanh oleoresin ít hơn, thưa thớt hơn so với những vùng xung quanh trên thạch agar. Điều này có thể giải thích rằng sự khuếch tán của oleoresin có thể tạo hiệu ứng kháng khuẩn tới môi trường xung quanh.
72
CHƯƠNG 4. ỨNG DỤNG MÀNG BAO THỰC PHẨM TỪ
BỘT NGHỆ VÀ BỘT BẮP
Hiện nay, bao bì nhựa là vấn đề ơ nhiễm của tồn cầu. “Ơ nhiễm trắng” là cách mà các chuyên gia môi trường đang nói về sự lạm dụng túi nhựa hiện nay. Hàng năm trên thế giới có khoảng 300 triệu tấn nhựa được sản xuất ra thị trường. Song chỉ khoảng 9% số rác thải này được tái chế, khoảng 12% được đem thiêu hủy, cịn lại 79% bị chơn vùi trong các bãi rác hoặc đổ vào đại dương. Nếu đem thiêu hủy, khí độc và CO2 thải ra sẽ gây ô nhiễm môi trường cũng như sức khỏe con người. Cịn nếu đem chơn lấp, ở môi trường tự nhiên, một chiếc túi nhựa phải mất hàng trăm cho đến 1000 năm mới phân hủy hết hoàn toàn. Màng thực phẩm từ biopolyme đã được coi là một giải pháp thay thế tiềm năng thân thiện với môi trường.
Dựa trên các các kết quả nghiên cứu, màng thực phẩm làm từ bột bắp và bột nghệ có thể được ứng dụng để chế tạo các gói chứa gia vị dùng trong món nấu cà ri quen thuộc đối với người Việt Nam. Thành phần trong món cà ri gồm các nguyên liệu khô như bột cà ri, muối, đường, bột nước cốt dừa, hạt ngò, nghệ, ớt bột, quế, đại hồi và đinh hương. Tất cả các nguyên liệu đều sử dụng dưới dạng bột với độ ẩm thấp, yêu cầu loại màng bao gói đóng vai trò là hàng rào cản trở sự xâm nhập từ môi trường bên ngoài và tránh bị mất hương thơm, mùi vị, sự phát triển của vi sinh vật. Màng bao gói gia vị làm từ tinh bột có đặc điểm dễ tan trong nước, sử dụng rất tiện lợi cho người tiêu dùng, dễ nấu, đặc biệt cho các bạn trẻ và những bạn khơng biết nấu ăn hồn tồn có thể tự tay chuẩn bị “món khó” chuẩn vị cho cả nhà. Vì trong gói gia vị có tất cả các nguyên liệu được đóng gói theo tỉ lệ vàng, ta chỉ cần đun sơi với một ít nước để gia vị hịa tan sau đó ướp với nguyên liệu ( thịt bò, thịt gà, thịt ếch, sườn heo,...) trong 30 phút và đem đi nấu với các loại rau củ. Từ các bước đơn giản ở trên ta đã có một món cà ri hồn chỉnh, thơm ngon, hấp dẫn và cực tiện lợi.
Điểm làm cho màng nổi bật hơn các màng thực phẩm thông thường là màng có bổ sung curcumin. Curcumin được biết đến là chất chống oxi hóa tự nhiên. Ngoài việc giúp các nguyên liệu, gia vị trong màng hạn chế sự oxi hóa dẫn đến việc mất màu, thay đổi
73
mùi vị thì curcumin còn giúp trung hòa các gốc tự do được sinh ra trong cơ thể con người, nguyên nhân chính gây ung thư.
Một ứng dụng khác của màng bao thực phẩm làm từ bột bắp và bột nghệ là chế tạo màng bao thông minh, có thể đổi màu theo pH của thịt. Các động vật sau khi giết mổ, việc cung cấp khí oxy và vận chuyển máu trong cơ thể bị ngưng hoạt động. Sự phân giải glycogen xảy ra bằng con đường phosphoryl hóa với sự tham gia của ATP. Glycogen phân giải tạo ra acid latic, chính là nguyên nhân pH của thịt thay đổi. Thịt tươi phải có giá trị pH trong khoảng 5,2 đến 6,8. Trong quá trình cất giữ tạm thời, đặc biệt là khi không được bảo quản đúng cách thì thịt sẽ bị ôi và có độ pH nhỏ hơn 5,2. Bảng cho thấy pH thịt thay đổi khi bảo quản thịt ở 1-4oC.
Bảng 4. 1 Sự thay đổi pH của thịt theo thời gian [92]
Thời gian sau khi giết mổ (h) pH
0 7.1-7.2 1 6.12 12 5.94 24 5.56 48 5.68 74 5.82 120 5.68
Ý tưởng bao bì thông minh được hoạt động dựa trên sự thay đổi màu trong
curcumin theo pH khác nhau. Nếu curcumin trong mơi trường có tính axit, nó vẫn có màu vàng thơng thường. Tuy nhiên, thêm nó vào dung dịch kiềm và nó chuyển màu từ vàng
74
sang đỏ. Dựa vào sự đổi màu theo pH curcumin, giúp nhà sản xuất và người tiêu dùng có thể phân loại thịt.
75
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN
Sau khi kết thúc quá trình thực hành nghiên cứu, chúng em có kết luận như sau: Hạt bột nghệ sau khi ray với kích thước F3 (0,09mm > d > 0,08mm); F4 (d < 0.08mm) thể hiện khả năng hồ hóa và tạo gel tốt hơn bột nghệ khi chưa ray. Màng tạo từ