3.2. Khảo sát quá trình tạo màng bioplastic từ caseinat
3.2.2. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng pectin đến các tính chất màng
Trong phần khảo sát này, các loại màng P0; P0,5; P1; P1,5 và P2 được tạo ra từ các dung dịch tạo màng có tỷ lệ pectin (tính theo hàm lượng chất khô trong dung dịch tạo màng) thay đổi theo các mức 0; 0,5; 1; 1,5 và 2%. Các thành phần natri caseinat và glyxerol không đổi, vẫn giữ theo các giá trị như trong phần khảo sát mục 3.3.
Khối lượng dung dịch tạo màng trên mỗi khuôn là 10g.
a. Khảo sát ảnh hưởng của pectin đến độ bền kéo và độ giãn dài của màng
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của pectin đến độ bền kéo và độ giãn dài của màng được thể hiện ở hai đồ thị hình 3.3 và 3.4. Các số liệu được xử lý với mức ý nghĩa α= 0,05. Trong đồ thị, các chữ cái a,b,c,d và e là các hệ số thể hiện sự sai khác có nghĩa giữa các giá trị.
Qua đồ thị hình 3.3 và 3.4, có thể kết luận rằng, khi tỷ lệ pectin càng tăng thì độ bền kéo của màng càng giảm, ngược lại, độ giãn dài của màng tăng lên.
Hình 3.3. Ảnh hưởng của pectin đến độ bền kéo của màng
Hình 3.4. Ảnh hưởng của pectin đến độ giãn dài của màng
Kết luận này cũng được rút ra trong nghiên cứu của Noushin Eghbal và đồng nghiệp (2017) khi nghiên cứu “Sự tương tác giữa pectin LMP và natri caseinat và sự tạo màng hỗn hợp ở pH trung tính”. Tuy nhiên, giá trị độ bền kéo thu nhận được trong nghiên cứu này nhỏ hơn rất nhiều so với nghiên cứu của Noushin Eghbal và đồng nghiệp. Trong khi giá trị lớn nhất khảo sát được trong nghiên cứu này là gần 14000 Pa (tức là khoảng 14 MPa) thì giá trị lớn nhất trong nghiên cứu của Eghbal đạt tới hơn 600 MPa [19]. Ngược lại, độ giãn
a
b
c
d d
0,00 2000,00 4000,00 6000,00 8000,00 10000,00 12000,00 14000,00 16000,00
0 0,5 1 1,5 2
Độ bền kéo (Pa)
Tỷ lệ pectin (%)
Ảnh hưởng của pectin đến độ bền kéo của màng
e
d
c
b
a
0 10 20 30 40 50 60
0 0,5 1 1,5 2
Độ giãn dài (%)
Tỷ lệ pectin (%)
Ảnh hưởng của pectin đến độ giãn dài của màng
dài của màng trong nghiên cứu này lại lớn hơn nhiều so với giá trị thu nhận được trong nghiên cứu của Eghbal (50% so với 20%).
Điều này có lẽ là do có sự có mặt của CaCl2 làm tăng khả năng tạo liên kết ngang trong màng. Đồng thời, hàm lượng glyxerol trong nghiên cứu này lớn hơn so với nghiên cứu của Eghbal (0,3g glyxerol/1g pectin LMP). Thêm vào đó, sự khác biệt kể trên có thể còn do sự khác nhau về nguyên liệu, (nghiên cứu của Eghbal sử dụng muối natri caseinat dạng thương phẩm đã sấy khô) và tỷ lệ phối trộn dung dịch tạo màng.
Theo kết quả khảo sát, màng có tỷ lệ pectin 2% (màng P2) có độ bền kéo nhỏ nhất (7777,8±385 Pa) và độ giãn dài lớn nhất (47,778±1,925 %). Nguyên nhân có thể là do sự liên kết giữa hai loại polyme là casein và pectin làm rối loạn cấu trúc không gian của màng, dẫn đến giảm tính linh hoạt của màng [19].
Ngoài ra, có thể thấy được sự ảnh hưởng của pectin đối với tính chất màng. Khi không có mặt pectin, màng gồm hai thành phần là natri caseinat và glyxerol vẫn tạo được, tuy nhiên, màng này khá cứng, không có tính linh hoạt như những màng bổ sung pectin.
Trong nghiên cứu “Sự ảnh hưởng của cách thức tạo màng, các điều kiện môi trường và sự có mặt của pectin tới cấu trúc và tính cơ học của màng film casein” của Bonnaillie và các cộng sự (2014), pectin được coi như một chất tạo thêm các liên kết ngang giữa các chuỗi polyme, nâng cao tính đàn hồi, sức căng cho màng.
Các liên kết được tạo ra do pectin có thể kể tới liên kết chặt chẽ giữa 2 nhóm –COOH của phân tử pectin với Ca2+, tạo thành gel pectin, đồng thời các nhóm –OH và –COOH trong chuỗi pectin có khả năng liên kết cùng với nhóm –NH2 của phân tử casein [17].
b. Khảo sát ảnh hưởng của pectin đến độ thấm hơi nước của màng
Kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của pectin đến độ thấm hơi nước của màng được thể hiện qua đồ thị hình 3.5. Các số liệu được xử lý với mức ý nghĩa α= 0,05.
Kết quả xử lý số liệu cho thấy, không có sự khác biệt có ý nghĩa giữa độ thấm hơi nước các màng có tỷ lệ pectin là 0; 0,5 và 1%. Tuy nhiên, lại có sự sai khác có ý nghĩa giữa ba nhóm màng trên so với màng chứa 1,5 và 2% pectin nhưng sự khác nhau này không nhiều.
Như vậy khi tỷ lệ pectin tăng thì màng có xu hướng thấm hơi nước nhiều hơn. Kết luận này cũng phù hợp với nhận định của Sabina Galus và đồng nghiệp (2013) trong nghiên cứu
“Ảnh hưởng của nồng độ pectin và nồng độ glyxerol đến màu sắc, tính chất cơ, tính thấm hơi nước của màng pectin”. Nghiên cứu này cũng kết luận rằng, độ thấm hơi nước của màng pectin thấp nhất khi hàm lượng pectin thấp nhất [16].
Hình 3.5. Ảnh hưởng của pectin đến độ thấm hơi nước của màng
*Qua quá trình khảo sát, màng P1 (có tỷ lệ pectin 1%) tuy có độ bền kéo không bằng các màng P0 và P0,5 nhưng lại hơn hẳn về độ giãn dài. Tương tự, khi so sánh với các màng P1,5 và P2 thì ưu điểm của màng P1 là độ bền kéo lớn hơn và độ thấm hơi nước nhỏ hơn.
Vì vậy tỷ lệ pectin 1% được chọn là mức tốt nhất và là giá trị không đổi trong phần khảo sát tiếp theo.