Trước khi tiến hành bao màng cần phải lựa chọn được vật liệu phủ thích hợp. Vật liệu phủ cũng được gọi là vật liệu "vỏ" hoặc "tường", chất đóng gói hoặc chất mang.
Các chất phủ về cơ bản là vật liệu tạo màng có thể được lựa chọn từ nhiều loại polyme tự nhiên hoặc tổng hợp. Vật liệu phủ lý tưởng nên có các đặc tính sau: [17]
1. Thuộc tính lưu biến tốt ở nồng độ cao và dễ thao tác trong quá trình đóng gói.
2. Khả năng phân tán hoặc nhũ hóa hoạt chất và ổn định nhũ tương được tạo ra.
3. Không phản ứng với vật liệu được đóng gói cả trong quá trình chế biến và bảo quản lâu dài.
4. Khả năng bao màng và giữ vật liệu hoạt động trong cấu trúc của nó trong quá trình chế biến hoặc bảo quản
5. Làm bay hơi hết dung môi hoặc các vật liệu khác được sử dụng trong quá trình đóng gói, trong quá trình sấy khô hoặc các điều kiện khác.
11
6. Khả năng bảo vệ tối đa của các vật liệu bao màng trong điều kiện môi trường (Ví dụ: Nhiệt, ánh sáng, độ ẩm).
7. Độ hòa tan trong dung môi có thể chấp nhận được trong ngành công nghiệp thực phẩm, ví dụ: Nước, ethanol, v.v.
8. Không phản ứng hóa học với vật liệu được bao màng.
9. Khả năng đáp ứng hòa tan của viên nang và hoạt tính sinh học của chúng khi được hòa tan.
10. Hiệu quả kinh tế.
Bởi vì hầu như không có vật liệu phủ nào có thể đáp ứng tất cả các tính chất được liệt kê, trong thực tế chúng được sử dụng kết hợp với các vật liệu phủ khác nhau và hoặc chất bổ trợ khác, chẳng hạn như chất chống ôxy hóa,...
1.3.1.1. Maltodextrin (MD)
Maltodextrin chính là polysaccharide không ngọt, và có công thức hóa học là (C6H10O5)n.H2O gồm các đơn vị D- glucose được liên kết trong các chuỗi có chiều dài biến đổi. Các đơn vị glucose chủ yếu liên kết với các liên kết glycosidic α (1 → 4). Đây chính là một sản phẩm của quá trình thủy phân không hoàn toàn của tinh bột bằng enzyme hoặc bằng acid.
Maltodextrin được phân loại theo DE ( tương đương dextrose ) và có DE trong khoảng từ 3 đến 20 [33].
Maltodextrin là vật liệu bao màng giá thành không quá cao, hiệu quả tốt, có độ nhớt thấp [19], dễ tiêu hóa, hấp thụ nhanh như glucose, có khả năng giữ các hợp chất bay hơi trong suốt quá trình sấy, nhưng lại không có tác dụng ổn định nhũ tương [17].
Mặc khác, theo một số nghiên cứu cho rằng maltodextrin có khả năng giữ polyphenol trong quá trình bảo quản [18]. Khả năng hút ẩm thấp và khả năng bảo vệ các hợp chất hoạt tính sinh học từ quá trình ôxy hóa.
1.3.1.2. Gum Arabic (GA)
Gum arabic là một trong những loại gum được biết tới lâu đời nhất trên thị trường.
Nó là các giọt gum được làm khô, thường thu được từ các lá cây thuộc chủng Acacia.
12
Gum được tạo ra từ sự nứt nẻ vỏ cây, các giọt gum lớn rỉ ra, khi khô chúng được lấy đi [6].
Gum arabic là một loại polysaccarit tạo nhánh cao, hơi axit, tạo ra dung dịch nước có độ nhớt tương đối thấp [6].
Đây là các chuỗi polyme bao gồm chủ yếu là axit D-glucuronic, L-rhamnose, D- galactose, và L-arabinose, với khoảng 5% protein. Phần protein này làm cho gum có tính nhũ hóa [17] .
Tính chất của Gum arabic
Gum arabic hòa tan mạnh trong nước, dung dịch gum arabic có độ nhớt tương đối thấp. Cấu trúc phân nhánh bậc cao của gum góp phần gia tăng lực liên kết giữa các phân tử, kết quả là dung dịch gum trở nên nhớt khi có nồng độ cao [6], được dùng cho các hiệu ứng thứ cấp như bao màng, ổn định nhũ tương, kiểm soát kết tinh,… và có khả năng tạo gel [17].
So với các maltodextrin, gum arabic có cho khả năng lưu giữ hương vị tốt hơn trong quá trình làm khô và bảo quản. Hỗn hợp maltodextrin và gum arabic được sử dụng thành công để bọc các hương thơm bền chống lại quá trình ôxy hóa.
Gum arabic không độc, không màu, không mùi, không vị nên không ảnh hướng tới mùi thơm, vị, màu sắc của thực phẩm.Có tính chất nhũ hóa và ổn định [6].
Ứng dụng của Gum Arabic
Khoảng 55% tổng lượng gum nhập khẩu ở Mỹ được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm. Mục đích chính của Gum Arabic là tạo chất lượng mong muốn nhờ ảnh hương của nó tới độ nhớt, hương vị và cấu trúc của thực phẩm. Nó được sử dụng rộng rãi như chất ổn định hương thơm, tác nhân gây nhũ hóa [6].
Khoảng 5% lượng Gum Arabic nhập khẩu ở Mỹ được sử dụng cho mục đích dược phẩm, trong đó nó được sử dụng với các đặc tính nhũ hóa và ổn định cố hữu và sau đó là các đặc tính trị viêm, làm mềm,…[6]
Vì có giá thành thấp nên gum arabic được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực hơn các loại gum công nghiệp khác.
13 1.3.1.3. Chitosan
Chitin là một loại polyme tự nhiên quan trọng đứng thứ hai thế giới, được tách chiết và biến tính từ vỏ các loài giáp xác. Chitosan được tạo thành từ chitin khi deacetyl hóa chitin bằng kiềm đặc. Ở nước ta, sản phẩm tôm đông lạnh chiếm sản lượng lớn, phần vỏ tôm phế liệu là nguồn nguyên liệu tự nhiên dồi dào, rẻ tiền, có sẵn quanh năm, vì vậy đây là nguồn cung cấp chitin và chitosan chính [30].
Chitosan là một loại polymer hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị 𝛽-D glucosamin liên kết với nhau bằng liên kết 𝛽-1-4 glucoside [32].
- Công thức phân tử [C6H11O4N]n - Phân tử lượng: MChiosan= (161,07)n Tính chất của chitosan [35]
Chitosan ở dạng bột màu trắng ngà, còn ở dạng vảy có màu trắng hay hơi vàng.
Chitosan có tính kiềm nhẹ, không tan trong nước, kiềm nhưng hòa tan trong acid acetic loãng tạo thành dung dịch keo dương, nhớt và trong suốt.
Chitosan phản ứng với acid đậm đặc, tạo thành muối khó tan, tác dụng với Iot trong môi trường H2SO4 phản ứng cho màu tím.
Loại chitosan có tổng lượng phân tử trung bình từ 200.000 đến 400.000 đvC hay được dùng nhiều trong y tế và thực phẩm.
Hiệu suất cố định theo phương pháp hấp thụ có khuynh hướng cao hơn theo liên kết ion, cho phép thực hiện trong điều kiện nhẹ nhàng
Chitosan có tính chất của một anion, có khả năng hút nước, giữ ẩm, tính kháng nấm, kháng khuẩn. Đặc tính tạo gel của chitosan nhờ sự tương tác giữa chitosan và các phân tử polyphophat.
Ứng dụng của chitosan [35]
Dùng trong cố định tế bào, là một chất mang phù hợp cho sự cố định tế bào enzyme. Enzym cố định tế bào là một tác nhân xúc tác sinh học hoạt động trong một không gian linh hoạt. Enzym cố định tế bào cho phép mở ra việc sử dụng rọng rãi enzym trong công nghiệp, trong y học, khoa học phân tích,…
Chitosan dùng làm chất phụ gia, làm kem bôi mặt, thuốc làm mềm da.
Chitosan dùng trong cố định enzym và các tế bào visinh vật, làm chất mang trong sắc kí chọn lọc trong công nghệ sinh học.
14
Chitosan còn được dùng trong xử lý nước thải công nghiệp, nó có khả năng tạo phức hợp kim loại nặng độc hại, dùng để lọc trong nước sạch tiêu dùng, tinh lọc nước nhiễm độc hại và chất phóng xạ do chitosan khóa chặt các ion kim loại như Hg; Pb;
Uranium.
Nhờ các đặc tính gel này mà chitosans được ứng dụng rộng rãi như: lớp phủ tốt cho bề mặt của thực phẩm, làm dược phẩm, làm chắc cấu trúc của các thành phần hóa sinh, phôi thực vật và toàn bộ tế bào, vi sinh vật, hoặc tảo [17].
Vật liệu chitosan còn được chế tạo thành các thực phẩm bổ dưỡng, có tác dụng hạ đường huyết, giảm cholesterol và lipid trong máu, chống béo phì,…
1.3.2. Phương pháp sấy chân không thăng hoa
Phương pháp sấy chân không thăng hoa là một quá trình làm mất nước gần như tất cả các vật liệu nhạy cảm với nhiệt. Nó đã được sử dụng để đóng gói các tinh chất hòa tan trong nước cũng như các loại thuốc. Phương pháp này là một phương pháp khá đơn giản và đặc biệt thích hợp để bao màng các tinh chất có hoạt tính sinh học, nhưng thời gian làm mất nước dài (thường là khoảng 20h) [21].
Toàn bộ quá trình khử nước được thực hiện trong điều kiện nhiệt độ và áp. suất thấp, giữ được các hợp chất dễ bay hơi [17]. Để giữ các hợp chất dễ bay hơi trong quá trình sấy phụ thuộc nhiều vào thành phần, duy trì được tăng lên khi trọng lượng phân tử của carbohydrates giảm và tổng chất rắn hòa tan tăng (lên đến khoảng 20%) [20].
15