Đặt vấn đề Ngành công nghệ thực phẩm hiện đại đang phải đối mặt với nhiều thách thức, đòi hỏi các cách tiếp cận mới để giải quyết. Một trong những thách thức này liên quan đến việc bao gói các sản phẩm thực phẩm. Mặc dù sự phát triển của bao bì nhựa đã giúp kéo dài thời hạn bảo quản của các sản phẩm thực phẩm. Tuy nhiên, việc lạm dụng vật liệu tổng hợp đã dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng về môi trường.
Do đó, ngành công nghiệp thực phẩm và bao bì ngày càng quan tâm đến việc phát triển các giải pháp thay thế nhằm khắc phục vấn đề nói trên. Bên cạnh đó, một khía cạnh không thể bỏ qua đó là tổng chi phí của việc đóng gói và vật liệu sản xuất bao bì. Tóm lại, tìm kiếm các vật liệu đóng gói chi phí thấp là một chủ đề quan trọng trong ngành công nghiệp thực phẩm. Tinh bột sắn là một trong những nguồn tinh bột phổ biến ở Việt Nam.
Tuy nhiên, đặc tính của tinh bột tự nhiên không đáp ứng được các yêu cầu công nghiệp. Nhiều phương pháp đã được sử dụng để biến tính tinh bột tự nhiên nhằm cải thiện chức năng của nó từ đó ứng dụng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau. Tinh bột oxy hóa là một trong các loại tinh bột biến tính được sử dụng phổ biến trong ngành công nghiệp thực phẩm và phi thực phẩm. Phản ứng trong quá trình oxy hóa gây ra sự phân cắt các liên kết C2-C3 và sự hình thành các nhóm dialdehyde (Serrero et al.
Chitosan là một polysaccharide mạch thẳng được sản xuất bởi chitin thong qua quá trình khử acetyl, bao gồm các đơn vị poly-β-(1-4)-D-glucosamine, là loại polysaccharide phong phú thứ hai được tìm thấy trong tự nhiên sau cellulose (Tian & Liu, 2020). Chitosan có nhiều ứng dụng trong thực phẩm vì không gây độc và khả năng phân hủy sinh học (Morin- Crini et al. Chitosan đã được sử dụng cho lớp phủ thực phẩm, làm phụ gia thực phẩm do đặc tính nhũ hóa tuyệt vời và nguồn chất xơ (G. Li et al.
Nó đã được sử dụng để thu được màng đàn hồi và trong suốt, ngoài ra còn có hoạt tính kháng khuẩn (Kanatt et al. Do có sự hình thành nhóm dialdehyde trên tinh bột oxy hóa nên tinh bột này có khả năng phản ứng với chitosan để tạo thành liên kết imine (Weng et al. Trong những năm gần đây, màng phủ ăn được và vật liệu phân hủy sinh học đã thu hút sự quan tâm của ngành công nghiệp thực phẩm bởi những ưu điểm của chúng. Bên dưới đây là một số công trình nghiên cứu trước đó: 1 Vásconez và cộng sự (2009) đã tiến hành nghiên cứu về hoạt tính kháng khuẩn và tính chất vật lý của màng bao và màng ăn được dựa trên tinh bột sắn-chitosan.
Hiệu suất kháng khuẩn của màng bao được đánh giá thông qua thử nghiệm khuếch tán qua giếng thạch còn trong trường hợp màng, thông qua thử nghiệm khả năng kháng khuẩn. Kết quả cho thấy rằng hoạt tính kháng khuẩn của chitosan trong màng bao hiệu quả hơn so với màng không có chitosan. Tuy nhiên, việc thêm chitosan vào màng tinh bột làm giảm khả năng thấm hơi nước và giảm tính tan của màng trong nước (Vásconez et al. Trong nghiên cứu của Aquino và cộng sự (2015) về ảnh hưởng của màng bao ăn được bằng tinh bột sắn-chitosan bổ sung hỗn hợp gen Lippia gracilis Schauer đến hạn sử dụng của quả ổi bảo quản ở nhiệt độ phòng hỗn hợp kiểu gen Lippia gracilis Schauer đối với hạn sử dụng của quả ổi trong 10 được bảo quản ở nhiệt độ phòng.
Thí nghiệm được tiến hàng trong 10 ngày với màng bọc được làm theo công thức: 2,0% tinh bột sắn, 2,0% chitosan và 1,0%- 3,0% Lippia gracilis Schauer. Kết quả màng bao đã làm chậm quá trình chín, giảm hiện tượng hóa nâu và ức chế quá trình thay đổi màu sắc của quả ổi, tăng giá trị cảm quan của sản phẩm (de Aquino et al. Một nghiên cứu khác đã tiến hành khảo sát về sự ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến tính chất cơ học, hình thái và quang học của màng tinh bột sắn. Trong nghiên cứu này, màng ăn được làm từ tinh bột sắn đã được chuẩn bị với các nồng độ chitosan phản ứng từ 0, 20, 40, 60, 80% (w/w), dựa trên hàm lượng chất khô tinh bột).
Kết quả nghiên cứu này cho thấy rằng việc bổ sung 60% (w/w) chitosan vào màng tinh bột sắn thể hiện sự cải thiện tối ưu các đặc tính của vật liệu đóng gói thực phẩm và độ bền màng cũng được cải thiện. Ảnh hưởng của nồng độ chitosan đến tính chất quang học là không đáng kể (Ahmad Shapi’i & Othman, 2016). Nghiên cứu về hiệu quả của việc sử dụng màng bao ăn được làm từ tinh bột sắn- chitosan đến thời gian bảo quản của xoài sau thu hoạch được (CAMATARI et al. Thí nghiệm được tiến hành ở nhiệt độ phòng với chín công thức tạo màng khác nhau bằng cách kết hợp ba mức độ khác nhau của tinh bột sắn (0; 0,25 và 0,5) và ba mức độ của chitosan (0; 0,25 và 0,5%).
Kết quả công thức màng bao chứa 0,25% chitosan và 0,5% tinh bột sắn, cho thấy thời hạn sử dụng sau thu hoạch thêm 3 ngày so với trái không có màng bao, làm chậm quá trình hô hấp của quả xoài, làm giảm tốc độ chín của quả. Một nghiên cứu của về hoạt tính kháng khuẩn và tính chất vật lý của màng tinh bột sắn-chitosan kết hợp với tinh dầu chanh sả cũng đã được công bố. Thí nghiệm được tiến 2 hành trên 60 quả ớt với ba công thức (1) tinh bột sắn-chitosan-tinh dầu sả chanh (C-CS- LEO), (2) tinh bột sắn-chitosan (C-CS), (3) tinh bột sắn (C). Các phân tích vật lý và vi sinh được thực hiện trong 16 ngày bảo quản ở nhiệt độ phòng.
Kết quả chứng minh màng phủ C- CS-LEO làm giảm sự thất thoát nước và sự phát triển của vi sinh vật và làm chậm quá trình chín trong thời gian bảo quản. Nhưng màng C-CS-LEO có độ bền và độ giãn dài kém (Perdana et al. Mục tiêu của đề tài Nhìn chung các bài nghiên cứu trước đây chưa thấy khảo sát về tính chất hóa lý và cơ lý của màng tạo thành từ phức tinh bột oxy hóa- chitosan. Mục tiêu nghiên cứu này là đánh giá các tính chất hóa lý, cơ lý của màng làm từ phức tinh bột oxy hóa- chitosan cũng như khả năng ứng dụng làm màng nhúng để làm chậm quá trình chín của quả (trên mô hình là quả chuối).
Trong nghiên cứu này, tinh bột sắn sẽ bị oxy hóa bởi tác nhân sodium periodate (NaIO4) để tạo thành tinh bột dialdehyde. Sau đó, liên kết ngang giữa nhóm carbonyl của tinh bột oxy hóa với nhóm amine của chitosan sẽ được tạo thành từ đó hình thành phức tinh bột oxy hóa-chitosan. Các tính chất hóa lý, cơ lý của phức tinh bột oxy hóa-chitosan sẽ được khảo sát. Trong nghiên cứu này, các thay đổi trong điều kiện phản ứng tạo phức gồm: (a) nồng độ chitosan trong phản ứng được thay đổi từ 1-3% (w/w, dựa trên hàm lượng chất khô tinh bột), (b) thay đổi hàm lượng tinh bột oxy hóa tạo màng với chitosan (g tinh bột oxy hóa/g tinh bột thô).
Sau đó, màng nhúng làm từ phức tinh bột oxy hóa-chitosan sẽ được dùng để phủ lên quả chuối và quá trình chín của quả sẽ được theo dõi. Ý khoa học và thực tiễn của đề tài Màng phân hủy sinh học có tính năng kháng khuẩn, kháng nấm và khả năng tương thích sinh học cao. Hoạt tính kháng khuẩn của màng phân hủy sinh học có khả năng làm giảm sự hư hỏng bên ngoài của sản phẩm (Vásconez et al. Màng phân hủy sinh học mang lại một số ưu điểm như ăn được, khả năng phân hủy sinh học, không độc hại, không gây ô nhiễm môi trường (Wittaya, n.
Màng phân hủy sinh học có khả năng kéo dài thời hạn bảo quản sản phẩm thực phẩm (Vásconez et al. Màng phân hủy sinh học có thể sử dụng để bao gói các loại trái cây lê, mận, dâu tây…. Màng phân hủy sinh học có nhiều ứng dụng khác nhau như sản xuất bao bì thực phẩm, đồ dùng y tế, đồ dùng gia dụng và nhiều 3 ứng dụng khác. Do có ý nghĩa lớn trong việc phát triển kinh tế xanh bền vững, việc sản xuất và sử dụng màng phân hủy sinh học giúp nâng cao giá trị gia tăng và giảm thiểu sự phụ thuộc vào các vật liệu không thân thiện với môi trường.
Giới hạn và phạm vi nghiên cứu của đề tài Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng tinh bột sắn để tạo ra tinh bột oxy hóa bằng phương pháp oxy hóa tinh bột bằng sodium periodate (NaIO4). Tinh bột oxy hóa được tạo màng với chitosan được đánh giá tính chất cơ học, hóa lý. Sau đó, màng nhúng làm từ phức tinh bột oxy hóa-chitosan sẽ được dùng để phủ lên mô hình quả và quá trình chín của quả sẽ được theo dõi. Quả chuối được chọn sử dụng trong mô hình vì đây là loại quả có đỉnh hô hấp, khả năng hô hấp mạnh, các biến đổi trong quá trình chín diễn ra mạnh mẽ và dễ quan sát.
4 CHƯƠNG 2- TỔNG QUAN NGUYÊN LIỆU 2. Giới thiệu về tinh bột Tinh bột (C6H10O5)n là một carbohydrate có thể phân hủy sinh học, gồm một số lượng lớn các đơn vị glucose được liên kết bởi các liên kết glycoside (Nasrollahzadeh et al. Tinh bột là nguồn nguyên liệu dồi dào và rẻ tiền được ứng dụng nhiều trong nông nghiệp, y học và bao bì (H. Liu et al.
Tinh bột là nguồn dự trữ carbohydrate phong phú nhất trong thực vật, được tìm thấy trong lá, hoa, quả, hạt và các loại thân rễ khác nhau. Tinh bột được hình thành trong lục lạp của lá xanh và amiloplast, bào quan chịu trách nhiệm tổng hợp dự trữ tinh bột từ củ (Smith, 2001). Quá trình tổng hợp tinh bột xảy ra trong quá trình quang hợp, trong khi thức vật và amyloplast tiêu thụ tinh bột vào ban đêm. Tinh bột được tích tụ ở nồng độ cao trong cấu trúc sinh sản như hạt, cấu trúc sinh dưỡng (củ, thân), trái cây như chuối, rễ (sắn, khoai).
Tinh bột này sau đó được sử dụng trong các giai đoạn phát triển khác nhau của thực vật như nảy mầm, nảy chồi và chín quả (Schmiele et al. Tinh bột sắn được lấy từ rễ cây sắn và tìm thấy ở các vùng xích đạo giữa chí tuyến Bắc và chí tuyến Nam. Cây sắn có các tên gọi khác nhau tùy theo khu vực: yucca (Trung Mỹ), khoai mì (Ấn Độ và Malaysia), sắn (Châu Phi và Đông Nam Á) (Breuninger et al.