Đánh giá tính chất vật lý hóa học, cơ học và hiệu quả bảo quản trái cây của tinh bột axetyl hóa và màng tinh bột axetyl hóa

• Tác giả: Nguyen Ngoc Bao Kim
• Người hướng dẫn: Trinh Khanh Son, Associate Professor Dr.
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Food Technology
• Đề tài: Evaluation of Physicochemical Properties, Mechanical Properties, and Fruit Preservation of Acetylated Starch and Acetylated Starch Films
• Loại tài liệu: Graduation thesis
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

• ACKNOWLEDGEMENTS
• DISCLAIMER
• TABLE OF CONTENTS
• LIST OF FIGURES
• LIST OF TABLES
• LIST OF ABBREVIATIONS
• THESIS ABSTRACT
• 1. CHAPTER 1: INTRODUCTION
• 1.1. Problem Statement
• 1.2. Domestic and Internation research
• 1.3. Scientific and Practical Significance
• 1.4. Research Objectives
• 1.5. Scope of Research
• 2. CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW
• 2.1. Overview of Cassava Starch
• 2.2. Physical Modification Methods
• 2.3. Chemical Modification Methods
• 2.4. Properties of Acetylated Starch
• 2.4.1. Degree of substitution (DS)
• 2.4.2. Gel Formation Capability
• 2.4.3. Coating/Wrapping Edible Film
• 2.4.4. Post-Harvest Preservation Capability of Bananas using Edible Film Coating
• 2.5. Response surface methodology
• 2.6. Box-Wilson Central Composite Designs. Box-Behnken Design.
• 3. CHAPTER 3: MATERIALS AND RESEARCH METHODS
• 3.1. Research methods for starches
• 3.2. Research method modelling
• 3.3. Method for acetylation of starch. Determination of acetyl percentage (Ac%) and degree of substitution (DS)
• 3.4. Rheological property determination
• 3.5. Solubility (S) and Swelling power (SP) of starch
• 3.6. Identification of functional groups in starch
• 3.7. Research methods for starch films
• 3.7.1. Starch film preparation method
• 3.7.2. Water vapor transmission rate of starch films (WVTR)
• 3.7.3. Water absorption capacity of starch films (WAC)
• 3.7.4. Water solubility of starch films (WS)
• 3.7.5. The light transmittance of starch films
• 3.7.6. Application of starch films for banana preservation
• 3.7.7. Methods for measuring banana respiration rate during storage
• 3.7.8. Weight loss of bananas
• 4. CHAPTER 4: RESULTS AND DISCUSSION
• 4.1. Model experiments based on the CCF model
• 4.2. Degree of Subsitution (DS)
• 4.3. Solubility and swelling power of acetylated starch
• 4.4. Rheological behavior of acetylated starches
• 4.5. Rheological characterization of acetylated starch-based gels
• 4.6. Thixotropic behavior of acetylated starch
• 4.7. Identification of functional groups in starch
• 4.8. Young’s modulus and tensile strength
• 4.9. Water absorption capacity of starch films (WAC)
• 4.10. Solubility of starch films
• 4.11. Water vapor transmission rate of starch films
• 4.12. Transmittance of Acetylated Starch Films
• 4.13. Respiration rate of banana during storage
• 4.14. Weight loss of bananas during storage
• 5. CHAPTER 5: CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS

I. Tổng quan về tinh bột axetyl hóa

Tinh bột axetyl hóa là sản phẩm của quá trình biến đổi hóa học tinh bột tự nhiên bằng cách thêm nhóm axetyl vào cấu trúc phân tử. Quá trình này cải thiện các tính chất vật lý, hóa học, và cơ học của tinh bột, làm cho nó phù hợp hơn cho các ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm và bao bì. Nghiên cứu này tập trung vào việc đánh giá các tính chất của tinh bột axetyl hóa và màng tinh bột axetyl hóa, đặc biệt là khả năng bảo quản trái cây. Các kết quả cho thấy, tinh bột axetyl hóa có độ hòa tan, khả năng trương nở và độ nhớt động học cao hơn so với tinh bột tự nhiên.

1.1. Quá trình axetyl hóa

Quá trình axetyl hóa được thực hiện bằng cách sử dụng anhydrit axetic trong môi trường kiềm. Phương pháp này giúp tăng cường các tính chất cơ học và khả năng chống thấm nước của tinh bột. Các thí nghiệm được thiết kế theo mô hình CCF (Central Composite Face-Centered) để tối ưu hóa các thông số như lượng anhydrit axetic và thời gian phản ứng. Kết quả cho thấy, độ thay thế (DS) của tinh bột axetyl hóa tăng lên khi tăng lượng anhydrit axetic và thời gian phản ứng.

1.2. Ứng dụng trong bảo quản trái cây

Màng tinh bột axetyl hóa được sử dụng để bảo quản trái cây, đặc biệt là chuối. Các thí nghiệm cho thấy, màng này làm giảm tỷ lệ hô hấp và mất nước của trái cây so với mẫu không được phủ. Điều này chứng tỏ tiềm năng lớn của màng tinh bột axetyl hóa trong việc kéo dài thời gian bảo quản và duy trì chất lượng trái cây.

II. Tính chất vật lý và hóa học của tinh bột axetyl hóa

Tính chất vật lý và hóa học của tinh bột axetyl hóa được đánh giá thông qua các chỉ số như độ hòa tan, khả năng trương nở, và độ nhớt động học. Kết quả cho thấy, các chỉ số này tăng lên khi độ thay thế (DS) tăng. Điều này cho thấy sự cải thiện đáng kể trong khả năng hòa tan và trương nở của tinh bột axetyl hóa so với tinh bột tự nhiên. Ngoài ra, các phân tích FTIR cũng xác nhận sự hiện diện của nhóm axetyl trong cấu trúc phân tử của tinh bột.

2.1. Độ hòa tan và khả năng trương nở

Độ hòa tan và khả năng trương nở của tinh bột axetyl hóa được đo lường và so sánh với tinh bột tự nhiên. Kết quả cho thấy, các mẫu tinh bột axetyl hóa có độ hòa tan và khả năng trương nở cao hơn đáng kể. Điều này là do sự thay đổi cấu trúc phân tử sau quá trình axetyl hóa, làm tăng khả năng tương tác với nước.

2.2. Độ nhớt động học

Độ nhớt động học của tinh bột axetyl hóa được đo lường bằng phương pháp rheology. Kết quả cho thấy, độ nhớt tăng lên khi độ thay thế (DS) tăng. Điều này chứng tỏ sự cải thiện trong tính chất lưu biến của tinh bột axetyl hóa, làm cho nó phù hợp hơn cho các ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.

III. Tính chất cơ học của màng tinh bột axetyl hóa

Màng tinh bột axetyl hóa được đánh giá về các tính chất cơ học như độ bền kéo và mô đun đàn hồi. Kết quả cho thấy, các màng này có độ bền kéo và mô đun đàn hồi cao hơn so với màng tinh bột tự nhiên. Điều này là do sự cải thiện trong cấu trúc phân tử sau quá trình axetyl hóa, làm tăng khả năng chịu lực của màng.

3.1. Độ bền kéo

Độ bền kéo của màng tinh bột axetyl hóa được đo lường và so sánh với màng tinh bột tự nhiên. Kết quả cho thấy, các màng tinh bột axetyl hóa có độ bền kéo cao hơn đáng kể. Điều này chứng tỏ sự cải thiện trong tính chất cơ học của màng sau quá trình axetyl hóa.

3.2. Mô đun đàn hồi

Mô đun đàn hồi của màng tinh bột axetyl hóa được đo lường và so sánh với màng tinh bột tự nhiên. Kết quả cho thấy, các màng tinh bột axetyl hóa có mô đun đàn hồi cao hơn. Điều này cho thấy sự cải thiện trong khả năng chịu lực và độ đàn hồi của màng.

IV. Ứng dụng thực tiễn và giá trị nghiên cứu

Nghiên cứu này không chỉ cung cấp hiểu biết sâu sắc về tính chất vật lý, hóa học, và cơ học của tinh bột axetyl hóa và màng tinh bột axetyl hóa, mà còn mở ra các ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp thực phẩm và bao bì. Các kết quả cho thấy, màng tinh bột axetyl hóa có tiềm năng lớn trong việc thay thế các vật liệu bao bì không phân hủy sinh học, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

4.1. Giá trị khoa học

Nghiên cứu này đóng góp vào sự hiểu biết khoa học về quá trình axetyl hóa và ảnh hưởng của nó đến các tính chất của tinh bột. Các kết quả có thể được sử dụng làm cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về các biopolymer khác.

4.2. Giá trị thực tiễn

Màng tinh bột axetyl hóa có tiềm năng lớn trong việc bảo quản trái cây và thay thế các vật liệu bao bì không phân hủy sinh học. Điều này không chỉ góp phần bảo vệ môi trường mà còn nâng cao giá trị kinh tế của các sản phẩm nông nghiệp.