Nghiên cứu cơ tính và khả năng phân hủy sinh học của màng từ tinh bột dialdehyde gelatin và glycerol

• Tác giả: Huỳnh Ngọc Bảo Trân
• Người hướng dẫn: GVHD: Nguyễn Vinh Tiến
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Cơ Tính Và Khả Năng Phân Hủy Sinh Học Của Màng Từ Tinh Bột Dialdehyde, Gelatin Và Glycerol
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu tinh bột
• 1.2. Khái niệm tinh bột
• 1.3. Cấu tạo thành phần
• 1.3.1. Thành phần cấu trúc của amylose
• 1.3.2. Thành phần cấu trúc của amylopectin
• 1.4. Tính chất của tinh bột
• 1.4.1. Tính chất hấp thụ
• 1.4.2. Độ hòa tan của tinh bột
• 1.4.3. Sự trương nở và hiện tượng hồ hóa của tinh bột
• 1.4.4. Độ nhớt của hồ tinh bột
• 1.4.5. Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel tinh bột
• 1.4.6. Phản ứng với iot
• 1.4.7. Khả năng tạo phức
• 1.4.8. Khả năng tạo hình
• 1.4.9. Tính chất lưu biến
• 1.5. Polymer phân huỷ sinh học
• 1.6. Tinh bột biến tính
• 1.6.1. Khái niệm biến tính tinh bột
• 1.6.2. Mục đích biến tính tinh bột
• 1.6.3. Tính chất của tinh bột biến tính
• 1.6.4. Phân loại tinh bột biến tính
• 1.6.4.1. Tinh bột acetate
• 1.6.4.2. Tinh bột oxy hoá
• 1.6.4.3. Tinh bột biến tính kép acetate và phosphat
• 1.6.4.4. Tinh bột liên kết ngang
• 1.6.4.5. Tinh bột biến tính acid
• 1.6.4.6. Tinh bột cation
• 1.6.4.7. Các loại tinh bột biến tính khác
• 1.6.5. Các phương pháp sản xuất tinh bột biến tính
• 1.6.5.1. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân vật lý
• 1.6.5.2. Phương pháp biến tính tinh bột bằng tác nhân hoá học
• 1.6.5.3. Phương pháp biến tính tinh bột bằng enzyme
• 1.6.6. Ứng dụng của tinh bột biến tính trong công nghiệp
• 1.7. Định nghĩa gelatin
• 1.7.1. Cấu trúc gelatin
• 1.7.2. Tính chất vật lý
• 1.7.3. Tính chất hoá học
• 1.7.4. Tính chất gel - độ bền gel
• 1.7.5. Tính lưỡng tính
• 1.7.6. Điểm đẳng điện
• 1.7.7. Tính hòa tan của gelatin
• 1.7.8. Tính ổn định gelatin
• 1.7.9. Tính trương phồng
• 1.7.10. Tính đông đặc
• 1.7.11. Phân loại gelatin
• 1.7.12. Ứng dụng của gelatin
• 1.7.12.1. Gelatin trong thực phẩm
• 1.7.12.2. Gelatin trong dược phẩm
• 1.7.12.3. Gelatin trong kỹ thuật phim ảnh
• 1.8. Khái quát chung về glycerol
• 1.8.1. Tính chất vật lý
• 1.8.2. Tính chất hoá học
• 1.8.3. Ứng dụng của glycerol
• 1.9. Tính chất chung
• 1.10. Cơ chế biến tính tinh bột của KIO4
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Nội dung đề tài
• 2.2. Hóa chất và thiết bị
• 2.3. Điều chế tinh bột biến tính
• 2.4. Tạo màng tinh bột biến tính
• 2.5. Xác định hàm lượng nhóm CHO
• 2.6. Các phương pháp phân tích
• 2.6.1. Xác định độ dày màng
• 2.6.2. Xác định tính chất cơ học của màng polymer
• 2.6.3. Khảo sát khả năng phân huỷ sinh học của màng
• 2.6.4. Phân tích phổ hồng ngoại
• 2.6.5. Phương pháp phân tích bằng phổ nhiễu xạ tia X
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Phân tích phổ hồng ngoại FTIR
• 3.2. Phân tích phổ nhiễu xạ tia X
• 3.3. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol KIO4/glucose đến phần trăm nhóm CHO
• 3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ mol KIO4 /glucose đến cơ tính của màng
• 3.5. Mô đun đàn hồi (Modulus Young)
• 3.6. Khả năng phân huỷ sinh học của màng
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Khả năng phân hủy sinh học của màng tinh bột dialdehyde gelatin và glycerol

Màng sinh học từ tinh bột, gelatin và glycerol đang được nghiên cứu rộng rãi như một giải pháp thay thế tiềm năng cho bao bì nhựa truyền thống. Khả năng phân hủy sinh học của chúng xuất phát từ nguồn gốc tự nhiên và cấu trúc hóa học dễ bị phân hủy bởi vi sinh vật.

1.1. Cơ chế phân hủy

Màng tinh bột bị phân hủy sinh học chủ yếu thông qua hoạt động của các enzyme amylase do vi sinh vật trong đất hoặc môi trường phân hủy sản sinh. Enzyme này thủy phân các liên kết glycosidic trong tinh bột, biến đổi chúng thành các loại đường đơn giản hơn. Gelatin, một loại protein, cũng dễ bị phân hủy bởi các enzyme protease, tạo thành các axit amin. Glycerol, một loại rượu đa chức năng, được chuyển hóa bởi vi sinh vật thành các sản phẩm trung gian trong quá trình trao đổi chất của chúng.

1.2. Các yếu tố ảnh hưởng

Tốc độ phân hủy sinh học của màng tinh bột dialdehyde gelatin và glycerol phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:

• Nguồn gốc của tinh bột: Tinh bột từ các nguồn khác nhau có cấu trúc và thành phần khác nhau, ảnh hưởng đến khả năng tiếp cận của enzyme.
• Mức độ dialdehyde: Quá trình oxy hóa tinh bột tạo ra các nhóm aldehyde, có thể liên kết chéo với gelatin, ảnh hưởng đến cấu trúc mạng lưới polymer và khả năng phân hủy.
• Tỷ lệ gelatin và glycerol: Tỷ lệ các thành phần này ảnh hưởng đến tính chất cơ học và khả năng thấm của màng, từ đó ảnh hưởng đến khả năng tiếp cận của enzyme và tốc độ phân hủy.
• Điều kiện môi trường: Độ ẩm, nhiệt độ, pH và sự hiện diện của vi sinh vật trong môi trường phân hủy đều đóng vai trò quan trọng.

II. Cơ tính của màng

Bên cạnh khả năng phân hủy sinh học, cơ tính của màng tinh bột dialdehyde gelatin và glycerol cũng là một yếu tố quan trọng quyết định tính ứng dụng của chúng. Cơ tính của màng, bao gồm độ bền kéo, độ giãn dài và mô đun đàn hồi, ảnh hưởng đến khả năng chịu lực, độ dẻo dai và khả năng bảo vệ sản phẩm của bao bì.

2.1. Ảnh hưởng của dialdehyde

Quá trình oxy hóa tinh bột bằng dialdehyde có tác động đáng kể đến cơ tính của màng. Các nhóm aldehyde được tạo ra có thể tạo liên kết chéo với các phân tử gelatin, hình thành mạng lưới polymer dày đặc hơn. Điều này thường dẫn đến peningkatan độ bền kéo và mô đun đàn hồi của màng, nhưng có thể làm giảm độ giãn dài. Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc vào nồng độ dialdehyde được sử dụng và điều kiện phản ứng.

2.2. Vai trò của gelatin và glycerol

Gelatin hoạt động như một chất tạo màng và chất kết dính, cải thiện độ bền kéo và độ dẻo dai của màng. Glycerol đóng vai trò là chất hóa dẻo, làm tăng độ giãn dài và tính linh hoạt của màng. Tỷ lệ tối ưu của gelatin và glycerol cần được xác định để đạt được sự cân bằng mong muốn giữa độ bền kéo, độ giãn dài và tính linh hoạt cho ứng dụng bao bì cụ thể.