Mở đầu (3 trang) ▪ Chương 2 – Tổng quan (12 trang) ▪ Chương 3 – Vật liệu và phương pháp nghiên cứu (12 trang) ▪ Chương 4 – Kết quả và bàn luận (21 trang) ▪ Chương 5 – Kết luận và kiến nghị (1 trang) 3 CHƯƠNG 2. Giới thiệu về màng được chế tạo bằng vật liệu sinh học Màng được chế tạo bằng vật liệu sinh học ăn được và màng phân hủy sinh học đã được phát triển bằng cách sử dụng các polysaccharide, protein, lipid hoặc vật liệu tổng hợp khác nhau (Gennadios và cộng sự, 1996). Các đặc tính hoạt tính sinh học được cho là nhờ vào việc thêm các chất phụ gia thực phẩm khác nhau, chẳng hạn như chiết xuất thực vật, chất chống oxy hóa hoặc chất chống vi trùng vào nền màng. Các sản phẩm màng bao có thể ăn được và phân hủy sinh học có hiệu quả trong việc kiểm soát sự mất độ ẩm và nâng cao chất lượng bảo quản thực phẩm bằng cách giảm các phản ứng hóa học bất lợi chẳng hạn như quá trình oxy hóa lipid và protein, đồng thời cải thiện sự ổn định của vi sinh vật.
Tuy nhiên, màng ăn được và màng phân hủy sinh học có tính thấm và tính chất cơ học kém so với màng nhựa tổng hợp, đây là rào cản chính cho sự thành công thương mại của chúng trong việc ứng dụng và chấp nhận (Kumar và cộng sự, 2022). Màng sinh học nâng cao chất lượng sản phẩm thực phẩm, bảo vệ chúng khỏi sự suy giảm về mặt vật lý, hóa học và sinh học (Kester và cộng sự, 1986). Việc áp dụng màng và lớp phủ ăn được có thể dễ dàng cải thiện độ bền vật lý của sản phẩm thực phẩm, giảm sự kết tụ của các hạt và cải thiện các đặc điểm thị giác và xúc giác trên bề mặt sản phẩm (Cuq và cộng sự, 1995; Cisneros – Zevallos và cộng sự, 1997). Nó cũng có thể bảo vệ các sản phẩm thực phẩm khỏi sự thoát hơi ẩm, sự phát triển của vi sinh vật trên bề mặt, những thay đổi hóa học do ánh sáng gây ra và quá trình oxy hóa các chất dinh dưỡng (Kester và cộng sự, 1986).
Các chức năng bảo vệ này nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm thực phẩm, kéo dài thời hạn sử dụng và cải thiện độ an toàn (Gennadios và cộng sự, 1996). Các thành phần của màng sinh học Vật liệu tạo màng chính là các polyme sinh học, chẳng hạn như protein, polysaccharides, lipid và nhựa. Chúng có thể được sử dụng một mình hoặc kết hợp. Các đặc tính vật lý và hóa học của polyme sinh học ảnh hưởng lớn đến tính chất của màng và lớp phủ thu được (Sothornvit và cộng sự, 2000).
Vật liệu tạo màng có thể là ưa nước hoặc kỵ nước, hoặc cả hai; tuy nhiên, để duy trì khả năng ăn được, dung môi được sử dụng bị hạn chế là ethanol (Peyron và cộng sự, 1991). Protein thường được sử dụng làm vật liệu tạo màng. Chúng là các đại phân tử có trình tự acid amin và cấu trúc phân tử cụ thể. Đặc điểm đặc biệt nhất của protein so với các vật liệu tạo màng khác là sự biến tính về hình dạng, điện tích và tính chất lưỡng tính.
Cấu trúc 4 bậc hai, bậc ba và bậc bốn của protein có thể dễ dàng được sửa đổi để đạt được mong muốn có thể tạo ra các đặc tính màng bằng cách sử dụng biến tính nhiệt, áp suất, chiếu xạ, xử lý cơ học, acid, kiềm, ion kim loại, muối, thủy phân hóa học, xử lý enzyme, và liên kết ngang hóa học. Những phương pháp xử lý này cuối cùng có thể kiểm soát các tính chất vật lý và cơ học của màng và lớp phủ đã chuẩn bị. Vật liệu tạo màng protein có nguồn gốc từ nhiều nguồn động vật và thực vật khác nhau, bao gồm mô động vật, sữa, trứng, ngũ cốc và hạt có dầu (Krochta và cộng sự, 1997). Cây nha đam (lô hội) Aloe Vera – lô hội nó chính là nha đam loại cây mọng nước, lá của cây khá dày và chứa rất nhiều thịt, có các răng cưa bên ngoài màu xanh lá.
Chính vì thế bên trong nha đam có khá nhiều gel được lấy ra từ dưới lớp vỏ của lá nha đam. Gel của lô hội trong suốt, có mùi nha đam đặc trưng. Theo những bài thuốc dân gian thường sẽ dùng gel lô hội là thành phần để chữa bệnh, không những thế gel lô hội còn có vai trò rất quan trọng trong việc bảo quản thực phẩm là một lớp phủ bọc bên ngoài có thể ăn được. Việc bổ sung gel lô hội trong lớp bao phủ có thể cải thiện các đặc tính của màng phủ để duy trì chất lượng của trái cây.
Gel lô hội ❖ Thành phần hóa học Gel lô hội bao gồm các mô mềm và trơn chứa các tế bào nhu mô. Nó là một chất giống như thạch trong suốt và có thành phần phức tạp; chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học bao gồm carbohydrate, protein, chất xơ, đường hòa tan, vitamin, khoáng chất, acid amin, acid hữu cơ và các hợp chất phenolic (Moghaddasi và Verma, 2011;Maan và cộng sự, 2018). ❖ Khả năng kháng nấm mốc Trong nhiều loại chiết xuất tự nhiên, gel lô hội đã chứng minh khả năng ngăn chặn các bệnh khác nhau của trái cây và rau quả do mầm bệnh nấm (Khatri và cộng sự, 2020). Gel 5 nha đam có thể trị được bệnh sau thu hoạch trên quả đu đủ do nhiều nguyên nhân khác nhau các loài nấm bao gồm: Fusarium spp., Lasiodiplodia theobromae, Aspergillus niger và Colletotrichum gloeosporioides và báo cáo rằng gel lô hội có khả năng ức chế sự phát triển sợi nấm của tất cả các loài nấm (Mendy và cộng sự, 2019).
Gel lô hội đã chứng minh được tác dụng của nó hiệu quả trong việc làm giảm sự sống sót của bào tử Penicillium, Botrytis và Alternaria tăng 15–20% đối với Rhizoctonia, Fusarium và Colletotrichum tăng 22–38% (Saks và Barkai – Golan, 1995; Jasso De Rodríguez và cộng sự, 2005). ❖ Ứng dụng trong việc tạo màng và lớp phủ trên trái Gel lô hội giúp giảm quá trình hô hấp và thoát hơi nước của sản phẩm tươi và trì hoãn sự hư hỏng của thực phẩm sau thu hoạch, thúc đẩy bảo quản thực phẩm (Kahramanoglu, 2017). Hiện tại đã có rất nhiều nghiên cứu sử dụng gel lô hội để tạo thành lớp phủ bảo quản trái cây, rau củ quả và cả mặt hàng hải sản, đặc biệt lớp phủ này không gây hại đến con người cũng như có thể ăn được. Bên cạnh đó, trong một nghiên cứu người ta cho rằng gel lá lô hội được phát hiện có tác dụng ức chế sự phát triển của hai loại vi khuẩn Shigella flexneri và Streptococcus progenes (Ferro và cộng sự, 2003).
Những phương pháp hiện nay thường được áp dụng để tạo lớp phủ lô hội ăn này là phương pháp nhún, quét và phun. Agar ❖ Nguồn gốc Agar là một loại polymer tự nhiên thường được sử dụng trong nhiều lĩnh vực ứng dụng khác nhau, từ mỹ phẩm đến thực phẩm ngành công nghiệp. Và nó cũng là một polysaccharide được chiết xuất từ các loại tảo đỏ khác nhau bao gồm chủ yếu là các đơn vị D- và L-galactose (R. ❖ Cấu trúc hóa học Từ năm 1956, cơ cấu nghiên cứu về polyme tự nhiên này dựa trên sự phân đoạn của nó bằng phương pháp hóa học và thủy phân enzyme (Bertasa, 2020).
Thành phần chính của agar là agarose và một phần tích điện gọi là agaropectin. Hai polysaccharides này có cùng loại monome nhưng cấu trúc khác nhau. Loại đầu tiên là một polyme tuyến tính bao gồm các đơn vị β-D-galactose và 3,6-anhydro-L-galactose xen kẽ được liên kết bởi liên kết glycosid, và nó là thành phần chủ yếu quyết định tính chất tạo gel của agar (R. Thành phần thứ hai của agar là agaropectin, là một agarose không đồng nhất bao gồm các đơn vị lặp lại giống nhau trong trong đó một số vòng 3,6-anhydro- 6 L-galactose được thay thế bằng L-galactose-6-sulphate hoặc bằng các nhóm methoxy hoặc pyruvate, do đó làm giảm đặc tính tạo gel của polyme (M.
Cấu trúc hóa học của agar ❖ Các tính chất của agar Khả năng tạo gel : Gel agar được hình thành nếu có cấu trúc xoắn ốc của agar polysaccharides và nếu những các vòng xoắn có thể tổng hợp lại (Rees & Welsh, 1977). Tính chất cơ lí của gel phụ thuộc rất nhiều yếu tố, đầu tiên là từ điều kiện môi trường phát triển của loài rong đỏ, các yếu tố sinh lý cũng như phương pháp để chiết xuất ra agar cũng cực kì ảnh hưởng đến tỷ lệ thành phần chính kéo theo đó tính chất tạo gel và lưu biến của agar cùng với cả lượng sulfate và anhydrous đóng vai trò cơ bản trong việc ảnh hưởng đến tính chất của gel cuối cùng (Bertasa, 2020). Đặc biệt một tính chất quan trọng của gel agar mà có nguồn gốc từ thành phần chính agarose là độ trễ gel rất cao, nghĩa rằng có sự chênh lệch về nhiệt độ khá cao giữa nhiệt độ tạo gel (khoảng 38°∁) và nhiệt độ nóng chảy (khoảng 85°∁). Sự tạo gel của agar chỉ xảy ra bởi hàm lượng agarose được tạo ra hoàn toàn bằng liên kết hydro.
Không cần bất kỳ chất nào khác để tạo gel, nó có tiềm năng to lớn trong các ứng dụng như thành phần thực phẩm, sử dụng công nghệ sinh học, để nuôi cấy tế bào và mô hoặc hỗ trợ cho điện di hoặc sắc ký. Agarose tạo ra “gel vật lý” có nghĩa là những chất này gel nước có toàn bộ cấu trúc chỉ được hình thành bởi các phân tử polymer được tổng hợp thông qua liên kết hydro. Do đặc tính tạo gel độc đáo này, những gel này giữ trong mạng lưới bên trong một lượng nước lớn có thể di chuyển tự do hơn thông qua lưới vĩ mô. Ngược lại, “gel hóa học” có phân tử polyme liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị (Armisen, 2009).
Glycerol ❖ Nguồn gốc Glycerol được phát hiện vào năm 1779 bởi Scheele thông qua quá trình xà phòng hóa dầu ô liu bằng chì oxide (PbO). Năm 1813, Chevreul đã chứng minh rằng chất béo este glycerol của acid béo. Anh ấy cũng đưa glycerol tên của nó, theo từ tiếng Hy Lạp glukroV có nghĩa là ngọt ngào. Việc sử dụng công nghiệp đầu tiên của glycerol xuất hiện vào năm 1866 khi Nobel sản xuất thuốc nổ, trong đó trinitrate của glycerol – nitroglycerin – được ổn định bằng cách hấp thụ trên đất tảo cát (Christoph và cộng sự, 2000).
❖ Cấu trúc hóa học Glycerol có công thức hóa học là C3H8O3; 1, 2, 3 – Propanetriol, thường được gọi là glycerin, là bộ ba đơn giản nhất. Nó có thể được tìm thấy trong tự nhiên, chất béo cùng với dầu là este béo và là một thành phần quan trọng trung gian trong quá trình trao đổi chất của sinh vật.