Đặt vấn đề Hiện nay, vấn đề ô nhiễm môi trường đang là chủ đề nóng trên toàn cầu và nhận được rất nhiều sự quan tâm của người dân. Trong đó, vấn đề ô nhiễm rác thải nhựa trên thế giới và Việt Nam đã và đang ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn. Các sản phẩm từ nhựa sử dụng một lần như túi nylon, cốc nhựa, ống hút. được chế tạo từ các polyme như PS, PVC, PE được sử dụng phô biến vì giá thành rẻ, tiện lợi.
Tuy nhiên, các vật liệu này rất khó phân hủy, có ảnh hưởng rất lớn đến môi trường, sức khỏe của con người và các sinh vật khác. Nhận thức được những nguy hiểm tiềm tàng đó, hiện nay trên thé giới đã có nhiều công trình nghiên cứu chế tạo các vật liệu mới có khả năng phân hủy sinh học nhằm thay thế dần các sản phẩm nhựa truyền thống. Các vật liệu phân hủy sinh học có thể phân hủy tự nhiên được nhờ tảo, nắm, hơi nước hoặc các VSV có trong đất, nước để tạo ra các hợp chất đơn giản, có ích cho đất và đặc biệt là không gây độc cho sức khỏe con người và môi trường. Nha đam là một loại cây mọng nước, có tên khoa học là Aloe barbadensis miller.
Nha đam có nhiều hoạt chất có hoạt tính sinh học. Các hoạt chất sinh học trong nha đam có tác dụng kháng khuẩn, chống viêm, chống oxy hóa và điều hòa miễn dịch, thúc đây quá trình tái tạo mô. Các hoạt động sinh học của nha đam là kết quả của hoạt động hiệp đồng của nhiều loại hợp chất trong nó. Hiện nay, trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu về việc kết hợp gel nha đam với các chất sinh học khác nhau như sodium alginate, chitosan, hoặc gelatin để chế tạo mang composite.
Các kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng việc kết hợp gel nha đam giúp cải thiện đáng ké các đặc tinh màng như tăng kha năng kháng khuẩn, chống viêm, cải thiện khả năng trương nước, tăng đặc tính cơ học và có khả năng phân hủy sinh học. Nanocellulose (CNFs) thường được chiết xuất bằng cách thủy phân cellulose với acid dé loại bỏ các vùng vô định hình, các đơn thể riêng lẻ dé tao ra các hạt có kích thước nhỏ, độ kết tinh cao và có tính chất cơ học tốt. CNFs thường được thêm vao các vật liệu polyme dé cải thiện các đặc tinh cơ học, nhiệt và khả năng phân hủy. 1 Polyvinyl alcohol (PVA) là một loại polyme ưa nước có độ bền cao, không độc, có thể phân hủy sinh học.
Hiện nay, trên thế giới cũng có nhiều nghiên cứu về việc kết hợp PVA với các chất gia cường thân thiện với môi trường như cellulose, nanocellulose, tinh bột dé cải thiện các đặc tinh cơ học và giảm khả năng hap thụ nước. Tuy nhiên vẫn còn khá ít nghiên cứu đánh giá về việc thay doi hàm lượng CNEs đến các tính chat cơ học, đặc tính nhiệt và khả năng hấp thụ nước của mang composite từ PVA và nha dam. Xuất phát từ nhu cầu đó và được sự cho phép của Khoa Công Nghệ Hóa Học và Thực Phẩm, Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM, dưới sự hướng dẫn của thầy TS. Nguyễn Chí Thanh, em thực hiện đề tài “Nghiên cứu các đặc tính hóa lý của màng composite phân hủy sinh học dựa trên polyvinyl alcohol, aloe vera và sợi nanocellulose” để tạo ra màng có khả năng phân hủy sinh học, ứng dụng trong lĩnh vực vật liệu y sinh.2 Mục đích đề tài Chế tạo thành công màng composite dựa trên PVA/ AV với các hàm lượng CNFs khác nhau.
Khảo sát ảnh hưởng của các hàm lượng CNEs đến các đặc tính hóa lý và khả năng phân hủy sinh học Chế tạo thành công màng composite dựa trên PVA/ AV với các hàm lượng glycerol khác nhau. Khao sát ảnh hưởng của hàm lượng glycerol đến các đặc tinh hóa lý và khả năng phân hủy sinh học Bồ sung NaCl vào màng PVA/ AV với các hàm lượng khác nhau dé khảo sát tính chất cơ học và độ trương nước 1.3 Nội dung đề tài Chế tạo màng composite từ PVA và với các hàm lượng nha đam khác nhau bằng phương pháp đúc dung môi và lựa chọn màng tối ưu nhất. Chế tạo mang composite dựa trên PVA/AV va sợi CNEs với các hàm lượng sợi khác nhau. Chế tạo màng composite dựa trên PVA/AV và glycerol với các hàm lượng glycerol khác nhau.
Chế tạo mang composite dựa trên PVA/AV va NaCl với các hàm lượng NaCl khác nhau Khao sát ảnh hưởng của hàm lượng CNEs, glycerol, NaCl lên tinh chất của màng composite dựa trên PVA/ AV. Khao sát các đặc tính về hình thái bề mặt, tinh chất cơ học, kha năng hap thụ nước, độ bền nhiệt và khả năng phân hủy sinh học của các màng composite trong các môi trường đất, nước.4 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập tài liệu: Tham khảo các công trình nghiên cứu khoa học liên quan từ các nguôn sách báo, tạp chí khoa học uy tín trong và ngoài nước. Phương pháp thực nghiệm: Sử dụng các phương pháp phân tích hiện đại như: SEM, DSC, TGA, FTIR dé đánh giá các đặc tính hóa lý của mang composite chế tao được.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.1 Ý nghĩa khoa học Cung cấp thông tin về các đặc tính hóa lý như độ bền kéo, khả năng hấp thụ nước, độ kết tinh. của màng composite dựa trên PVA/ AV và CNFs.
Và khảo sát kha năng phân hủy trong đất và nước của mang composite. Cung cấp thông tin về các đặc tính hóa lý như độ bền kéo, khả năng hap thụ nước, độ kết tinh. của mang composite dựa trên PVA/ AV và glycerol. Và khảo sát khả năng phân hủy trong đất và nước của mang composite.2 Ý nghĩa thực tiễn Tạo ra màng thân thiện với môi trường, vật liệu “xanh”, định hướng chế tạo màng bọc thực phẩm có khả năng phân hủy sinh học, băng gạc.
Chương 2: TONG QUAN 2.1 Tổng quan về nha dam 2.1 Mô tả thực vật Aloe vera còn được gọi là nha đam hay lô hôi, có tên khoa học là Aloe barbadensis Miller [1], có nguồn gốc ở quan đảo Tay An Độ và Châu Phi, ngày nay nó đã được phân bố ở nhiều nước trên thé giới [2]. Trong đó, có hơn 300 loài nha đam được chấp nhận và sử dụng rộng rãi cho các mục đích y tế, mỹ phẩm và dinh dưỡng khác nhau [3]. Nha đam là một loài cây sống nhiều năm, thân ngắn, thô, to, lá mọc từ gốc, tạo thành cụm. Cây nha đam sinh sản nhanh, mọc thành đám, sức chịu đựng rất mạnh, có thê chịu được cái nóng của miên sa mạc.
Lá nha đam day, mong nước, không cuông, mép có răng cua thô, cứng, đâu nhọn, có những đốm trắng trên lá. Phién lá dài 30-60cm, rộng 3-7cm, dày 1-2cm [2]. Cây có lá dai và nhọn. Mỗi lá gồm ba phần (Hình 2.) Phần A là phần vỏ xanh bên ngoài có màu xanh lục đến xanh đậm.
Phần B là tế bào biểu bì bên trong lá chứa chất nhay màu vàng sậm chứa rất nhiều hợp chất Aloin A, B và Anthraquinone. 2 Cấu tạo lá nha đam Phần C là phần mô mềm bên trong, phần chính của lá, trong suốt như thạch, mềm, không đắng gọi là gel hay chất nhay [1], chứa nhiều nước là nguồn cung cấp cho cây dé tồn tại trong thời gian dài hạn hán. Đây là bộ phận được sử dụng rộng rãi nhất cho các mục đích chữa bệnh [3]. Cây nở hoa vao tháng 9 — 11, cụm hoa cao đên 1 mét, ở trên mang một chùm hoa màu vàng hoặc đỏ, hoặc màu vàng lục nhạt, mọc thành chùm đài, hình ống, lúc đầu mọc đứng, sau rũ xuống dai 3 — 4 cm [2].
3 Hoa của cây nha đam Quả thuộc loại quả nang, hình trứng thuôn, lúc đầu có màu xanh khi gia chuyén sang mau vàng chứa nhiều hạt, hat có kích thước rat nhỏ [4].2 Phan bố Hiện nay, cây nha đam phân bố rộng khắp các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới [5]. Chúng được tìm thấy hầu như khắp lục địa Châu Phi ở phía nam sa mạc Sahara, bán đảo A Rập và một số dao ở An Độ Dương. Tại Việt Nam, nha đam được trồng phổ biến ở các vùng Nam Trung Bộ tại Phan Thiết, Phan Rang, Phan Rí thuộc Bình Thuận và Ninh Thuận (chịu han hán và chịu khô nóng) va các tinh Miền Tây [6]. Thành phan hóa học Bảng 2.
1 Cac hợp chất hóa học có trong nha đam [7], [5] Loại Các hợp chất Alom/Barb-alom, isobarba-aloin, aloe-emodin, Anthraquinones emodin, aloetic acid, ester của cinnamic acid, anthranol, chrysophanic acid, resistannol anthracene, ethereal oil Mannan tinh khiét, mannan acetyl hoa, lucomannan acetyl hóa, glucogalactomannan, galactan Carbohydrates h a > 6 WCOŠ > & ? hop chat pectic, arabinogalactan, galactoglucoarabinomannan, galactogalacturan, xylan Cyclo-oxygenase, oxidase, amylase, catalase, Enzymes : : ; lipase, alkaline- phospahatase, carboxy-peptidase — Calcium, Sodium, Chlorine, Manganese, Zinc, Hop chat vô cơ Chromium, Copper, Magnesium, Iron Alanine, arginine, aspartic acid, acid glutamic, Acid amin thiét yéu va glycine, histidine, hydroxyproline, isoleucine, leucine, không thiết yếu lysine, methionine, proline, threonine, tyrosine, valine, phenylalanine Monosaccharides, Mannose, glucose, L-rhamnose, aldopentose, Polysaccharides galactose, xylose, cellulose, arabinose, acemannan ¬ BI, B2, Bó, A-Tocopherol(E), B—Carotene(A), "OHHUHUDIG Choline, Folic acid, Ascorbic acid(C) Arachidonic acid, y-linolenic acid, kali sorbat, Cie hợp chất kite steroids (campestrol, cholesterol, B-sitosterol), triglicerides, triterpenoid, gibberillin, lignins, salicylic acid, uric acid Nha đam là một loại cây độc đáo, có nhiều hợp chất hóa học phong phú. Thành phần hóa học của cây nha đam khác nhau, tùy thuộc vao loài, khí hậu và điều kiện trồng trọt. Nha đam hiện nay được cho là có chứa 75 thành phần dinh dưỡng và 200 hợp chất khác nhau [3]. Nhóm Vitamin: nha đam gồm rất nhiều Vitamin đáng ké như A, E, B1, B5, Bó, B12, folic acid, C.
Trong nha đam còn chứa nhiều loại chất chống oxy hóa quan trong có khả năng dé kháng lại sự tự phân hủy và suy thoái tế bao đo các gốc tự đo gây ra [1]. Nhóm chất khoáng: nha đam chứa các loại chất khoáng cần thiết cho cơ thé như magnesium, manganese, kẽm, đông, chromium, calcium, sodium, potassium. Nhóm axit amin: nha đam đã chứa đến 20 loại axit amin cần thiết cho co thé của con người dé tạo thành protein. Điều quan trong hơn cả là có 8 loại axit amin mà cơ thé của con người không thể tự tổng hợp được.
Nhóm polysaccharide: Polysaccharide chiếm nhiều nhất trong tế bào nhu mô lá nha đam khoảng 55% [7]. Nó cũng là nguồn cung cấp năng lượng chính, chịu trách nhiệm cho phần lớn các hoạt tính sinh học của nha đam [7]. Acemannan và glucomannan được coi là hai thành phần chức năng chính của lô hội. Acemannan được cau tạo bởi một chuỗi dai của mannose được acetyl hóa tai vị trí liên kết B-(1,4).
Glucomannan chứa các chuỗi j-(1—>4)-D-manose và B-(1—4)-D-glucose được sắp xếp ngẫu nhiên.