NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP MÀNG POLYMER PHÂN HỦY SINH HỌC KẾT HỢP HẠT NANO BẠC CHO ỨNG DỤNG BẢO QUẢN THỰC PHẨM

• Tác giả: Trần Phi Hùng
• Người hướng dẫn: TS. Trần Thị Nhung
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Tổng Hợp Màng Polymer Phân Hủy Sinh Học Kết Hợp Hạt Nano Bạc Cho Ứng Dụng Bảo Quản Thực Phẩm
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
• TÓM TẮT KHÓA LUẬN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tổng quan về vật liệu nano kim loại
• 1.1.1. Giới thiệu chung
• 1.1.2. Đặc điểm tính chất
• 1.1.2.1. Hiệu ứng bề mặt
• 1.1.2.2. Hiệu ứng kích thước
• 1.1.2.3. Hiệu ứng cộng hưởng bề mặt
• 1.1.3. Ứng dụng
• 1.2. Tổng hợp vật liệu nano kim loại
• 1.3. Tổng quan về tình hình nghiên cứu và ứng dụng của hạt nano bạc
• 1.4. Tổng quát về màng polymer phân hủy sinh học
• 1.4.1. Tình hình nghiên cứu về màng polymer phân hủy sinh học
• 1.4.2. Tính chất của màng polymer phân hủy sinh học
• 1.4.3. Các polymer cho màng nhựa phân hủy sinh học
• 1.4.4. Ứng dụng của màng polymer phân hủy sinh học
• 1.5. Tổng quan về vi khuẩn E.
• 1.5.1. Các phương pháp diệt khuẩn E.
• 1.5.2. Cơ chế kháng khuẩn của hạt nano bạc
• 1.6. Liên hệ đề tài
• 2. CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM
• 2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị
• 2.2. Dụng cụ và thiết bị
• 2.3. Quy trình chuẩn bị và tổng hợp vật liệu
• 2.3.1. Chuẩn bị dụng cụ và hóa chất
• 2.3.2. Quy trình tổng hợp vật liệu
• 2.4. Các phương pháp khảo sát tính chất màng
• 2.4.1. Phương pháp đo phổ hấp thu tử ngoại khả kiến UV – Vis
• 2.4.2. Phương pháp đo độ truyền quang
• 2.4.3. Phương pháp đo độ hút nước và độ tan
• 2.4.4. Phương pháp đo độ bền kéo và độ giãn dài
• 2.4.5. Phương pháp đo góc thấm ướt
• 2.5. Các phương pháp phân tích
• 2.5.1. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM
• 2.5.2. Phương pháp phân tích quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)
• 2.5.3. Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
• 2.5.4. Phương pháp phân tích nhiệt trọng lượng TGA
• 2.6. Khả năng kháng khuẩn
• 2.6.1. Phương pháp đo vòng tròn kháng khuẩn
• 2.6.2. Phương pháp đo đường cong sinh trưởng
• 2.6.3. Phương pháp trải đĩa vi khuẩn
• 2.7. Khả năng bảo quản thực phẩm
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN
• 3.1. Tổng hợp hạt nano bạc AgNPs
• 3.2. Chế tạo màng polymer phân hủy sinh học PVA/CS/Ag
• 3.3. Hình ảnh bề mặt – Kết quả SEM
• 3.4. Độ truyền qua của màng – Phổ hấp thu UV – Vis
• 3.5. Thành phần hóa học – kết quả phổ dao động phân tử FTIR
• 3.6. Độ bền kéo và độ giãn dài
• 3.7. Độ hút nước và độ tan
• 3.8. Góc thấm ướt của màng
• 3.9. Độ bền nhiệt của màng – Phân tích nhiệt khối lượng TGA
• 3.10. Khảo sát khả năng diệt khuẩn và ngăn chặn vi khuẩn
• 3.10.1. Phương pháp đo vòng tròn ngăn chặn vi khuẩn
• 3.10.2. Phương pháp đo đường cong tăng trưởng
• 3.10.3. Phương pháp trải đĩa
• 3.11. Khảo sát khả năng bảo quản thực phẩm
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu màng polymer phân hủy sinh học

Nghiên cứu màng polymer phân hủy sinh học kết hợp nano bạc đang thu hút sự chú ý trong lĩnh vực bảo quản thực phẩm. Màng polymer không chỉ thân thiện với môi trường mà còn có khả năng kháng khuẩn vượt trội. Việc sử dụng hạt nano bạc trong màng polymer giúp tăng cường khả năng bảo quản thực phẩm, giảm thiểu sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh hiện nay khi mà nhu cầu bảo quản thực phẩm an toàn và hiệu quả ngày càng cao.

1.1. Đặc điểm của màng polymer phân hủy sinh học

Màng polymer phân hủy sinh học được tạo ra từ các nguyên liệu tự nhiên như chitosan và polyvinyl alcohol (PVA). Chúng có khả năng phân hủy trong môi trường tự nhiên, giảm thiểu ô nhiễm. Đặc biệt, chitosan có tính kháng khuẩn tự nhiên, giúp bảo quản thực phẩm hiệu quả.

1.2. Vai trò của nano bạc trong bảo quản thực phẩm

Hạt nano bạc được biết đến với khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ. Khi kết hợp với màng polymer, chúng tạo ra một lớp bảo vệ hiệu quả, ngăn chặn sự phát triển của vi khuẩn gây hại. Điều này giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm mà không làm ảnh hưởng đến chất lượng.

II. Thách thức trong việc phát triển màng polymer bảo quản thực phẩm

Mặc dù màng polymer phân hủy sinh học kết hợp nano bạc có nhiều ưu điểm, nhưng vẫn tồn tại một số thách thức trong quá trình phát triển và ứng dụng. Các vấn đề như chi phí sản xuất, khả năng tương thích với thực phẩm và độ bền của màng cần được nghiên cứu kỹ lưỡng. Việc tối ưu hóa các yếu tố này sẽ quyết định sự thành công của sản phẩm trên thị trường.

2.1. Chi phí sản xuất màng polymer

Chi phí sản xuất màng polymer phân hủy sinh học thường cao hơn so với các loại bao bì nhựa truyền thống. Điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Cần nghiên cứu các phương pháp sản xuất hiệu quả hơn để giảm chi phí.

2.2. Độ bền và tính ổn định của màng

Độ bền của màng polymer là một yếu tố quan trọng trong việc bảo quản thực phẩm. Màng cần phải đủ chắc chắn để chịu được các tác động từ môi trường mà không bị hư hỏng. Nghiên cứu cần tập trung vào việc cải thiện tính bền vững của màng trong quá trình sử dụng.

III. Phương pháp tổng hợp màng polymer kết hợp nano bạc

Quá trình tổng hợp màng polymer phân hủy sinh học kết hợp nano bạc bao gồm nhiều bước quan trọng. Các phương pháp như khử hóa học và phân tán hạt nano bạc vào màng polymer là những kỹ thuật chính được sử dụng. Việc tối ưu hóa quy trình tổng hợp sẽ giúp nâng cao chất lượng và hiệu quả của màng.

3.1. Quy trình tổng hợp hạt nano bạc

Hạt nano bạc được tổng hợp thông qua phương pháp khử hóa học, cho phép kiểm soát kích thước và hình dạng của hạt. Kích thước hạt nano bạc thường dao động từ 2 đến 20 nm, ảnh hưởng đến tính chất kháng khuẩn của màng.

3.2. Kỹ thuật phân tán hạt nano vào màng

Sau khi tổng hợp, hạt nano bạc được phân tán vào màng polymer. Kỹ thuật này cần được tối ưu hóa để đảm bảo hạt nano phân bố đồng đều trong màng, từ đó nâng cao hiệu quả kháng khuẩn và bảo quản thực phẩm.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Nghiên cứu cho thấy màng polymer phân hủy sinh học kết hợp nano bạc có khả năng kháng khuẩn tốt và hiệu quả trong việc bảo quản thực phẩm. Các thử nghiệm cho thấy màng này có thể kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm tươi sống, giảm thiểu sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc. Điều này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong ngành thực phẩm.

4.1. Khả năng kháng khuẩn của màng

Kết quả thử nghiệm cho thấy màng polymer có khả năng diệt khuẩn cao, với hiệu suất kháng khuẩn tỉ lệ thuận với hàm lượng hạt nano bạc. Điều này chứng tỏ tính hiệu quả của việc kết hợp nano bạc vào màng polymer.

4.2. Ứng dụng trong bảo quản thực phẩm

Màng polymer phân hủy sinh học kết hợp nano bạc đã được thử nghiệm trên nhiều loại thực phẩm, cho thấy khả năng bảo quản tốt trong điều kiện chiếu tia UV. Điều này giúp bảo vệ chất lượng thực phẩm, giảm thiểu lãng phí và ô nhiễm môi trường.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu màng polymer phân hủy sinh học kết hợp nano bạc mở ra nhiều triển vọng trong việc phát triển các sản phẩm bao bì thân thiện với môi trường. Với khả năng kháng khuẩn và bảo quản thực phẩm hiệu quả, sản phẩm này có thể thay thế các loại bao bì nhựa truyền thống. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều giá trị cho ngành thực phẩm và bảo vệ môi trường.

5.1. Tiềm năng phát triển sản phẩm

Sản phẩm màng polymer phân hủy sinh học kết hợp nano bạc có tiềm năng lớn trong việc thay thế bao bì nhựa truyền thống. Nhu cầu về sản phẩm thân thiện với môi trường ngày càng tăng, tạo cơ hội cho sản phẩm này phát triển.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo cần tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và cải thiện tính chất của màng. Việc nghiên cứu thêm về các loại polymer khác cũng có thể mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực bảo quản thực phẩm.