Đặt vấn đề Hầu hết vật liệu composite được tổng hợp bằng cách sử dụng các thành phần có nguồn gốc từ dầu mỏ và chúng không có khả năng phân hủy. Nhận thức của người tiêu dùng về tác dụng phụ của chất bảo quản hóa học đã làm tăng nhu cầu về công nghệ bảo quản tự nhiên. Sử dụng các chất tự nhiên, đã được coi là một giải pháp thay thế xanh và khả thi cho các kỹ thuật bảo quản thông thường hiện nay. Do đó, nghiên cứu các vật liệu mới có khả năng phân hủy, thân thiện với môi trường thay thế các vật liệu truyền thống là thách thức lớn cho môi trường cũng như là nhu cầu cấp thiết.
Trong đó nguồn nguyên liệu tự nhiên được chú ý nhiều hơn cả, làm cơ sở cho tính an toàn của vật liệu composite thường được sử dụng: polyvinyl alcohol (PVA)/chitosan (Pereira, de Arruda, and Stefani 2015), BC/tinh bột/chitosan (Abral et al. 2021), chitosan/tinh bột (Silva-Pereira et al.Bên cạnh độ bền kéo, độ âm mang,., còn quan tâm đến tính cảm quan, mức độ thể hiện chất lượng của thực phẩm, ví dụ: độ tươi, độ chín hoặc thời gian bảo quản. Bacterial Cellulose (BC) là loại cellulose được sản xuất bởi vi khuẩn Acetobacter Xylinum từ quá trình polymer hóa các phân tử glucose thành chuỗi j- 1,4-glucane. Với các ưu điểm về độ tinh khiết cao, độ bền cơ học lớn, va khả năng phân hủy sinh học và ứng dụng đa dạng trong nhiều lĩnh vực.
Polyvinyl alcohol (PVA) là một loại polymer tông hợp (sản phâm thuỷ phân cua polyvinyl acetate) cũng có khả năng phân huỷ sinh hoc và đã được sử dụng lam polymer nền cho nhiều vật liệu với tinh bột, glycerol vì có tính tương hợp cao, khả năng phân hủy sinh học. Sử dụng acid citric và glyxerol giúp những thay đổi về hình thái và cấu trúc, tao cross-linking với nhóm hydroxyl của pva, tăng tính chất cơ học của màng và độ ồn định tốt hon, tính thâm hơi nước và mau sắc, cũng như độ bền của mang trong nước. Anthocyanins (ATH) có nguồn sốc tự nhiên, không độc hại, hòa tan trong nước va dung môi, có mau tím, xanh lam va đỏ ở thực vật hoặc hoa qua. Hàm lượng khác nhau ở mỗi loại.
Sự biến đổi cấu trúc của Anthocyanins dẫn đến sự thay đôi màu sắc trong môi trường độ pH khác nhau và đó cũng là tính chất của chất chỉ thị pH. Curcumin (CUR) như một chất chống oxy hóa tự nhiên gần đây đã được nghiên cứu và chứng minh hiệu quả trong việc khử nhiễm và trì hoãn sự hư hong(Seidi Damyeh et al. Trên cơ sở phối trộn Bacterial Cellulose (BC) được tổng hop từ vi khuan Acetobacter Xylinum với Polyvinyl Alcohol tạo mang composite, ta kết hợp với chất chỉ thị pH an toàn cho thực phẩm để nhận biết độ tươi sống của thịt và khi bé sung thêm Curcumin tác dụng chống oxy hóa, làm chậm hoặc ngăn chặn quá trình oxy hóa dé tăng hiệu qua bao quản chuôi xiêm. Mục đích đề tài Khảo sát tỉ lệ phối trộn của PVA/BC.
Sử dụng phương pháp đo quang phổ UV-VIS được Amax của cao chiết trong dung dịch đệm pH từ 3 đến 10 cho thấy sự đổi màu của Anthocyanins trong môi trường pH thay đổi từ acid đến base là do thay đối hàm lượng và số đồng phân của nó. Bồ sung cao chiết hoa đậu biếc để tạo màng chỉ thị pH, đánh giá độ ồn định mau mang chỉ thị. Xác định khả năng bắt gốc tự do bằng phản ứng với 2,2'-diphenyl-1- picrylhydrazyl (DPPH) của Curcumin để tạo mang composite có tác dụng tương tự. Bồ sung Curcummin tăng kháng khuẩn tao mang.
Xác định tính chất cơ lý, khả năng phân hủy sinh học của màng. Sử dụng kính hién vi điện tử quét (SEM) dé đánh giá hình thái, độ đồng đều và kích thước sợi sau xử lý. Sử dụng phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) xác nhận sự hiện diện của các nhóm chức hữu cơ và liên kết hóa học tồn tại trên màng composite. Đồng thời chứng minh BC trong PVA cũng đóng vai trò như là một chất đóng rắn thông qua quang phổ FTIR.
Ứng dụng chỉ thị thịt và bảo quản chuối xiêm. Nội dung của đề tài - Khao sát nguyên liệu đầu vào: xác định độ 4m, độ tro, pH. - Trích ly dịch chiết từ hoa đậu biếc, hóa cao và xác định độ âm, hiệu suất. - Phan tích khoảng phô hấp thụ phân tử UV-VIS 500-700 nm của cao chiết.
- Khảo sát khả năng bắt gốc tự do của Curcumin. - Khảo sát tỷ lệ phối trộn PVA/BC. - Khảo sát tỷ lệ cao chiết hoa đậu biếc bổ sung vào màng PVA/BC. - Khảo sát tỷ lệ phối trộn Curcumin vào màng PVA/BC.
- Khao sát tính chất cơ lý, độ âm, độ tan khả năng phân hủy sinh học của mang. - Phan tích quang phổ FTIR ghi nhận các dao động đặc trưng của các liên kết hóa học giữa các nguyên tử có trong màng composite tối ưu. - Phân tích đặc trưng về hình thái bề mặt của màng composite tối ưu bằng phương phápkính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscope — SEM). - Ung dung mang composite.
Y nghĩa khoa học và thực tiễn Sự thay đổi độ pH thường được coi là một chỉ số để xác định sự phát triển của vi khuẩn. Dựa vào phương pháp chỉ thị pH giúp đánh giá chất lượng thịt ít tốn kém thời gian và chi phí hơn phương pháp truyền thống khác như Kjeldahl, hay những thay đổi trong quá trình hư hỏng thực phẩm sản xuất carbon oxide, amoniac mà cũng có thể cung cấp kết quả tương đối chính xác. Theo Fletcher và cộng sự (2018) tăng trưởng vi sinh vật đối với cá và thịt đã giải phóng các amin dé bay hơi ở nồng độ đủ cao dẫn đến tăng pH sau đó sự thay đổi màu sắc của chat màu theo pH đề nhận biết độ tươi của thực phẩm tươi sống (Bridget Fletcher, Keegan Mullane, 2022). Có thé nói polymer sinh học được xem là hướng đi mới có nhiều ứng dụng đa dạng trong thực phẩm như: tăng giá trị dinh dưỡng, cải thiện mùi vị và mau sắc của sản phẩm, bảo quản thực phẩm, lương thực làm thay đổi cấu trúc thực phẩm theo nhu cầu con người.
Ngoài ra, thực trạng vấn đề bảo quản trái cây ở Việt Nam hiện nay chỉ có một số doanh nghiệp lớn và các siêu thị có phương thức tồn trữ trái cây ở nhiệt độ lạnh. Còn lại, đa số các vựa thu mua trái cây cũng như nông dân đều thu hoạch và 3 bán trái cây theo tập quán, không chú trọng tới công tác bảo quản sau thu hoạch. Tình trạng sử dụng hóa chất rẻ tiền không nguồn gốc, các chất độc như thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ, thuốc kích thích tăng trưởng pha trộn vô tội vạ, liều lượng tùy ý làm bùng phát các vụ ngộ độc thực phẩm, ảnh hưởng lớn tới sức khỏe con người. Dé giảm thiểu các nguy hai do hóa chất gây ra, ngày nay khoa học đang hướng tới các kỹ thuật bảo quản ít tác động trực tiếp tới rau quả như sử dụng các loại bao bì, các kỹ thuật bao gói.
Xu hướng sử dụng các chế phẩm màng sinh học từ tự nhiên không gây ảnh hưởng tới sức khỏe con người vừa tiện dụng, tạo độ bóng cho trái, giữ âm, giảm khả năng thoát hơi nước và giảm cường độ hô hấp, duy trì trái tươi lâu hơn, kéo đài thời gian bảo quản và giữ được chất lượng trái là một trong những phương pháp bảo quản được khuyến khích nghiên cứu và áp dụng. CHƯƠNG 2: TÔNG QUAN 2. Tổng quan về mang sinh học ứng dụng màng chỉ thị pH Màng chỉ thị pH được tạo ra từ hai thành phần quan trọng là: nền polymer đóng vai trò làm khung màng và chất chỉ thị độ nhạy cao với sự thay đổi pH (Golasz, Silva, and Silva 2013). Các nền polymer có thé được chia thành ba loại chính tùy thuộc vào nguồn gốc và phương pháp sản xuất của chúng: e Nguôn gốc sinh khối: polysaccharid (như cellulose, tinh bột, chitosan) hoặc protein (như collagen, casein, gluten).
e Nguôn gốc monome phân hiy sinh hoc: PVA (Abdullah et al. 2017), caroxymethyl cellulose (CMC)/PVA (Youssef et al. 2019), axit polylactic (PLA), polyethylene teraphthalate (Pacquit et al. e Nguôn gốc vi sinh vật: polyhydroxyalkanoat (PHA), _ bacterial cellulose(BC) (Ludwicka, Kaczmarek, and Bialkowska 2020), pullulan, curdlan, xanthan.
Một số nghiên cứu anthocyanins chiết xuất từ loại thực vật làm chất chỉ thị pH tự nhiên sẽ hiệu quả và an toàn hơn. Nó giúp màng chỉ thị luôn đảm bảo độ nhạy cao, khoảng thời gian thay đôi theo pH ngắn, có thể trở lại màu gốc sau khi loại bỏ các tác nhân làm thay đổi pH. ( Majri-grant, Uttarakhand, India et al. 2018) Dung dich chất màu anthocyanin có khả năng chi thị pH từ 1 đến 12, cho màu thay đối từ màu đỏ đến tím rồi tím rồi xanh ánh vàng.
Phổ hấp thụ nguyên tử UV-Vis của dung dịch chất màu ở các pH khác nhau cho thấy vùng hồng ngoại khi giá trị pH tăng lên có sự dịch chuyên của bước sóng hấp thụ cực đại, chứng tỏ cầu trúc phân tử anthocyanin đã bị biến đổi. Cac polymer nhuộm màu được chứng minh có khả năng phát hiện sự biến chất của thịt cá thông qua sự thay đổi màu sắc. Vật liệu nhuộm bằng chất màu anthocyanin chiết từ hoa đậu biếc có thé ứng dụng như một mảng chỉ thị pH đề nhận biết sự biến chất của thực phẩm. Tong quan về màng bảo quản nông sản trên nên polymer Tương tự mang polymer sinh học bao quản được tạo ra từ hai thành phan quan trọng là: nền polymer đóng vai trò làm khung màng và chất chống oxy hóa.
Nghiên cứu kết hợp polymer sinh học với chất có hoạt tính sinh học tự nhiên có tính kháng khuẩn, kháng oxy hóa chủ yếu thuộc nhóm polyphenol thân thiện môi trường, đảm bảo chất lượng vệ sinh thực phẩm, nâng cao giá trị nông sản. Phương pháp tạo mang composite: Với một số thay đổi (Torres Vargas, Galeano Loaiza, and Gonzalez 2021): sợi cellulose tổng hợp tôn tại dưới dang huyền phù trong nước, sau đó phân tán vào polyme nền PVA trong 24h, rồi bằng phương pháp say trong tủ say ở nhiệt độ 45°C trong 48 giờ đề loại bỏ hoàn toàn nước trong BC âm. Về cơ bản tạo mảng gôm các bước phôi trộn, đô khuôn màng, bay hơi và các bước xử lý dé tạo thành sản pham mang bọc hoàn chinh(Xu et al. Sự bay hơi nước hình thành mảng: Giai đoạn 1: từ bề mặt nước bốc hơi, nồng độ vật chất tăng lên, các hạt BC dịch gần nhau, hướng từ biên vào tâm dưới tác dụng của dòng môi trường phân tán sắp xếp lại thành lớp đơn hạt mật độ đặc.
Giai đoạn 2: nước nằm giữa các hạt tiếp tục bốc hơi. Các hạt tiếp xúc nhiều hơn và bị biến dạng.