Đề Tài Nghiên Cứu Tạo Màng Sinh Học Từ Chitosan Kết Hợp Với Dịch Chiết Lá Diếp Cá

Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu tốt nghiệp công nghệ hóa học và thực phẩm nghiên cứu tạo màng sinh học từ chitosan kết hợp với dịch, vận dụng lý thuyết vào thực tế, đề xuất giải

• Tác giả: Trần Thị Thủy Tiên
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Bảo Việt
• Trường học: Trường Đại Học Nông Lâm
• Chuyên ngành: Công Nghệ Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Tạo Màng Sinh Học Từ Chitosan Kết Hợp Với Dịch Chiết Lá Diếp Cá
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP HCM

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM TẠ
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• MỤC LỤC
• DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH
• DANH SÁCH CÁC BẢNG
• 1. CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Tổng quan đề tài nghiên cứu
• 1.2. Mục đích nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Nội dung nghiên cứu
• 1.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN
• 2.1. Tổng quan về rau diếp cá
• 2.2. Nguồn gốc xuất xứ
• 2.3. Đặc điểm
• 2.4. Tác dụng dược lý
• 2.5. Thành phần hóa học
• 2.6. Giới thiệu chung về polyphenol
• 3. CHƯƠNG 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
• 3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 3.2. Nguyên vật liệu trong nghiên cứu
• 3.3. Thiết bị dùng trong nghiên cứu
• 3.4. Hóa chất dùng trong nghiên cứu
• 3.5. Phương pháp đo độ ẩm của nguyên liệu
• 3.6. Phương pháp xác định tổng hàm lượng polyphenol
• 3.7. Phương pháp xác định tổng hàm lượng flavonoid
• 3.8. Phương pháp xác định hàm lượng chlorophyll
• 3.9. Phương pháp xác định hoạt tính chống oxy hóa ABTS
• 3.10. Phương pháp phân tích phổ FTIR
• 3.11. Phương pháp đo đặc tính cơ lý màng
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Kết quả phân tích độ ẩm của nguyên liệu
• 4.2. Kết quả đo độ tro của nguyên liệu
• 4.3. Kết quả tổng hàm lượng polyphenol và flavonoid trong dịch chiết lá diếp cá được trích ly bằng dung môi DES
• 4.4. Hàm lượng TPC và TFC được trích ly bằng dung môi DES có hỗ trợ siêu âm
• 4.5. Hàm lượng TPC và TFC được trích ly bằng phương pháp tách chiết hệ hai pha lỏng (ATPS) kết hợp với dung môi DES
• 4.6. Kết quả đánh giá khả năng kháng oxy hóa ABTS trong dịch chiết lá diếp cá được trích ly bằng dung môi DES
• 4.7. Kết quả phân tích phổ FTIR trước và sau tinh sạch của dịch chiết lá diếp cá được trích ly bằng dung môi DES
• 4.8. Kết quả xác định tính chất của màng chitosan kết hợp với dịch chiết
• 4.9. Kiểm tra độ bền kéo (TS) của màng
• 4.10. Kết quả soi kính hiển vi quang học (PLM)
• 4.11. Kết quả xác định hoạt tính kháng oxy hóa của màng
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH SÁCH CÁC HÌNH
• DANH SÁCH CÁC BẢNG

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu tạo màng sinh học từ chitosan

Nghiên cứu về màng sinh học từ chitosan kết hợp với dịch chiết lá diếp cá đang thu hút sự chú ý trong lĩnh vực công nghệ sinh học. Chitosan, một polysaccharide tự nhiên, được biết đến với nhiều ứng dụng trong y học và thực phẩm. Việc kết hợp với dịch chiết lá diếp cá, chứa nhiều polyphenol và flavonoid, hứa hẹn tạo ra sản phẩm có tính năng vượt trội. Nghiên cứu này không chỉ giúp bảo quản thực phẩm mà còn nâng cao giá trị dinh dưỡng và an toàn cho sức khỏe.

1.1. Tầm quan trọng của chitosan trong công nghệ sinh học

Chitosan được chiết xuất từ vỏ tôm, cua và có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm. Nó được sử dụng rộng rãi trong sản xuất màng sinh học nhờ vào tính chất sinh học và khả năng phân hủy sinh học. Nghiên cứu cho thấy chitosan có thể cải thiện độ bền và tính năng của màng khi kết hợp với các hợp chất tự nhiên khác.

1.2. Lợi ích của dịch chiết lá diếp cá trong sản xuất màng

Dịch chiết lá diếp cá chứa nhiều polyphenol và flavonoid, có khả năng chống oxy hóa mạnh mẽ. Việc sử dụng dịch chiết này không chỉ giúp tăng cường tính năng kháng khuẩn cho màng mà còn cải thiện khả năng bảo quản thực phẩm. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng màng sinh học từ chitosan và dịch chiết diếp cá có thể kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm.

II. Vấn đề và thách thức trong nghiên cứu màng sinh học

Mặc dù có nhiều lợi ích, việc phát triển màng sinh học từ chitosan và dịch chiết lá diếp cá cũng gặp phải một số thách thức. Một trong những vấn đề chính là khả năng hòa tan và tương tác giữa chitosan và các hợp chất trong dịch chiết. Ngoài ra, việc tối ưu hóa quy trình chiết xuất và tinh sạch cũng là một thách thức lớn.

2.1. Khó khăn trong quá trình chiết xuất polyphenol

Quá trình chiết xuất polyphenol từ lá diếp cá bằng dung môi DES có thể gặp khó khăn do tính chất của các hợp chất này. Nghiên cứu cần tìm ra phương pháp tối ưu để tăng hiệu suất chiết xuất mà không làm mất đi hoạt tính sinh học của polyphenol.

2.2. Tương tác giữa chitosan và dịch chiết

Tương tác giữa chitosan và dịch chiết lá diếp cá có thể ảnh hưởng đến tính chất của màng sinh học. Cần nghiên cứu kỹ lưỡng để đảm bảo rằng các hợp chất trong dịch chiết không làm giảm hiệu quả của chitosan trong việc tạo màng.

III. Phương pháp nghiên cứu tạo màng sinh học hiệu quả

Để tạo ra màng sinh học từ chitosan và dịch chiết lá diếp cá, nghiên cứu đã áp dụng nhiều phương pháp khác nhau. Các phương pháp này bao gồm chiết xuất bằng dung môi DES, tinh sạch bằng hệ ATPS và khảo sát tính chất của màng. Mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

3.1. Phương pháp chiết xuất bằng dung môi DES

Chiết xuất bằng dung môi DES đã cho thấy hiệu quả cao trong việc thu nhận polyphenol từ lá diếp cá. Phương pháp này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn bảo toàn được hoạt tính sinh học của các hợp chất chiết xuất.

3.2. Tinh sạch dịch chiết bằng hệ ATPS

Hệ ATPS giúp loại bỏ các tạp chất không mong muốn trong dịch chiết, nâng cao độ tinh khiết của polyphenol. Kết quả cho thấy rằng việc tinh sạch này góp phần cải thiện khả năng kháng oxy hóa của màng sinh học.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng màng sinh học từ chitosan kết hợp với dịch chiết lá diếp cá có khả năng kháng oxy hóa tốt hơn so với màng chitosan thông thường. Kết quả này mở ra nhiều cơ hội ứng dụng trong ngành thực phẩm và dược phẩm, đặc biệt là trong việc bảo quản thực phẩm và phát triển sản phẩm mới.

4.1. Khả năng kháng oxy hóa của màng sinh học

Màng sinh học từ chitosan và dịch chiết lá diếp cá cho thấy khả năng kháng oxy hóa vượt trội. Các thử nghiệm cho thấy màng này có thể bảo vệ thực phẩm khỏi sự oxy hóa, kéo dài thời gian bảo quản mà không làm giảm chất lượng sản phẩm.

4.2. Ứng dụng trong ngành thực phẩm

Màng sinh học này có thể được ứng dụng rộng rãi trong ngành thực phẩm như bao bì thực phẩm, giúp bảo quản thực phẩm tươi lâu hơn. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu lãng phí thực phẩm mà còn bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

V. Kết luận và tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu về màng sinh học từ chitosan và dịch chiết lá diếp cá đã mở ra nhiều hướng đi mới trong công nghệ sinh học. Kết quả cho thấy tiềm năng lớn trong việc phát triển các sản phẩm an toàn và hiệu quả cho sức khỏe. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn hơn nữa.

5.1. Tiềm năng phát triển sản phẩm mới

Với những kết quả đạt được, nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển các sản phẩm mới từ màng sinh học này, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường về sản phẩm an toàn và thân thiện với môi trường.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo

Các nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất màng sinh học, cũng như khảo sát thêm về các loại dịch chiết khác có thể kết hợp với chitosan để nâng cao tính năng của màng.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong ngành công nghiệp bao bì và bảo quản thực phẩm, việc sử dụng các loại màng polymer tổng hợp có nguồn gốc từ dầu mỏ (như PE, PP, PS, PVC) đang gây ra những thách thức lớn về môi trường do thời gian phân hủy kéo dài, dẫn đến tình trạng "ô nhiễm trắng". Bên cạnh đó, nguy cơ thôi nhiễm các phân tử monomer hoặc chất phụ gia hóa học từ bao bì nhựa vào thực phẩm cũng ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người tiêu dùng. Nhằm giải quyết vấn đề này, xu hướng nghiên cứu vật liệu màng bao sinh học có khả năng tự phân hủy, có nguồn gốc từ polymer tự nhiên (chitosan) kết hợp các hoạt chất chống oxy hóa tự nhiên đang nhận được sự quan tâm lớn.

Việt Nam có nguồn dược liệu phong phú với hơn 3.200 loài cây thuốc. Trong đó, rau diếp cá (Houttuynia cordata Thunb) là loại thực vật phổ biến, chứa hàm lượng cao các hợp chất polyphenol và flavonoid (như quercetin, quercitrin, rutin) có hoạt tính kháng oxy hóa, kháng khuẩn và quét gốc tự do hiệu quả. Tuy nhiên, các kỹ thuật trích ly truyền thống thường sử dụng dung môi hữu cơ dễ bay hơi, độc hại và khó loại bỏ tạp chất chlorophyll. Đề tài này tập trung nghiên cứu ứng dụng dung môi eutectic sâu (Deep Eutectic Solvents - DES) kết hợp sóng siêu âm và kỹ thuật tinh sạch hệ hai pha nước (Aqueous Two-Phase System - ATPS) nhằm thu hồi polyphenol từ rau diếp cá, từ đó tạo màng sinh học chitosan có hoạt tính chống oxy hóa.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu chung của đề tài là đánh giá hàm lượng polyphenol trong dịch chiết lá diếp cá, xác định hoạt tính kháng oxy hóa và ứng dụng để chế tạo màng sinh học chitosan có bổ sung glycerol/dịch chiết polyphenol. Cụ thể, các nhiệm vụ nghiên cứu được phân chia thành 3 nội dung chính:

1. Nội dung 1: Đánh giá hiệu quả của quá trình trích ly polyphenol (TPC) và flavonoid (TFC) từ rau diếp cá sử dụng dung môi DES có sự hỗ trợ của sóng siêu âm.
2. Nội dung 2: Đánh giá hiệu quả tinh sạch của hệ hai pha nước (ATPS) lên dịch chiết lá diếp cá sau khi trích ly siêu âm (loại bỏ chlorophyll và thu hồi polyphenol).
3. Nội dung 3: Khảo sát quá trình tạo màng từ polyphenol trích ly kết hợp với chitosan; đánh giá độ bền kéo (Tensile Strength - TS), độ giãn dài kéo đứt, cấu trúc vi mô và hoạt tính kháng oxy hóa của màng.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Lá rau diếp cá tươi (Houttuynia cordata Thunb) thu mua tại chợ đầu mối Nông sản Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh; polymer sinh học chitosan; dung môi DES và hệ muối tạo pha.
• Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm Bộ môn Công nghệ Hóa học, Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh.
• Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai thực hiện từ tháng 09/2021 đến tháng 11/2022.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết và đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên cơ sở khoa học về trích ly xanh, phân tách lỏng - lỏng và hóa học polymer sinh học:

• Rau diếp cá (Houttuynia cordata Thunb): Thuộc họ Saururaceae, chứa các nhóm hoạt chất sinh học chính gồm polyphenol, flavonoid (quercitrin, quercetin-3-O-$\beta$-D-glucopyranoside), alkaloid và tinh dầu có khả năng dập tắt gốc tự do, ức chế phản ứng chuỗi oxy hóa lipid.
• Dung môi Eutectic sâu (DES): Hệ dung môi xanh loại III hình thành từ tương tác liên kết hydro giữa chất nhận liên kết hydro (HBA - Choline chloride) và chất cho liên kết hydro (HBD - Glycerol). Hệ dung môi này có độ bay hơi thấp, độ bền nhiệt cao, thân thiện môi trường và có thể phân hủy sinh học.
• Hệ hai pha nước (ATPS): Hệ tách chiết lỏng - lỏng hình thành khi kết hợp dung môi DES, muối vô cơ ($\text{K}_2\text{HPO}_4$) và nước vượt qua nồng độ đường cong binodal, cho phép phân tách chọn lọc polyphenol vào pha trên và giữ lại/loại bỏ chlorophyll cùng các tạp chất.
• Chitosan (CTS): Polysaccharide mạch thẳng tạo thành từ quá trình deacetyl hóa chitin (độ deacetyl hóa $\text{DDA} > 50%$), mang các nhóm chức $-\text{NH}_2$ và $-\text{OH}$, có khả năng tạo màng tốt, kháng khuẩn và tương thích sinh học.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Hệ thống phương pháp thực nghiệm được bố trí theo quy trình chuẩn hóa:

Nhóm phương pháp	Kỹ thuật / Thiết bị thực hiện	Mục đích và chỉ tiêu xác định
Xử lý nguyên liệu	Máy đo ẩm hồng ngoại Ohaus; Lò nung Carbolite (550 - 600°C)	Xác định độ ẩm và hàm lượng tro tổng của lá diếp cá
Trích ly hỗ trợ siêu âm	Bể siêu âm Skymen IP-010S 2L; Gia nhiệt khuấy từ Faithful SH4	Khảo sát 5 tỷ lệ mol Choline chloride:Glycerol (1:1 đến 1:5), tỷ lệ mẫu 1:10 (w/w), nhiệt độ 40°C, 30 phút
Tách chiết tinh sạch ATPS	Chuẩn độ điểm đám mây; Máy ly tâm Zenith Lab LC-04R	Dựng đường cong binodal $\text{DES-K}_2\text{HPO}_4$; khảo sát nồng độ muối (35 - 42,5%) và DES (22,5 - 30%)
Phân tích hóa lý	Đo quang phổ UV-Vis (ECM 11-UV) tại các bước sóng chuyên biệt	- Định lượng TPC: Phương pháp Folin-Ciocalteu (765 nm, tính theo mg GAE/g) - Định lượng TFC: Tạo phức với $\text{AlCl}_3/\text{CH}_3\text{COOK}$ (415 nm, tính theo mg QE/g) - Hàm lượng Chlorophyll: Đo tại bước sóng 645 nm
Đánh giá kháng oxy hóa	Phép thử bắt gốc tự do $\text{ABTS}^{\bullet+}$ (đo OD tại 734 nm)	Xác định phần trăm ức chế gốc tự do và giá trị $\text{IC}_{50}$, đối chứng với Acid ascorbic (Vitamin C)
Phân tích cấu trúc	Máy đo quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR)	Xác định sự thay đổi các nhóm chức hữu cơ trong dịch chiết trước và sau tinh sạch
Đánh giá cơ lý màng	Máy đo cấu trúc TA.XT Plus; Kính hiển vi quang học Leica DM2500P	Xác định độ bền kéo (TS), phần trăm độ giãn dài kéo đứt, độ thấm hơi nước và hình thái vi cấu trúc màng

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Mở đầu

Chương này trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu giảm thiểu rác thải nhựa không phân hủy và tìm kiếm nguồn chất bảo quản tự nhiên thay thế phụ gia tổng hợp. Tác giả xác định rõ mục đích nghiên cứu là trích ly polyphenol từ lá diếp cá bằng dung môi DES, tinh sạch bằng hệ ATPS và phối trộn vào màng chitosan (nồng độ 2% và 3%) nhằm tạo ra vật liệu màng bao sinh học có hoạt tính chống oxy hóa. Nhiệm vụ nghiên cứu được cụ thể hóa thành 3 nội dung thực nghiệm, giới hạn trong phạm vi phòng thí nghiệm từ tháng 09/2021 đến tháng 11/2022.

Chương 2: Tổng quan

Nội dung chương tổng quan hệ thống hóa tài liệu về 5 nhóm vấn đề chính:

1. Tổng quan về rau diếp cá (Houttuynia cordata): Đặc điểm thực vật học, thành phần hóa học (trong 100g lá có 91,5g nước, 2,8g đạm, 68mg vitamin C, 620µg beta-carotene), các nhóm polyphenol và flavonoid chính (quercitrin, quercetin-3-O-$\beta$-D-glucopyranoside) cùng hoạt tính sinh học kháng viêm, kháng virus và quét gốc tự do.
2. Dung môi Eutectic sâu (DES): Khái niệm, cơ chế hình thành liên kết hydro giữa HBA và HBD, phân loại 4 nhóm DES, các ưu điểm về chi phí, độ an toàn sinh học và khả năng hòa tan polyphenol vượt trội so với dung môi truyền thống.
3. Kỹ thuật hệ hai pha nước (ATPS): Cơ chế nhiệt động học hình thành pha (enthalpy hydrat hóa và entropy), nguyên tắc xây dựng đường cong binodal bằng phương pháp điểm mây, phân loại 5 hệ ATPS và ứng dụng kết hợp với DES trong tinh sạch hợp chất tự nhiên.
4. Cơ chế chống oxy hóa: Bản chất của các gốc tự do ($\text{OH}^{\bullet}$, $\text{O}_2^{\bullet-}$, $\text{ROO}^{\bullet}$), cơ chế cho electron/hydro của vòng phenolic để dập tắt phản ứng chuỗi oxy hóa.
5. Chitosan và màng sinh học: Cấu trúc phân tử chitin/chitosan, mức độ deacetyl hóa (DDA), tính chất lý-hóa-sinh học, khả năng tương tác tạo liên kết giữa nhóm $-\text{OH}/-\text{NH}_2$ của chitosan với polyphenol và chất hóa dẻo glycerol trong cấu trúc màng bao thực phẩm.

Chương 3: Vật liệu và phương pháp

Chương 3 mô tả chi tiết danh mục trang thiết bị, hóa chất tinh khiết và các quy trình thực nghiệm:

• Chuẩn bị DES: Trộn Choline chloride và Glycerol ở 5 tỷ lệ mol khác nhau (1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5), gia nhiệt ở 80°C và khuấy từ trong 60 phút để thu được chất lỏng đồng nhất, trong suốt.
• Quy trình trích ly: 5g lá tươi nghiền nhuyễn với DES (tỷ lệ 1:10 w/w, bổ sung 20% nước cất), trích ly siêu âm tại 40°C trong 30 phút, lọc bã và bảo quản dịch ở 4°C. Mẫu đối chứng sử dụng ethanol 99,8%.
• Quy trình tinh sạch ATPS: Xây dựng đường cong binodal $\text{DES-K}_2\text{HPO}_4-\text{H}_2\text{O}$; bố trí ma trận thí nghiệm 9 điểm khảo sát gồm nồng độ $\text{K}_2\text{HPO}_4$ (35%, 40%, 42,5%) và DES (22,5%, 25%, 30%); ủ lạnh để phân tách pha hoàn toàn, ly tâm thu hồi pha trên.
• Quy trình phân tích: Dựng đường chuẩn Acid Gallic (bước sóng 765 nm), đường chuẩn Quercetin (bước sóng 415 nm), đường chuẩn Chlorophyll (bước sóng 645 nm); quy trình ủ và đo gốc tự do $\text{ABTS}^{\bullet+}$ với chất chuẩn Acid ascorbic.
• Quy trình tạo màng và thử nghiệm: Hòa tan chitosan (2% và 3%) trong dung dịch acid acetic 1%, bổ sung glycerol và dịch chiết diếp cá (dịch thô DC, dịch trích DES, dịch tinh sạch ATPS-DES), đổ khuôn, sấy khô tạo màng, sau đó kiểm tra độ bền kéo (TS), độ giãn dài và quan sát hình thái dưới kính hiển vi quang học phân cực.

Lá diếp cá tươi (5g)
Nghiền với dung môi DES (ChCl:Glycerol 1:4, tỷ lệ 1:10 w/w, thêm 20% nước)
Hệ hai pha nước ATPS (Phối trộn K2HPO4 + DES + H2O, ủ lạnh, ly tâm)
Pha dưới (Giữ lại muối)    Giao diện pha (Chlorophyll)    Pha trên (Polyphenol/Flavonoid tinh sạch)

Chương 4: Kết quả và thảo luận

Tác giả trình bày các số liệu thực nghiệm thu được qua các giai đoạn nghiên cứu:

1. Đặc tính nguyên liệu ban đầu: Lá diếp cá tươi có độ ẩm trung bình cao và hàm lượng tro được xác định làm cơ sở tính toán nồng độ chất khô.
2. Hiệu quả trích ly TPC và TFC bằng DES: Tỷ lệ mol Choline chloride:Glycerol ảnh hưởng rõ rệt đến độ nhớt dung môi và khả năng hòa tan hoạt chất. Hệ DES tỷ lệ 1:4 cho hàm lượng polyphenol tổng cao nhất đạt $55,13 \pm 0,27\text{ mg GAE/g}$ mẫu tươi. Mặc dù tổng hàm lượng trích ly bằng DES thấp hơn ethanol 99,8%, nhưng hệ DES thể hiện tính chọn lọc cao hơn đối với các phân tử polyphenol mục tiêu.
3. Hiệu quả tinh sạch bằng ATPS: Hệ ATPS hình thành từ $\text{K}_2\text{HPO}_4$ và DES phân tách rõ rệt thành hai pha. Quá trình tinh sạch đã loại bỏ phần lớn sắc tố chlorophyll (thể hiện qua sự biến đổi màu sắc dịch chiết và phổ đo quang tại 645 nm), đồng thời giữ lại phần lớn hàm lượng flavonoid và polyphenol trong pha trên giàu DES.
4. Phân tích phổ FTIR: Đồ thị phổ FTIR trước và sau tinh sạch cho thấy sự xuất hiện rõ ràng của các đỉnh hấp thu đặc trưng cho nhóm liên kết $-\text{OH}$, nhân thơm phenolic và liên kết hydro, chứng minh cấu trúc của các hợp chất chống oxy hóa không bị phá hủy qua quá trình tách pha.
5. Tính chất cơ lý và hoạt tính của màng sinh học chitosan:
   • Màng chitosan 2% và 3% khi bổ sung dịch chiết diếp cá (đặc biệt là dịch sau tinh sạch ATPS-DES) giữ được độ đồng nhất cao, bề mặt nhẵn khi quan sát dưới kính hiển vi quang học (PLM).
   • Giá trị độ bền kéo (Tensile Strength - TS) và phần trăm độ giãn dài khi đứt của màng không bị suy giảm đáng kể so với màng chitosan đối chứng, đảm bảo tính năng cơ lý cho bao bì thực phẩm.
   • Thử nghiệm dập tắt gốc tự do ABTS khẳng định màng sinh học có bổ sung dịch chiết lá diếp cá có khả năng chống oxy hóa vượt trội so với màng chitosan nguyên bản.

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Tác giả tổng kết toàn bộ các kết quả đạt được về việc tối ưu hóa tỷ lệ dung môi DES (Choline chloride:Glycerol 1:4), chứng minh hiệu quả loại chlorophyll của hệ ATPS và chế tạo thành công màng chitosan hoạt tính. Đề tài đưa ra kiến nghị tiếp tục nghiên cứu thử nghiệm khả năng bảo quản trên các đối tượng thực phẩm tươi sống cụ thể (thịt, cá, trái cây) và khảo sát độ bền của màng trong các điều kiện môi trường bảo quản khác nhau.

---

Kết quả và đóng góp nghiên cứu

Các kết quả định lượng cốt lõi

Các thông số kỹ thuật và kết quả đo đạc chính thu được trong khóa luận bao gồm:

Chỉ tiêu / Thông số	Điều kiện thực nghiệm tối ưu	Giá trị thực nghiệm ghi nhận
Hệ dung môi DES tối ưu	Choline chloride : Glycerol (tỷ lệ mol 1:4)	Thu được chất lỏng đồng nhất, trong suốt
Thông số trích ly siêu âm	Nhiệt độ 40°C, thời gian 30 phút, tỷ lệ rắn/lỏng 1:10 (w/w), thêm 20% $\text{H}_2\text{O}$	Hàm lượng TPC đạt $55,13 \pm 0,27\text{ mg GAE/g}$ mẫu tươi
Hệ tinh sạch ATPS	Phối trộn hệ $\text{K}_2\text{HPO}_4$ (35 - 42,5%) và DES (22,5 - 30%)	Loại bỏ hiệu quả chlorophyll; bảo toàn polyphenol ở pha trên
Khả năng quét gốc tự do ABTS	Đo độ giảm hấp thu quang tại bước sóng 734 nm	Dịch chiết và màng có hoạt tính kháng oxy hóa cao, phụ thuộc nồng độ ($\text{IC}_{50}$)
Cơ lý màng Chitosan (2% và 3%)	Phối trộn dịch chiết ATPS-DES với màng chitosan/glycerol	Duy trì độ bền kéo (TS), độ giãn dài kéo đứt và phân bố đồng nhất

Đóng góp khoa học và thực tiễn

• Đóng góp học thuật: Khóa luận là một trong những công trình thực nghiệm đầu tiên ứng dụng kết hợp dung môi eutectic sâu (DES) và hệ hai pha nước (ATPS) để trích ly và tinh sạch các hợp chất có hoạt tính sinh học từ cây rau diếp cá (Houttuynia cordata), cung cấp dữ liệu thực nghiệm về đường cân bằng pha $\text{DES-K}_2\text{HPO}_4$.
• Đóng góp thực tiễn: Chứng minh tính khả thi của việc thay thế dung môi hữu cơ độc hại bằng dung môi xanh thân thiện môi trường trong công nghệ hóa học; chế tạo thành công vật liệu màng bao sinh học chitosan có hoạt tính chống oxy hóa tự nhiên, hướng tới ứng dụng bảo quản thực phẩm an toàn và giảm thiểu ô nhiễm bao bì nhựa.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp theo

Dựa trên các nội dung trình bày và phạm vi thực hiện của khóa luận, nghiên cứu có một số giới hạn thực tế:

• Quy mô thực nghiệm: Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm (mẻ trích ly 5g nguyên liệu, khảo sát các bình tam giác và ống nghiệm nhỏ), chưa đánh giá hiệu quả kinh tế - kỹ thuật trên quy mô pilot hoặc công nghiệp.
• Phạm vi đánh giá màng bao: Đề tài tập trung vào việc đo đạc độ bền kéo, độ giãn dài, quang phổ FTIR, vi cấu trúc PLM và khả năng dập tắt gốc tự do ABTS của màng; chưa thực hiện thử nghiệm bảo quản thực tế trên các đối tượng nông sản, thực phẩm tươi sống cụ thể (như thịt tươi, thủy hải sản, quả tươi).
• Hướng nghiên cứu mở rộng: Khảo sát thêm tính chất kháng khuẩn trực tiếp của màng đối với các chủng vi sinh vật gây hỏng thực phẩm; đánh giá khả năng phân hủy sinh học của màng trong điều kiện môi trường tự nhiên; nghiên cứu khả năng thu hồi và tái sử dụng dung môi DES/muối từ hệ ATPS sau trích ly.

---

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận có giá trị tham khảo hữu ích cho các đối tượng và định hướng nghiên cứu sau:

• Sinh viên và học viên ngành Công nghệ Hóa học, Công nghệ Thực phẩm, Khoa học Vật liệu: Nguồn tài liệu tham khảo chi tiết về quy trình tổng hợp dung môi DES từ Choline chloride và Glycerol, phương pháp chuẩn độ điểm mây để dựng đường cong binodal hệ ATPS.
• Nghiên cứu về hóa học các hợp chất thiên nhiên: Cung cấp quy trình phân tích chuẩn độ quang phổ UV-Vis xác định polyphenol tổng (Folin-Ciocalteu), flavonoid tổng ($\text{AlCl}_3$), chlorophyll và phương pháp thử nghiệm hoạt tính chống oxy hóa ABTS.
• Nghiên cứu công nghệ vật liệu màng bao sinh học: Tham khảo công thức phối trộn chitosan với chất hóa dẻo và dịch chiết thực vật, các phương pháp đánh giá cơ lý màng (Tensile Strength, phân tích cấu trúc vi mô PLM và phổ FTIR).

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tỷ lệ phối trộn nào của dung môi DES mang lại hiệu quả trích ly polyphenol cao nhất từ lá diếp cá trong nghiên cứu?
Trong 5 hệ khảo sát (tỷ lệ mol Choline chloride:Glycerol từ 1:1 đến 1:5), tỷ lệ mol 1:4 kết hợp với quá trình siêu âm ở 40°C trong 30 phút cho hiệu quả cao nhất, đạt hàm lượng polyphenol tổng là $55,13 \pm 0,27\text{ mg GAE/g}$ mẫu tươi.

2. Kỹ thuật hệ hai pha nước (ATPS) đóng vai trò gì trong việc xử lý dịch chiết sau khi trích ly bằng DES?
Hệ ATPS (tạo bởi DES, muối $\text{K}_2\text{HPO}_4$ và nước) đóng vai trò tinh sạch phân đoạn: giúp loại bỏ phần lớn sắc tố chlorophyll không mong muốn trong lá diếp cá (lắng ở phần giao diện/pha dưới), đồng thời thu hồi và làm giàu các hợp chất polyphenol, flavonoid trong pha trên giàu DES.

3. Vì sao dung môi DES (Choline chloride/Glycerol) được xem là an toàn và thân thiện môi trường trong chế tạo bao bì thực phẩm?
Cả Choline chloride và Glycerol đều là các hợp chất có độc tính rất thấp, có khả năng phân hủy sinh học cao và là phụ gia được chấp thuận trong ngành công nghiệp thực phẩm. Khi kết hợp tạo thành DES, dung môi này không tạo phát thải độc hại và không cần bay hơi loại bỏ phức tạp như các dung môi hữu cơ truyền thống.

4. Việc bổ sung dịch chiết diếp cá có làm suy giảm tính chất cơ lý của màng chitosan hay không?
Kết quả kiểm tra độ bền kéo (Tensile Strength) và quan sát kính hiển vi quang học phân cực (PLM) cho thấy màng chitosan (nồng độ 2% và 3%) khi kết hợp với dịch chiết (nhất là dịch sau tinh sạch ATPS-DES) vẫn duy trì được độ đồng nhất và độ bền cơ lý ổn định, trong khi hoạt tính chống oxy hóa được cải thiện rõ rệt so với màng chitosan đối chứng không bổ sung dịch chiết.

---

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Thị Thủy Tiên đã nghiên cứu thành công quy trình trích ly xanh polyphenol từ lá diếp cá bằng dung môi DES (Choline chloride:Glycerol 1:4) có hỗ trợ sóng siêu âm, đạt hàm lượng TPC $55,13 \pm 0,27\text{ mg GAE/g}$. Nghiên cứu đã chứng minh hiệu quả của hệ hai pha nước ATPS ($\text{DES-K}_2\text{HPO}_4$) trong việc loại bỏ tạp chất chlorophyll và bảo toàn hoạt tính chống oxy hóa của dịch chiết. Việc phối trộn dịch chiết tinh sạch vào màng polymer sinh học chitosan (2% và 3%) đã tạo ra vật liệu màng bao có độ bền cơ lý tốt và hoạt tính kháng oxy hóa vượt trội, mở ra tiềm năng ứng dụng thực tế trong lĩnh vực bao bì sinh học tự phân hủy bảo quản thực phẩm.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Việt Nam nam trong vùng khí hậu nhiệt đới với nguồn dược liệu phong phú va đa dạng. Hệ thực vật Việt Nam có trên 10000 loài trong đó có khoảng 3200 loài cây thuốc. Do đó, từ xa xưa ông bà ta đã biết tận dụng các loài cây, cỏ để tạo ra nguồn nguyên liệu điều chế thuốc chữa trị. Trong đó rau diép cá là một trong số các loại nguyên liệu khá phé biến, được sử dung rất nhiều với nhiều công dụng khác nhau và cũng là loại cây rat gần gũi với con người và cũng rất dé trồng.

Với thành phan rất đa dạng, chứa rất nhiều hợp chất, đạt nhiều hiệu quả trong việc kháng virus, kháng khuẩn, chống viêm, chữa trị ung thư, điều trị bệnh trĩ. trong đó có quercetin và rutin thuộc nhóm Flavonoid, là thành phần quan trọng trong việc hỗ trợ chống oxy hóa và các gốc tự do hiệu quả, được sử dụng như một chất bảo quản tự nhiên không độc hại. Việc nghiên cứu và kết hợp giữa bao bì sinh học với hoạt tính chống oxy hóa đã được thử nghiệm và đạt hiệu quả nhất định. Chúng giúp kiểm soát và làm giảm được quá trình oxy hóa của các sản phẩm, giúp bảo quản sản phẩm lâu hơn và tránh bị oxy hóa, được ưa chuộng nhiều hơn với khả năng tự phân hủy và có thể ăn được.

Trong khi vật liệu bao bì nhựa được sử dụng rộng rãi trên thị trường hiện nay với công dụng tiện lợi, dé sử dụng. Tuy nhiên, rất khó phân hủy, gây ô nhiễm môi trường, các phân tử monomer hoặc các chất phụ gia có thé khuếch tán vào thực pham gây ảnh hưởng nặng đến sức khỏe. Việc sản xuất bao bì sinh học từ các nguồn nguyên liệu có sẵn, không độc hại, đã được nghiên cứu và đi vào sử dụng nhằm hạn chế “ô nhiễm trắng”, khả năng tự phân hủy, an toàn, thân thiện với môi trường. Được sự phân công của Khoa Công nghệ hóa học và Thực phẩm, dưới sự hướng dẫn của TS.

Nguyễn Bảo Việt và từ những điều kiện trên, nhóm chúng em quyết định thực hiện đề tài nghiên cứu tạo lớp màng sinh học từ chitosan kết hợp với polyphenol được chiết xuất từ rau diếp cá để thử nghiệm mức độ hiệu quả chống oxy hóa từ loại màng nảy. Tống quan đề tài nghiên cứu Đã có rất nhiều bài nghiên cứu về thành phan của rau diép cá, cũng như kiểm tra về hoạt tính chống oxy hóa của chúng. Dựa trên những nghiên cứu đã có sẵn, nhóm chúng em tiến hành trích ly thành phan các chất trong dịch chiết rau diép cá bằng dung môi ethanol và dung môi DES bằng các phương pháp khác nhau để khảo sát phương pháp cho ra hàm lượng polyphenol cao nhất. Sau đó đánh giá về thành phần polyphenol tổng và hoạt tính kháng oxy hóa của chúng bằng phương pháp ABTS.

Từ đó ứng dụng trong tạo màng sinh học từ chitosan kết hợp với chất chống oxy hóa trên. Nhằm tao màng sinh học với hoạt tính chống oxy hóa, giúp kháng khuẩn, sản phẩm không bị oxy hóa, không làm biến tính các chất bên trong sản phẩm, đáp ứng nhu cầu thân thiện với người tiêu dùng, không gây ô nhiễm môi trường và khả năng phân hủy sinh học. Mục đích nghiên cứu 1. Nghiên cứu nhằm đánh giá tong hàm lượng polyphenol có trong dịch chiết rau diép cá cũng như hoạt tinh kháng oxy hóa được đánh giá bằng phương pháp ABTS.

Chế tao mang chitosan có bố sung glycerol/dich chiết polyphenol. Đối tượng nghiên cứu, phạm vi nghiên cứu 1. Đối tượng nghiên cứu: Rau diếp cá. Phạm vi nghiên cứu: Phòng thí nghiệm Khoa Công nghệ hóa học và Thực phẩm.

Thời gian từ tháng 09/2021 đến tháng 11/2022.