I. Giới thiệu về Nanocellulose và Rơm
Nanocellulose là một vật liệu sinh học có nguồn gốc từ cellulose, được chiết xuất từ các nguồn thực vật như rơm. Với hàm lượng cellulose cao, rơm trở thành nguyên liệu lý tưởng cho việc sản xuất nanocellulose. Nanocellulose có nhiều tính năng ưu việt như độ bền cơ học cao, khả năng phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường. Nghiên cứu này tập trung vào việc khai thác nguồn rơm rạ dồi dào ở Việt Nam để tổng hợp nanocellulose và ứng dụng nó trong màng bọc thực phẩm. Việc sử dụng nanocellulose trong màng bọc thực phẩm không chỉ tăng cường tính năng bảo quản mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực từ các vật liệu nhựa tổng hợp.
1.1. Tính chất của Nanocellulose
Nanocellulose có cấu trúc nano với diện tích bề mặt lớn và khả năng tương tác tốt với các chất khác. Tính chất này làm cho nanocellulose trở thành một chất độn lý tưởng trong sản xuất màng bọc thực phẩm. Nghiên cứu cho thấy rằng việc thêm nanocellulose vào màng PVA có thể cải thiện độ bền kéo lên đến 57,65%, đồng thời giảm độ thẩm thấu hơi nước (WVP) đến 32,4%. Điều này chứng tỏ rằng nanocellulose không chỉ cải thiện tính chất vật lý mà còn góp phần vào việc bảo quản thực phẩm hiệu quả hơn.
II. Ứng dụng của Nanocellulose trong Màng Bọc Thực Phẩm
Nghiên cứu này đã chỉ ra rằng nanocellulose có thể được sử dụng như một chất độn trong màng bọc thực phẩm, giúp cải thiện các tính chất cơ học và khả năng kháng khuẩn của màng. Việc sử dụng nanocellulose trong màng bọc sinh học không chỉ giúp tăng cường độ bền mà còn mang lại các hoạt tính sinh học cần thiết cho việc bảo quản thực phẩm. Màng bọc thực phẩm được chế tạo từ nanocellulose có khả năng kháng khuẩn lên đến 92,4%, giúp ngăn ngừa sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc, đồng thời bảo vệ thực phẩm khỏi các tác động từ môi trường.
2.1. Nghiên cứu về Hệ Nhũ Pickering
Hệ nhũ Pickering là một trong những ứng dụng nổi bật của nanocellulose trong màng bọc thực phẩm. Nghiên cứu cho thấy rằng việc ổn định hệ nhũ tương bằng nanocellulose có thể tạo ra các màng bọc với tính năng kháng khuẩn và kháng oxy hóa cao. Hệ nhũ Pickering được tạo ra từ tinh dầu sả chanh và tinh dầu quế có khả năng bảo quản thực phẩm hiệu quả, giúp kéo dài thời gian bảo quản mà không gây hại cho sức khỏe người tiêu dùng. Việc nghiên cứu và phát triển hệ nhũ Pickering không chỉ mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp thực phẩm mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường.
III. Đánh giá và Tối ưu hóa Quy trình Chế tạo Màng Bọc
Quy trình chế tạo màng bọc thực phẩm từ nanocellulose và các thành phần khác đã được tối ưu hóa để đạt được các tính chất mong muốn. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các yếu tố như nồng độ tinh dầu, nồng độ nanocellulose và thời gian siêu âm đều ảnh hưởng đến kích thước giọt nhũ và tính ổn định của màng bọc. Mô hình quy hoạch thực nghiệm đã được áp dụng để xác định các điều kiện tối ưu, cho thấy rằng nồng độ tinh dầu 11,54% và nồng độ nanocellulose 0,83% là điều kiện lý tưởng cho việc tạo ra màng bọc với kích thước giọt nhũ đạt 0,693μm và PdI 0,236.
3.1. Kết quả Thực nghiệm và Ứng dụng Thực tiễn
Kết quả thực nghiệm cho thấy màng bọc thực phẩm từ nanocellulose có khả năng bảo quản thực phẩm lên đến 21 ngày mà không bị mốc hay hỏng. Điều này chứng minh rằng việc ứng dụng nanocellulose trong màng bọc thực phẩm không chỉ mang lại hiệu quả về mặt kỹ thuật mà còn có giá trị thực tiễn cao trong việc bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ nhựa tổng hợp. Sự phát triển này mở ra cơ hội cho việc sản xuất các sản phẩm sinh học an toàn và bền vững hơn trong tương lai.
