Nghiên cứu chế tạo màng Chitosan - Gelatin ứng dụng làm bao bì thực phẩm

trường. Một trong những nguồn phế liệu thải ra là vỏ của các động vật giáp xác như tôm, cua, ghẹ… Nguồn phế liệu này hiện nay chủ yếu dùng làm thức ăn chăn nuôi hay làm phân bón nên hiệu quả kinh tế rất thấp. Mục tiêu đặt ra cho các nhà công nghệ là nghiên cứu để tận dụng tối đa những thành phần có trong phế liệu thủy sản nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế của chúng và tránh được ô nhiễm môi trường do chúng gây nên. Trong các mặt hàng thủy sản có giá trị kinh tế thì các mặt hàng thủy sản đông lạnh từ giáp xác chiếm từ 70 – 80% công suất chế biến. Vì vậy, lượng phế liệu từ vỏ giáp xác do các nhà máy thủy sản thải ra khá lớn khoảng 70.000 tấn / năm. Nguồn phế liệu này chứa một lượng lớn chitin – là nguyên liệu quan trọng cho công nghiệp sản xuất chitosan và các sản phẩm có giá trị khác. Chitosan là một dẫn xuất của Chitin, nó là một polyme hữu cơ phổ biến trong tự nhiên và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khoa học công nghệ. Một trong những ứng dụng của chitosan là làm màng mỏng bao gói thực phẩm. Trong thực tế sản xuất hiện nay, vật liệu chính dùng bao gói thực phẩm là màng nhựa PE (polyethylen), P. (polyprothylen). Tuy nhiên dùng các vật liệu này bao gói thực phẩm thì có một số hạn chế là thời gian phân hủy chúng kéo dài, khó xử lý và gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, người ta nghiên cứu dùng màng chitosan để bao gói thực phẩm thay thế cho bao PE, P. nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường do rác thải là các polyme tổng hợp. Màng Chitosan có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, không sinh độc tố, giữ nước tốt cho thực phẩm trong quá trình bảo quản nhưng màng Chitosan khá đắt tiền nên dùng nó bao gói thực phẩm chưa đem lại hiệu quả kinh tế. Việc nghiên cứu phối trộn Chitosan với các chất khác nhằm tạo ra màng Chitosan có độ bền cao, giá thành phù hợp dùng làm bao gói thực phẩm là vấn đề đang được quan tâm hiện nay. Có nhiều nghiên cứu dùng Gelatin để chế tạo màng bao thực phẩm vì nguồn Gelatin dồi dào, giá thành thấp lại có khả năng tạo màng cao, khi sử dụng làm màng thực phẩm nó làm tăng giá trị cảm quan, hạn chế quá trình giảm trọng lượng do bốc hơi nước. Tuy nhiên, màng Gelatin yếu về mặt cơ học, không bền khi gặp môi trường nước, dễ bị vi khuẩn, nấm tấn công nên khả năng bảo quản đối với thực phẩm thấp. Việc nghiên cứu kết hợp giữa các polyme tự nhiên để sản xuất màng bảo quản thực phẩm đã được thực hiện nhiều như màng chitosan với xenlulose, chitosan với alginate, chitosan với tinh bột, vv... có thể tạo nên một số tính chất mới của màng. Tuy nhiên các nghiên cứu này cũng cần mở rộng với các polyme khác và kỹ thuật tạo màng cho từng hỗn hợp polyme là rất khác nhau và phức tạp đòi hỏi sự đầu tư nghiên cứu nhiều trước khi tính đến khả năng thương mại hóa sản phẩm. Màng chitosan khi phối trộn với các gelatin tạo nên một số tính chất mới của màng nên có thể làm thay đổi một số tính năng của màng chitosan như tính kháng khuẩn, kháng nấm… nên trong luận văn này nghiên cứu bổ sung thêm Natri benzoat nhằm tăng cường khả năng kháng khuẩn của màng chitosan phối trộn gelatin. Chính vì vậy, việc thực hiện đề tài “ Nghiên cứu chế tạo màng Chitosan - Gelatin ứng dụng làm bao bì thực phẩm” nhằm tạo ra màng bao thực phẩm vừa có tính kháng nấm, kháng khuẩn, khả năng giữ nước cho thực phẩm vừa có giá thành hợp lý ở Việt Nam hiện nay là vấn đề có ý nghĩa thực tiễn rất lớn. 2> Ý nghĩa khoa học của đề tài: Xác định được nồng độ Chitosan, nồng độ Gelatin, nồng độ Natri benzoat phù hợp để có thể tạo ra màng mỏng vừa đáp ứng được các yêu cầu làm bao gói thực phẩm vừa có giá thành phù hợp. Đưa ra công thức phối trộn tối ưu cho quy trình sản xuất thích hợp đối với màng Chitosan – Gelatin sử dụng làm bao gói thực phẩm. Xác định được những biến đổi về chất lượng và dinh dưỡng của sản phẩm cá ngừ đại dương fillet trong quá trình cấp đông và bảo quản đông. 3> Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Dùng màng Chitosan – Gelatin để bao gói thực phẩm thay thế cho màng nhựa PE, P. vì màng mỏng bao gói từ Chitosan có tính kháng khuẩn và chống mất nước cho thực phẩm rất tốt. Góp phần giải quyết lượng phế liệu thủy sản có nguồn gốc từ vỏ giáp xác từ các xí nghiệp chế biến thủy sản đồng thời nâng cao giá trị kinh tế của các loại phế liệu thủy sản so với việc chỉ dùng chúng làm thức ăn gia súc hay làm phân bón. Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ CHITOSAN: 1.1.1 Cấu trúc phân tử của chitosan: Chitosan là một amino polysaccarit, được hình thành từ quá trình tách gốc acetyl của chitin bằng xử lý bằng xút đặc. Chitosan được phát hiện lần đầu tiên bởi Rouget vào năm 1859. Công thức cấu tạo của chitosan gần giống như chitin và xellulose nhưng không giống vì chitin chỉ tan trong một số ít hệ dung môi, mà điển hình là Lithium Chloride-Tertiary Amides, chitosan thì dễ tan trong các axít hữu cơ, thông thường dùng axit acetic nên có nhiều ứng dụng hơn chitin. Hình 1.1 : Cấu trúc chitin, chitosan, xellulose Hình 1.1: Cấu trúc chitin, chitosan, xellulose Chitosan là một polyme hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị b - D – glucosamin liên kết với nhau bằng liên kết b - 1,4 Glucozit. Chitosan là sản phẩm được sản xuất từ chitin sau khi xử lý chitin trong kiềm đặc nóng (quá trình deacetyl hóa chitin) [34], [43]. Hình 1.2: Sơ đồ quá trình deacetyl hóa chitin. 1.1.2 Các loại nguyên vật liệu sản xuất chitin và chitosan chính: Chitin và chitosan có thể được chiết rút từ nhiều nguồn nguyên liệu như từ vỏ tôm cua, tảo, nấm, vi khuẩn và sâu bọ. Nguồn phế thải tôm, cua, ghẹ, nang mực trong quá trình chế biến thủy sản là nguồn nguyên liệu sẵn có, nhiều, chứa hàm lượng chitin, chitosan cao. Bảng 1.1: Thành phần hóa học chủ yếu của các nguyên liệu chính sản xuất chitin và chitosan ( Muzzarelli, 1997) Nguyên liệu Thành phần Độ ẩm Protit Tro Lipit Chitin Cua 1. Callinectes sapidus 4,5 24 56 2 12,9 2. Chinonecetes opilio 29,19 40,6 1,35 26,65 3. Portunus trituberculatus 12,9 10,3 57,9 0,3 17,1 Tôm 1. Penaeus monodom 9,1 26,8 29,3 0,5 34,9 Phần vỏ giáp đầu ngực 9,7 42,8 20,8 1,2 36,5 Phần vỏ 2. Pandalus borealis 23,5 33,9 14,7 30,0 Tôm càng 9,24 61,6 26,67 1,4 30 Tôm sông nước ngọt 5,7 28,1 44 4,4 12,5 Con moi lân 44,6 24,7 1,8 19,9 1.1.3 Tính chất của chitosan: Đặc tính cơ bản của Chitosan: Chitosan có nguồn gốc thiên nhiên, không độc, an toàn cho người khi sử dụng làm thực phẩm, dược phẩm, có tính hòa hợp sinh học cao đối với cơ thể, có khả năng tự phân hủy sinh học. Chitosan có nhiều tác dụng sinh học đa dạng như: khả năng hút nước, giữ ẩm, kháng nấm, kháng khuẩn với nhiều chủng loại khác nhau [18], [25], [29], [36], kích thích tăng sinh tế bào ở người và động thực vật, có khả năng nuôi dưỡng tế bào trong điều kiện nghèo dinh dưỡng. Tính chất hoá học: Chitosan là chất rắn, xốp, nhẹ, ở dạng bột có màu trắng ngà, dạng vẩy có màu trắng trong hay hơi vàng. Không mùi, không vị. Chitosan có tính kiềm nhẹ, không hoà tan trong nước và trong kiềm nhưng hoà tan dễ dàng trong các dung dịch axit loãng như axit acetic, axit propionic, axit lactic, axit citric …. Khi hoà tan chitosan trong môi trường axit loãng tạo thành keo dương. Đây là một điểm rất đặc biệt vì phần lớn các keo polyssacharit có điện tích âm. Chitosan được xem như là một polycation có khả năng bám dính vào bề mặt các điện tích âm và có khả năng tạo phức với một số ion kim loại. Chitosan khi hoà tan trong dung dịch axit acetic loãng có pH = 6 – 6.5 tạo thành một dung dịch keo dương, nhờ đó mà keo Chitosan không bị kết tủa khi có mặt của một số ion kim loại nặng như Pb3+, Hg2+. Chitosan kết hợp với aldehyt trong điều kiện thích hợp để hình thành gel, đây là cơ sở để bẫy tế bào, enzym. Tính chất của chitosan phụ thuộc rất nhiều vào độ tinh khiết, độ deacetyl hóa, phân tử lượng và độ rắn. Chitosan có độ tinh khiết càng cao thì càng dễ tan, màu sắc dung dịch hòa tan có độ trong cao, có tính kết dính cao và được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực hơn. Độ deacetyl hóa là một thông số quan trọng, đặc trưng cho tỉ lệ giữa 2-acetamido-2-deoxy-D-glucopyranose với 2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose trong phân tử chitosan. Khả năng thấm nước của màng chitosan có độ deacetyl hóa thấp thì sẽ cao hơn so với màng chitosan có độ deacetyl hóa cao [58]. Phân tử lượng của chitosan cũng là một thông số quan trọng [59], nó quyết định tính chất của chitosan như khả năng kết dính, tạo màng, tạo gel, khả năng hấp phụ chất màu [60]. Độ rắn của chitosan phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nguồn gốc chitin, độ deacetyl hóa, phân tử lượng và thường có 2 peak chính ở khoảng 9 – 100 và 200 quét khi xác định bằng nhiễu xạ tia X (Hình 1.3). Hình 1.3. Phổ nhiễu xạ tia X của các loại chitosan khác nhau. a: Phân tử lượng thấp, độ deacetyl trung bình; b: Độ nhớt thấp, độ deacetyl cao c: Độ nhớt cao, độ deacetyl hóa trung bình; d: Độ nhớt cao, độ deacetyl hóa cao Nguồn: Nunthanid et al. (2001) Hình 1.4: Phổ hồng ngoại-IR và phổ cộng hưởng từ hạt nhân-MNR của chitosan Phổ hồng ngoại-IR của chitin (A) và chitosan (B) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân-MNR của chitin (A) và chitosan (B) 1.2 TỔNG QUAN VỀ GELATIN 1.2.1 Nguồn gốc Gelatin: Gelatin là chế phẩm được tạo thành từ quá trình thủy phân Colagen (có loại Colagen lúc đun nóng trong nước có thể biến thành Gelatin như Colagen vẩy cá nhưng cũng có loại phải qua bước xử lý mới có thể biến thành Gelatin) [23]. Khi làm biến tính collagen dưới tác động của tác nhân biến tính như nhiệt, vật lý và hóa học ta thu được gelatin. 1.2.2. Cấu trúc của gelatin: - Giống như cấu trúc của colagen, gelatin có cấu trúc dạng chuỗi. Chuỗi gelatin gồm những phân tử có kích thước siêu nhỏ liên kết lại với nhau bằng liên kết hydro tạo thành mạng lưới gelatin [40], [50]. - Công thức tiêu biểu của gelatin là - Alanin – Glycin – Prolin – Arginin – Glycin – Glutamic – 4 Hydroxyproline – Glycin – Prolin – [60] Hình 1.5: Cấu trúc phân tử gelatin - Phân tích thành phần axit amin của một số loại gelatin ta được kết quả trình bày trong Bảng 1.2 Bảng 1.2: Thành phần axit amin của một số loại gelatin [49] Tên axit amin Số lượng axit amin / 1000 g gelatin Gelatin da cá chép Gelatin da cá tuyết Gelatin da cá chó Glycin Alanin Valin Isoleucin Leucin Prolin Hydroxyprolin Phenylalanin Tyrosin Serin Threoinin Methionin Cystin Hydroxylysin Lyzin Histidin Arginin Aspartic axit Glutamic axit 317 120 19 12 25 124 73 14 3,2 43 27 12 <1 4,5 27 4,5 53 47 74 345 107 19 11 23 102 53 13 3,5 69 25 13 <1 6 25 7,5 51 52 75 328 114 18 9,2 20 129 70 14 1,8 41 25 12 <1 7,9 22 7,4 45 54 81 Dựa vào cấu trúc phân tử gelatin và thành phần các axit amin của một số loại geletin trình bày trong Bảng 1.2 ta thấy các axit amin chủ yếu cấu tạo nên phân tử gelatin là Alanin, Glycin, Prolin, Arginin, Glutamic axit, Hydroxyprolin. Công thức cấu tạo chung của axit amin là [9], [10] R – CH – COOH NH2 Cho nên khi phối trộn chitosan và gelatin sẽ xảy ra tương tác hóa học giữa nhóm – NH2 của chitosan và nhóm – COOH của gelatin. 1.2.3 Tính chất Gelatin: Gelatin không tan trong nước dưới 200C mà chỉ hút nước và trương nở. Khi nhiệt độ tăng lên, nó tan ra và hình thành dung dịch thể keo. Dung dịch này đem làm lạnh, dù nồng độ rất thấp (0,25%) cũng có thể đông đặc. Trong nước lạnh Gelatin không hoà tan, một phần nở ra, hút từ 5 – 15 lần nước đồng thời hình thành keo đông. Trong môi trường nước Gelatin hút vào lượng nước kết hợp chừng 66 – 71% (so với chất khô tuyệt đối). Lấy 1g Gelatin ngâm vào 100ml nước, xác định độ hoà tan của nó cho kết quả như Bảng 1.3 sau: Bảng 1.3: Độ hoà tan của Gelatin theo nhiệt độ Nhiệt độ (0C) 10 15 20 24 27 30 Số g trong 100ml nước 0,030 0,055 0,080 0,200 0,700 0,870 C = O … H – OH … H – N N – H … OH – H … O = C C = O … H – OH … H – N N – H … OH – H … O = C Mạch Gelatin Mạch Gelatin Lực liên kết keo đông của Gelatin là liên kết Hydro thông qua cầu nối Hydrat được thể hiện như hình vẽ sau: Khi nhiệt độ tăng lên, keo đông tan ra hết do liên kết hydro không bền nhiệt, nồng độ dung dịch trên 1% khi làm lạnh thì đông đặc trở lại. Sức đông của dung dịch keo ngoài quan hệ với nồng độ ra còn liên quan tới nguyên liệu và độ thuần khiết của nguyên liệu. Trong điều kiện áp lực, nhiệt độ cao thì sức đông của nó giảm đi nhanh chóng do gelatin bị thủy phân cắt thành mạch ngắn dần làm giảm liên kết hydro tạo gel. Nhiệt độ đông đặc của Gelatin phụ thuộc vào nồng độ của nó. Axit, kiềm, Cl2, Ca, Pb(CH3COO)2, MgCl2, FeSO4 không làm cho Gelatin kết tủa. Nhưng axit Photphotungstic hoặc muối thủy ngân có thể làm cho Gelatin kết tủa. Cho (NH4)2SO4, MgSO4, ZnSO4 vào dung dịch Gelatin cho đến khi bão hoà thì Gelatin kết tủa hoàn toàn. Tanin và fomaldehyt cũng có thể làm cho Gelatin kết tủa. Gelatin có thể làm giảm độ hoà tan của một số muối dễ hoà tan như NH4Cl, MgCl2 nhưng lại làm tăng độ hoà tan của một số muối khó hoà tan như CaSO4, CaCO3 … Cho chất điện phân vào dung dịch Gelatin thì có thể làm thay đổi tốc độ và nhiệt độ đông đặc của nó (rút ngắn thời gian đông đặc). Trong đó, sự ảnh hưởng của các ion âm rất lớn, các ion của các axit sulfuric, axit nitric, axit tartaric và axit acetic có thể rút ngắn thời gian đông đặc, đồng thời nhiệt độ đông đặc của nó lại tăng lên. Nhưng ion âm của axit chlohydric thì có tác dụng ngược lại. Độ dính của dung dịch Gelatin chịu ảnh hưởng của rất nhiều nhân tố như thời gian, nhiệt độ, khuấy trộn, mức độ thủy phân, môi trường thủy phân bằng axit hay kiềm, ảnh hưởng của tỷ lệ muối. - Gelatin có nhiều ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm. Người ta ứng dụng gelatin làm tác nhân chuyển thể của sữa trong sản xuất kem, làm tác nhân tạo bọt, tạo màng, làm tác nhân trợ lọc trong công nghệ sản xuất rượu vang và nước ép trái cây. - Người ta nghiên cứu dùng Gelatin để chế tạo màng bao thực phẩm vì nguồn Gelatin dồi dào, giá thành thấp lại có khả năng tạo màng cao, khi sử dụng làm màng thực phẩm nó làm tăng giá trị cảm quan, hạn chế quá trình giảm trọng lượng do bốc hơi nước[26], [32]. Tuy nhiên, màng Gelatin yếu về mặt cơ học, không bền khi gặp môi trường nước, dễ bị vi khuẩn, nấm tấn công dẫn đến khả năng bảo quản đối với thực phẩm thấp [23], [37], [38]. 1.2.4 So sánh Chitosan và Gelatin: Chitosan là 1 polyme tự nhiên có nhiều đặc tính rất độc đáo như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, không sinh độc tố, tạo màng, tạo sợi. Màng Chitosan có độ bền cao, khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, khả năng giữ nước cho thực phẩm tốt nhưng giá thành còn rất cao [41]. Gelatin cũng có khả năng tạo màng nhưng màng Gelatin không bền về mặt cơ học, không bền khi gặp môi trường nước, dễ bị vi khuẩn, nấm tấn công, khả năng bảo quản đối với thực phẩm thấp [40]. Chitosan có trong nhiều loại nấm hoặc trong lớp vỏ của nhiều động vật giáp xác như tôm, cua, ghẹ. Gelatin có trong vẩy, xương, bong bong cá và da cá và da của động vật. Chitosan không tan trong nước mà chỉ tan trong các dung dịch axit hữu cơ loãng. Gelatin không tan trong nước dưới 200C mà chỉ hút nước và trương nở. Kết hợp khả năng ưu việt của màng Chitosan là khả năng kháng nấm, kháng khuẩn, khả năng giữ nước cho thực phẩm với khả năng dễ tạo màng và giá thành rẻ của Gelatin để chế tạo màng Chitosan – Gelatin bao gói thực phẩm có giá thành phù hợp nhằm làm giảm mức độ mất nước của thực phẩm trong quá trình bảo quản lạnh và bảo quản đông. 1.3 TỔNG QUAN VỀ CÁC CHẤT BẢO QUẢN DÙNG TRONG SẢN PHẨM THỰC PHẨM NHẰM TĂNG CƯỜNG KHẢ NĂNG KHÁNG KHUẨN CỦA THỰC PHẨM Theo quy định danh mục các chất phụ gia được phép sử dụng trong thực phẩm, các chất bảo quản thực phẩm cho vào thực phẩm nhằm tăng cường khả năng kháng khuẩn của thực phẩm bao gồm 2 nhóm chính: - Axit sorbic và các muối của nó như natri sorbat, kali sorbat, canxi sorbat. - Axit benzoic và các muối của nó như natri benzoat, kali benzoat, canxi benzoat. Tuy nhiên đã có công trình của tác giả Pranoto và các cộng tác viên (2005) nghiên cứu bổ sung một số tác nhân kháng khuẩn như dầu tỏi, kali sorbat, nisin làm tăng cường khả năng kháng khuẩn của màng chitosan nên trong luận văn này nghiên cứu bổ sung chất kháng khuẩn là natri benzoat vào màng chitosan - gelatin. 1.4 TỔNG QUAN VỀ BENZOAT Benzoat là muối của axit benzoic [44]. Axit benzoic có tác dụng ức chế mạnh nấm men, nấm mốc, vi khuẩn. Vì axit benzoic khó hòa tan trong nước nên ngườI ta thường sử dụng muối của nó là Natri benzoat. Công thức cấu tạo Hình 1.6 : Axit benzoic và Natri benzoat Natri benzoat Benzoic axit Công thức cấu tạo: C7H5O2Na Khối lượng phân tử: 144.11 Tính chất lý hóa: Natri benzoat ở dạng bột màu trắng, có mùi hăng, tan tốt trong nước (55g/100ml H2O, ở 200C) Tính kháng khuẩn, kháng nấm của 1g Natri benzoat tương đương 0,827g axit benzoic. Tính kháng khuẩn, kháng nấm: Natri benzoat có tác dụng ức chế mạnh nấm men, nấm mốc, vi khuẩn. Có tác dụng bảo quản mạnh trong môi trường axit (pH = 3,5 – 4). Cơ chế ức chế vi sinh vật: Cơ chế tác dụng của axit benzoic và những dẫn xuất của chúng là làm ức chế quá trình hô hấp của tế bào, ức chế quá trình oxi hóa gluco và pyruvat. Mặt khác, axit benzoic làm tăng nhu cầu oxi trong suốt quá trình oxi hóa gluco. Benzoat tác động làm hạn chế khả năng nhận cơ chất của tế bào. Ứng dụng: Natri benzoat được dùng để bảo quản nước quả, bánh kẹo, mứt … Nồng độ benzoat được phép sử dụng trong thực phẩm theo khuyến nghị của WHO là không được quá 0,1% tính theo khối lượng (ở Mỹ, FDA quy định lượng sử dụng trong thực phẩm là 0,05 – 0,1% tính theo khối lượng). Nhược điểm của việc sử dụng benzoat trong việc bảo quản một số sản phẩm thực phẩm như mứt, mứt đông, tương cà chua, tương ớt, tương quả … là có thể làm cho sản phẩm bị thâm đen và dễ nhận biết dư vị. Độc tính: Ở các nồng độ cho phép sử dụng như trên, chưa có bằng chứng cụ thể nào cho thấy tác động không tốt đến sức khỏe của người tiêu dùng. Tiến hành thí nghiệm trên chó cho thấy mức sử dụng dưới 1g/1kg thì không ảnh hưởng nhưng khi sử dụng vựot quá mức trên thỉ chó bắt đầu có biểu hiện co giật thần kinh, một vài trường hợp có thể dẫn đến chết. Đối với người, nếu sử dụng các sản phẩm thực phẩm có nồng độ Natri benzoat cao sẽ ảnh hưởng đến thần kinh nhất là đối với trẻ em. 1.5 TỔNG QUAN VỀ CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG 1.5.1 Giới thiệu một số loài cá ngừ đại dương: Cá ngừ đại dương là động vật máu nóng. Chúng có kích thước, màu sắc rất đa dạng và giá trị kinh tế cao. Cá ngừ đại dương có rất nhiều loài nhưng hiện nay chỉ có 5-6 loài cá ngừ cho sản lượng lớn và là đối tượng khai thác chính: - Cá ngừ vằn (Thunnus pelanus) - Cá ngừ vây vàng (Thunnus abbacares) - Cá ngừ mắt to (Thunnus obesus) - Cá ngừ vây dài (Thunnus alaluga) - Cá ngừ xanh (Thunnus thunnus) Loại cá ngừ có sản lượng lớn và phân bố rộng ở vùng biển miền Trung, Đông Nam Bộ, đặc biệt là vùng biển Khánh Hòa là cá ngừ vây vàng. Đây cũng chính là đối tượng nghiên cứu trong luận văn này. 1.5.2 Thành phần hóa học của cá ngừ đại dương: Cá ngừ đại dương là một trong những loài hải sản được ưa chuộng và quí hiếm trên thế giới hiện nay. Theo nghiên cứu của ủy ban đào tạo nghề cá Queenland, thành phần hóa học của cá ngừ theo Bảng 1.4 Bảng 1.4 : Thành phần hóa học của cá ngừ Đơn vị tính: g/100g phần ăn được TT Loài Nước Protein Lipid Gluxid Tro 1 Cá ngừ vây xanh - Cơ thịt đỏ - Cơ thịt trắng 68,7 52,6 28,3 21,4 1,4 24,6 0,1 0,1 1,5 1,3 2 Cá ngừ vây xanh phương nam - Cơ thịt đỏ - Cơ thịt trắng 5,6 63,9 23,6 23,1 9,3 11,6 0,1 0,1 1,4 0,3 3 Cá ngừ vây vàng - Cơ thịt đỏ 74,2 22,2 2,1 0,1 1,4 4 Cá ngừ vằn 70,4 25,8 2,0 0,4 1,4 Điểm đặc biệt là thành phần lipid của cá ngừ đại dương có hàm lượng cholesterol rất thấp. Đây là ưu điểm rất lớn của cá ngừ đại dương và góp phần để cá ngừ đại dương được sử dụng chế biến các món ăn cao cấp (sashimi, sushi…) Bảng 1.5: Thành phần hóa học của lipid cá ngừ đại dương Đơn vị tính: g/100g của phần ăn được STT Thành phần lipid Khối lượng 1 2 3 Axit béo không no (một nối đôi) Axit béo không no (nhiều nối đôi) (trong đó có Cholesterol) Axit béo bão hòa 0,197 0,363 (0,058) 0,301 Ngoài ra, thịt cá ngừ đại dương chứa đầy đủ, cân đối lượng axit amin thay thế và không thay thế nên cá ngừ đại dương là loại nguyên liệu tuyệt vời để cung cấp dinh dưỡng cho cơ thể. Các thành phần dinh dưỡng trong cá ngừ đại dương rất dễ tổn thất trong quá trình chế biến và bảo quản nên cần có biện pháp hạn chế tổn thất chất dinh dưỡng. Mục đích của luận văn là nghiên cứu dùng màng chitosan phối trộn phụ liệu tối ưu làm màng bao cá ngừ đại dương fillet. 1.6 ỨNG DỤNG CỦA CHITOSAN Chitosan và dẫn xuất của chúng có rất nhiều ứng dụng trong nông nghiệp, công nghiệp thực phẩm, công nghiệp nhẹ, y học và một số ngành khác. Chitosan có thể được bào chế ra nhiều hình thức khác nhau: chất dẻo, bột nhuyễn, lát mỏng, sợi chất lỏng hoặc hơi xịt… 1.6.1. Ứng dụng trong nông nghiệp: - Chitosan được dùng như một thành phần chính trong thuốc phòng trừ nấm bệnh (đạo ôn, khô văn…), làm thuốc kích thích sinh trưởng cây trồng như lúa, cây công nghiệp cây ăn quả, cây cảnh… Chitosan không độc hại, giữ tác dụng lâu trên lá, cây, làm tăng độ nẩy mầm của hạt, tăng việc tạo diệp lục trên lá, tăng khả năng đâm rễ, thúc đẩy quá trình ra hoa kết quả và làm tăng năng suất thu hoạch của cây trồng. - Các nhà khoa học Nguyễn Thị Huệ, Lâm Ngọc Thụ - trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên, ĐHQG Hà Nội và Nguyễn Văn Hoan – trường ĐH Nông Nghiệp 1 đã sử dụng các chất có hoạt tính sinh học cao từ chitin để kích thích nảy mầm những hạt lúa giống quốc gia ĐH 60 đã bảo quản được 19 – 21 tháng, đặc biệt là các hạt gần như mất hết khả năng nảy mầm. Đồng thời khi sử dụng các chất có hoạt tính sinh học này còn có khả năng kích thích cho sức sống của hạt giống cao hơn, chất lượng cây mầm tốt hơn, góp phần nâng cao giá trị gieo trồng của hạt giống [16]. Viện Khoa học nông nghiệp Miền Nam và Trung tâm công nghệ sinh học Thủy sản cùng tham gia nghiên cứu tác dụng của chitosan lên một số loài hạt dễ mất khả năng nảy mầm và góp phần thúc đẩy sinh trưởng, phát triển của cây trồng ngoài đồng. Kết quả là có khả năng kéo dài thời gian sống và duy trì khả năng nảy mầm tốt của hạt giống cà chua và hạt giống đậu cô ve sau thời gian bảo quản 9 – 12 tháng trong điều kiện bình thường [11]. - Năm 1987, Bentech đã được cấp bằng sáng chế nhờ nghiên cứu dùng chitosan trong việc bọc nang hạt giống để ngăn ngừa sự tấn công của nấm trong đất. Trong những vùng mà cây trồng thường bị nấm tấn công vào hệ rễ, nếu hạt giống được bọc nang bằng chitosan sẽ nâng cao được hiệu suất thu hoạch lên 20% so với không dùng chitosan. Ngoài ra, chitosan có tác dụng cố định phân bón, thuốc trừ sâu. 1.6.2 Ứng dụng trong y dược: - Từ chitosan sản xuất glucozamin có khả năng thúc tiến thuốc kháng sinh tố và có thể dùng làm nguyên liệu để nuôi vi trùng và chế thuốc. - Trong kỹ nghệ bào chế dược phẩm, chitosan có thể dùng làm chất phụ gia như làm tá dược độn, tá dược dính, chất tạo màng viên nang mềm và cứng và chất mang sinh học dẫn thuốc… Theo nghiên cứu dùng chitosan làm tá dược dính trong một số công thức viên có dược chất dễ bị tác động bởi các ion kim loại nặng của Nguyễn Thị Ngọc Tú, Nguyễn Phúc Khuê và Nguyễn Thị Thanh Hải cho kết quả chitosan làm tá dược dính trên viên Vitamin C tốt ngang PVP (dung dịch cồn polyvinyl pirovidin) và là tác nhân khoá ion kim loại nặng tương tự EDTA_Na2 (Etylen Diamin Tetra Natriacetat). Chitosan có khả năng dùng thay thế hỗn hợp PVP, EDTA_Na2 trong tế bào thuốc viên vì có khả năng tạo màng phim trên viên, thích hợp để bao các viên có thành phần trung tính hoặc axit nhẹ. Chitosan và các dẫn xuất của nó được dùng làm thuốc chữa bệnh, thuốc hạ Cholesterol trong máu, thuốc chữa vết thương, vết bỏng, thuốc chữa đau dạ dày, thuốc chống đông tụ máu, tác dụng tăng cường miễn dịch cơ thể. Khoa dược trường Đại Học Y Dược Thành Phố Hồ Chí Minh đã nghiên cứu thuốc chữa viêm loét dạ dày tá tràng từ chế phẩm của chitosan: Gel chitosan, gel chitin, gel chitosan và Al(OH)3 [22]. Chitosan đã được nghiên cứu và bào chế thành sản phẩm thuốc kem chữa bỏng Polysan [17], [19], [24]. Khảo sát trên súc vật thực nghiệm cho thấy thuốc này không có tác dụng phụ, không gây dị ứng , lại có tác dụng kích thích mô để tạo điều kiện cho vết thương nhanh liền, không bị nhiễm trùng, không để lại sẹo. 1.6.3 Ứng dụng trong công nghệ sinh học: - Dùng chitsan trong cố định tế bào và enzym. + Chitin-chitosan là một chất mang phù hợp cho sự cố định enzym tế bào. Enzym cố định tế bào là một chất xúc tác sinh học hoạt động trong một không gian linh hoạt. Enzym cố định cho phép mở ra việc sử dụng rộng rãi enzym trong công nghiệp, trong y học, khoa học phân tích… Enzym cố định được sử dụng lâu dài, không cần thay đổi chất xúc tác, nhất là trong công nghệ làm sạch nước, làm trong nước quả, sử dụng enzym cố định rất thuận lợi và đạt hiệu quả cao + Đặc điểm quan trọng của các nguyên liệu được sử dụng làm chất mang enzym là diện tích bề mặt trên một đơn vị thể tích hay trọng lượng phải rộng, không bị phân giải, không tan, bền vững với các yếu tố hoá học, giá rẻ, dễ kiếm. Trong các loại polyme thì chitin và chitosan thoả mãn yêu cầu trên. + Phương pháp cố định enzym bao gồm: enzym được dính trên chất mang bằng liên kết hấp phụ hay liên kết tĩnh điện (liên kết ion), hoặc liên kết vùi trong lưới gel, liên kết ngang (Cross linking). Enzym được cố định trong chitosan bằng liên kết hấp phụ hay liên kết ngang qua cầu nối trung gian như Glutaraldehyt hoặc có khi enzym bị vùi trong lưới gel tạo thành liên kết ngang giữa chitosan và Glutaraldehyt . Qua nhiều nghiên cứu cho thấy chitosan có các đặc điểm sau: + Chitosan là một nguyên liệu dẻo, linh hoạt, nó có thể cố định enzym bằng các hấp phụ đơn giản, bằng hấp phụ dạng lưới gel hay bằng liên kết ion qua nhân tố chức năng trung gian hoặc ở dạng thể vùi. + Sự liên kết ion NH3+ của chitosan với các ion âm tự do khác trên enzym, là nhân tố hình thành liên kết hấp phụ hay ion. Hiệu suất cố định theo phương pháp hấp phụ có khuynh hướng cao hơn theo liên kết ion, cho phép thực hiện trong điều kiện nhẹ nhàng. + Khi so sánh với các chất mang khác thì chitosan có khả năng chứa đựng lượng protein 10 – 30mg/g chitosan … 1.6.4 Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm: Chitosan có nguồn gốc tự nhiên, không độc và rất an toàn cho người khi sử dụng làm thực phẩm [28], [33]. Chitosan có những tính chất rất đặc trưng như có khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, tạo màng, có khả năng hấp thụ màu mà không hấp thụ mùi, hấp thụ một số kim loại nặng.. nên nó được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp thực phẩm và dùng để bảo quản thực phẩm. - Do chitosan có tính kháng khuẩn, không hoà tan trong nước, trong kiềm, rượu và aceton nhưng lại tan trong dung dịch axit acetic loãng. Dùng hỗn hợp chitosan hòa tan trong axit acetic loãng tráng mỏng trên tấm kính hay tấm nilon phẳng rồi làm khô ở nhiệt độ 40-60oC hoặc phơi nắng khi đã khô bóc ra ta được màng mỏng chitosan. Màng mỏng này được thay thế polyetylen để sản xuất giấy bóng kính, làm màng bao bọc thực phẩm cao cấp hoặc để bọc lót các linh kiện khác. - Chitosan bột có tính tẩy màu mà không hấp thụ mùi và các thành phần khác nên người ta ứng dụng nó vào việc khử màu nước uống ở nồng độ 1g chitosan bột cho 100ml nước uống. - Chitosan dùng để lọc trong các loại nước ép hoa quả, rượu bia, nước ngọt và có thể tẩy lọc các nguồn nước thải công nghiệp từ các nhà máy chế biến thực phẩm nhờ khả năng làm đông các thể lơ lững, rắn giàu protein trong nước thải của quá trình chế biến thịt, rau cải và công nghệ chế biến tôm nhờ khả năng kết dính tốt các ion kim loại nặng Hg, Pb… của keo dương chitosan. Vì vậy các ion kim loại trên bị giữ lại mà keo chitosan không bị keo tụ [33]. Dung dịch keo chitosan có thể bọc hạt Gel Alginat trong việc cố định tế bào nấm men để lên men rượu và dịch quả nhiều lần. 1.6.5 Ứng dụng trong một số ngành công nghiệp khác: Trong công nghiệp giấy: Chỉ cần bỏ 1% Chitin tính theo trọng lượng vào bột giấy cũng đã đủ làm tăng sức dẻo dai của giấy, giảm thời gian cần thiết để rút nước ra khỏi bột, để gia tăng số lượng chất sợi trong giấy. Nhờ đó các nhà máy có thể dùng dùng ít chất sợi hơn nhưng vẫn giữ được phần tốt của giấy. Loại giấy được chế tạo bằng chitin dễ in hơn loại giấy bình thường và khó rách hơn khi bị ướt nên có thể được dùng trong việc chế tạo tã lót thay cho trẻ em, khăn giấy và bao giấy gói hàng. Trong công nghiệp dệt: - Chitin dùng để hồ vải, cố định hình in hoa, màu sắc. Ưu điểm là làm cho vải hoa, tơ sợi bền màu, bền sợi, chịu được cọ xát mặt ngoài thì ánh đẹp. - Chitosan là nguyên liệu quan trọng được dùng để hồ vải chống nước. Hoà tan chitosan trong dung dịch CH3COOH loãng 1,5% dùng với acetat nhôm và axit stearic đem sơn trên vải, khi khô tạo thành màng mỏng chắc bền chịu được nước, chống lửa, cách nhiệt, chịu nắng và chống thối. Vải này được sử dụng để sản xuất vải bao dây điện, những dụng cụ bảo hộ trong sản xuất, nghiên cứu. - Từ chitin có thể sản xuất ra sợi chitin theo phương pháp sản xuất sợi keo dính hoặc acetat xellulose rồi cho tác dụng với CS2 chế thành Sulfonate. Sau đó qua những quá trình lọc tẩy bột thành sợi chitin… Sợi chitin có ưu điểm là chịu được axit, ánh sáng, không độc hại…Nhưng khuyết điểm là khó nhuộm, giá thành cao. Dùng trong mỹ phẩm: Chitosan dùng làm chất phụ gia, làm kem bôi mặt, thuốc làm mềm da, làm tăng khả năng hoà hợp sinh học giữa thuốc và da, chế tạo thuốc định hình tóc, kem bôi da lột mặt. Từ năm 1969: chitin dã được dùng nhiều trong kỹ thuật bào chế mỹ phẩm. Vài hãng đã đùng nó trong kem và thuốc bôi ngoài da để làm cho kem đặc lại và những hãng khác đang thí nghiệm nó trong việc bào chế thuốc trị sốt và sơn móng tay. Chitosan được cho thêm vào trong thuốc gội đầu để làm cho nước loãng hơn bằng cách khoá các ion Fe, Ca,và Mg lại với nhau. Dùng trong phim ảnh và một số ngành công nghiệp khác: Phim chitosan có độ nét cao, không tan trong nước, axit nhưng tan trong axit loãng như axit acetic . Chitosan được dùng làm mực in trong công nghệ in. Chitin – chitosan làm tăng độ bền gỗ trong công nghệ chế biến gỗ. Hãng kỹ thuật của Matsushita còn dùng chitosan trong việc chế tạo máy phát thanh._.. Chitosan còn dùng trong xử lý nước thải công nghiệp, nó có khả năng tạo phức với kim loại nặng độc hại, dùng để lọc trong nước sạch tiêu dùng, thanh lọc nước nhiễm chất độc hại và chất phóng xạ do chitosan khoá chặt các ion kim loại như: Hg, Pb và Uranium. 1.7 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỦA MÀNG CHITOSAN 1.7.1 Nghiên cứu trong nước: Tác giả Đống Thị Anh Đào và Châu Trần Diễm Ái (Khoa Công Nghệ Hoá Học Và Dầu Khí – Trường Đại Học Bách Khoa TpHCM) đã nghiên cứu chế tạo một số màng bán thấm polysaccaride như CMC, Chitosan dùng bao gói bảo quản nhãn trong môi trường có nồng độ CO2 cao hơn môi trường khí quyển [7]. Kết quả là nhãn được bao gói bằng màng bán thấm vẫn giữ được giá trị thương phẩm sau 45 ngày bảo quản (kéo dài thời gian bảo quản nhãn lên gấp 3 – 9 lần so với cùng điều kiện bảo quản không có bao bì). Các nhà khoa học thuộc Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên đã nghiên cứu dùng màng mỏng Chitosan để chế ra các đồ dùng sinh hoạt hàng ngày như cốc, bát, dĩa thức ăn, giấy gói kẹo dùng một lần thì thấy sau khi sử dụng chỉ cần bỏ chúng vào trong thùng rác có nước là chúng tự phân hủy trong một thời gian ngắn [13]. Tác giả Bùi Văn Miên và Nguyễn Anh Trinh (Khoa công nghệ thực phẩm trường Đại Học Nông Lâm) đã nghiên cứu dùng Chitosan tạo màng để bao gói thực phẩm [2], [12]. Màng Chitosan có tính kháng khuẩn, tính giữ nước dùng bao gói các loại thực phẩm tươi sống giàu đạm như cá, thịt… Đồng thời, bổ sung phụ gia là các chất hoá dẻo (Ethylen Glycol – EG, Polyethylen Glycol – PEG) để tăng tính dẻo dai và đàn hồi cho màng. Các tác giả đã ứng dụng màng này bao gói xúc xích thì thấy rằng ngoài việc giúp cho sản phẩm xúc xích có hình dáng đẹp lớp màng Chitosan này còn có tác dụng không làm mất màu và mùi đặc trưng của xúc xích. Các tác giả này cũng nghiên cứu dùng vỏ bọc Chitosan bảo quản các loại thủy sản tươi và khô [1]. Bảo quản cá tươi bằng Chitosan hạn chế được hiện tượng mất nước và tổn thất chất dinh dưỡng của cá khi cấp đông và sau khi rã đông. Đối với thủy sản khô như cá khô, cá mực … thì tiến hành pha dung dịch Chitosan 2% trong dung dịch axit acetic 1,5%. Sau đó nhúng cá khô và mực khô vào dung dịch được pha, làm khô bằng cách sấy ở nhiệt độ 300C có quạt gió. Sản phẩm thu được có thể bảo quản tốt ở nhiệt độ bình thường. Tùy theo độ ẩm của cá và mực mà sản phẩm có thời gian bảo quản khác nhau, với độ ẩm 26 – 30%, cá khô bảo quản được 83 ngày, mực khô 85 ngày còn độ ẩm 41 – 45% thì cá khô giữ được 17 ngày, mực khô giữ được 19 ngày. - Tác giả Châu Văn Minh, Phạm Hữu Điển, Đặng Lan Hương, Trịnh Đức Hưng, Hoàng Thanh Hương đã nghiên cứu dùng màng Chitosan để bảo quản hoa quả tươi [3], [4] thì thấy dùng màng Chitosan bảo quản thì thời gian bảo quản hoa quả kéo dài hơn so với hoa quả chỉ được bảo quản lạnh. Kiểm tra số lượng vi sinh vật thì thấy hoa quả được bảo quản bằng màng Chitosan có khả năng kháng khuẩn rất tốt. 1.7.2 Nghiên cứu ngoài nước: Krasavtsev và các cộng tác viên đã nghiên cứu ứng dụng màng Chitosan làm bao gói để bảo quản cá và các sản phẩm từ cá [45]. Người ta dùng Chitosan được chiết rút từ các nguồn phế liệu thủy sản khác nhau như tôm, cua, ghẹ lần lượt làm màng mỏng bao gói cá thì thấy màng Chitosan chiết rút từ vỏ tôm có độ dày, độ bền kéo, đàn hồi cao nhất. Màng Chitosan giúp cho sản phẩm giữ nước rất tốt và giữ được các đặc tính tự nhiên của sản phẩm. Attaya Kungsuwan và các cộng tác viên đã nghiên cứu sử dụng dung dịch Chitosan (hoà tan 5g Chitosan trong 500 ml axit acetic 1%) làm bao gói bảo quản cá [27] thì thấy cá có bảo quản bằng màng Chitosan kéo dài thời gian bảo quản tới 2 tháng trong khi cá không được bảo quản bằng màng Chitosan thì thời gian bảo quản chỉ kéo dài tối đa 1 tháng trong cùng một điều kiện bảo quản. Blaise Ouattara và các cộng sự đã nghiên cứu dùng màng Chitosan bao gói thịt thì có thể ức chế được sự phát triển của các vi sinh vật gây thối rữa nhằm kéo dài thời gian bảo quản thịt và các sản phẩm từ thịt [29]. Lopez – Caballero và các cộng sự đã nghiên cứu dùng hỗn hợp chitosan- gelatin bao gói bảo quản chả cá thì thấy sau 20 ngày bảo quản mùi vị của chả cá hầu như không biến đổi nhiều và các tính chất khác như độ cứng, độ cố kết, độ mềm dẻo … hầu như không đổi [ 39] Sobral và các cộng sự đã nghiên cứu các tính chất cơ lý của màng Gelatin ảnh hưởng bởi nguồn gốc Gelatin và chất tạo dẻo sorbitol. Cụ thể là khi tăng hàm lượng sorbitol thì tính ngăn cản thoát hơi nước của màng giảm [40]. Ảnh hưởng của nồng độ Gelatin sử dụng để tạo màng và các chất tạo dẻo khác nhau như glycerol, PEG và EG được nghiên cứu với nhiều nồng độ khác nhau từ 10 đến 30 g/100 g Gelatin [26], [32]. Việc nghiên cứu tính chất của màng tạo từ hỗn hợp Gelatin và một số polyme khác cũng được thực hiện như kết hợp Gelatin với carrageenan, tinh bột, alginate cho phép chúng ta thay đổi tính chất cơ học, lý học của màng, làm màng có độ bền thích hợp, khả năng chịu được hơi ẩm tốt hơn, phù hợp hơn cho việc ứng dụng trong thực phẩm, thường có độ ẩm cao [35]. 1.8. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÀNG CHITOSAN Màng mỏng chitosan có một vai trò hết sức quan trọng, dùng nó để bao bọc thực phẩm sẽ hạn chế khả năng mất nước cũng như kháng sự phát triển của vi sinh vật của thực phẩm trong quá trình bảo quản lạnh . Chitosan có tác dụng làm bất động các tế bào vi trùng động vật hoặc thực vật hay các enzym. Đó là tính kháng khuẩn, kháng nấm (chitosan bổ sung vào thức ăn gia súc sẽ kích thích sự phát triển của vi khuẩn Bifido Bacterium trong ruột, vi khuẩn này tạo ra enzym lactaza cần thiết cho sự tiêu hoá và cản trở sự sinh trưởng của các vi sinh vật khác). Cơ chế kháng khuẩn của chitosan vẫn chưa chắc chắn. Tuy nhiên một vài suy đoán tin cậy đã đề xuất ý kiến rằng: Chitosan sẽ lấy đi từ các vi sinh vật này các ion quan trọng ví dụ như ion Cu++. Như vậy vi sinh vật sẽ chết do mất cân bằng các ion quan trọng . Hình 1.7 : Phản ứng tạo phức giữa ion Cu++ và phân tử chitosan (theo Kaminski và Modrjewska, 1997) Ngăn chặn phá hoại chức năng màng tế bào Gây ra sự tổng hợp của polyelectrolyte với polyme mang tính chất axit trên bề mặt tế bào vi khuẩn. Như vậy việc dùng màng chitosan bao bọc thực phẩm có thể kéo dài thời gian bảo quản, giảm sự thối hỏng do khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của nó. Màng mỏng chitosan có thể ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp bao gói, bao bì thực phẩm vì nó có thể thay thế PE để sản xuất giấy bóng kính bao bọc thực phẩm cao cấp. Đặc biệt màng mỏng chitosan còn có khả năng bảo quản thực phẩm và thực phẩm tươi sống. Ngoài ra người ta sử dụng chitosan làm màng mỏng phủ trên trái cây để tăng thời gian bảo quản. Mặt khác hiện nay ô nhiễm môi trường là vấn đề bức xúc đang được quan tâm của toàn cầu, đang tìm mọi cách khắc phục, như lượng rác thải, nước thải công nghiệp …Trong đó vật dụng bao bì từ PE, PVC,… mà hằng ngày thải ra môi trường một lượng rất lớn và việc xử lý nó rất phức tạp, gây ô nhiễm môi trường trầm trọng, ngoài ra ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Chính vì vậy việc ứng dụng màng mỏng chitosan trong công nghiệp bao gói là hết sức quan trọng . Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 2.1.1 Nguyên liệu chính: Đối tượng nghiên cứu là chitosan được chiết tách từ vỏ tôm sú sau khi đã qua công đoạn khử khoáng bằng axit HCl, khử protein và deacetyl hóa bằng NaOH đậm đặc. Chitosan nghiên cứu được cung cấp bởi trung tâm chế biến Đại Học Thủy Sản. Các chỉ tiêu chất lượng của chitosan nguyên liệu: Màu sắc, trạng thái : trắng, dạng mảnh. Độ ẩm : 11% Hàm lượng tro : 0,9% Độ nhớt : 300 cps Độ deacetyl (DD) : 95% Độ tan : 99,8% (trong axit acetic 1%) 2.1.2 Nguyên liệu phụ: Nguyên liệu phụ được sử dụng trong đề tài dùng để phối trộn với chitosan là gelatin và natri benzoat. Gelatin: sản phẩm do Pháp sản xuất – được phân phối tại Việt Nam tại công ty hóa chất Thái Hòa - 138 Tô Hiến Thành quận 3 TPHCM. Các chỉ tiêu chất lượng của gelatin: - Màu sắc, trạng thái : màu vàng nhạt, dạng bột mịn. - Độ tinh khiết : 99% - Độ ẩm : 12% - Độ hòa tan : 100% trong nước nóng (trên 300C). Natri benzoat: Các chỉ tiêu chất lượng của Natri benzoat: - Màu sắc, trạng thái : màu trắng, dạng tinh thể. - Độ tinh khiết : 98% 2.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2.1 Phương pháp tạo màng mỏng chitosan phối trộn gelatin và natri benzoat: Màng chitosan – gelatin được tạo ra bằng phối trộn chitosan (DD = 95%, M = 9.105 ¸ 106 Dalton) với gelatin theo tỉ lệ phối trộn là 0/100, 80/20, 60/40, 40/60, 20/80, 0/100. Bổ sung natri benzoat 0,05%; 0,1%; 0,15%; 0,2% rồi hòa tan trong dung dịch axit acetic 1%. Sau đó, dung dịch này sẽ được rót vào khuôn mica có diện tích 30 cm x 30 cm. Dựa vào nguyên lý bốc hơi, sau một thời gian là 2 – 3 ngày ta thu được màng mỏng trên tấm mica. Tiến hành tách khuôn và đem màng mỏng đi bảo quản và xác định các chỉ tiêu cơ lý. 2.2.2 Xác định các chỉ tiêu cơ lý: 2.2.2.1 Xác định các tính chất cơ lý của màng như sức căng của màng (Tensile strength – TS), độ giãn của màng (Elongation – E) được tiến hành đo tại phòng thí nghiệm của trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3 – Quatest 3 trên máy đo Instron Model 5566 theo phương pháp thử ASTM D 882 – 02. Các màng này được giữ trong môi trường có nhiệt độ và độ ẩm ổn định trong thời gian 24h trước khi tiến hành đo. Môi trường phòng thí nghiệm có nhiệt độ là (25±3)0C và độ ẩm là (55 ± 5) %. 2.2.2.2 Xác định khả năng thấm nước của màng ( water vapor permeability – WVP) Phương pháp xác định khả năng thấm nước của màng được xác định như sau: các loại màng chitosan phối trộn phụ liệu có và không có bổ sung chất kháng khuẩn thu được đem kiểm tra khả năng thấm nước phải được giữ trong điều kiện ổn định về nhiệt độ và độ ẩm (t0 = 25 ± 30C, j = 55 ± 5%) trong thời gian là 24h. Sau thời gian này đem các màng nay đi cân và ghi nhận lại khối lượng của từng màng (m1) rồi được ngâm trong nước trong thời gian 1h. Sau đó lau khô từng màng bằng giấy hút nước và cân lại khối lượng của từng màng (m2). Khả năng thấm nước của từng màng sẽ được tính theo công thức sau: m2 – m1 m1 x 100(%) WC = Trong đó: WC là khả năng thấm nước của màng (%) m1, m2 lần lượt là khối lượng của màng trước và sau khi ngâm trong nước (mg). 2.2.2.3 Đánh giá màu sắc, trạng thái của màng: Màu sắc và trạng thái của màng được đánh giá bằng phương pháp cảm quan. 2.2.3 Phương pháp kiểm tra khả năng kháng khuẩn của màng: [15], [20] Phương pháp kiểm tra khả năng kháng khuẩn của màng được tiến hành như sau: Cắt một mẩu nhỏ màng có đường kính 17mm từ các màng cần kiểm tra. Thanh trùng môi trường nuôi cấy (môi trường MHA – Mueller Hinton Agar) rồi rót môi trường vào dĩa petri. Cấy 0,1 ml dịch chứa vi sinh vật với lượng 105 ¸ 106 cfu/ml (trong đề tài này cần kiểm tra khả năng kháng khuẩn của màng đối với 4 loại vi sinh vật là Staphylococcus aureus, Salmonella typhmurium, Escherichia coli, Vibrio parahaemolyticus vào môi trường nuôi cấy rồi đặt từng mẩu màng lên trên môi trường. Đặt dĩa petri trong tủ ấm ở nhiệt độ 370C trong thời gian 24h. Tiến hành đo vùng kháng khuẩn xung quanh mẩu, vùng kháng khuẩn là vùng tròn sạch (clear zone) xung quanh màng. Đường kính vùng kháng khuẩn tạo thành phải > 17mm thì mới kết luận màng có tính kháng khuẩn. 2.2.4. Phân tích phổ hồng ngoại của màng: Phổ hồng ngoại của màng được phân tích tại phòng thí nghiệm trực thuộc trung tâm phân tích thí nghiệm TPHCM. Bước sóng của tia hồng ngoại sử dụng từ 500 – 4000 cm-1. Máy dò sử dụng là máy TGS (Tri – Glycine – Sulfate). 2.2.5. Phân tích phổ nhiễu xạ tia X: Phổ nhiễu xạ tia X được phân tích tại Viện Hóa Học Dầu Khí trên máy nhiễu xạ tia X – Model XPERT PRO (Philips). 2.2.6 Phương pháp bố trí thí nghiệm để lựa chọn tỉ lệ phối trộn chitosan – gelatin tối ưu: Hình 2.1: Sơ đồ bố trí thí nghiệm lựa chọn tỷ lệ phối trộn chitosan-gelatin -benzoat Chitosan / Gelatin Tỷ lệ 100/0; 80/20; 60/40; 40/60; 20/80; 0/100 Tạo hỗn hợp Chitosan / Gelatin có nồng độ 1,5% Hoà tan trong dung dịch axit acetic 1% Tạo màng mỏng Làm khô ở nhiệt độ phòng Không bổ sung chất kháng khuẩn Bổ sung Natri benzoat 0,05% Bổ sung Natri benzoat 0,1% Xác định các chỉ tiêu Bảo quản Chọn quy trình tối ưu 0 tuần tuaàn 2 tuần 4 tuần 6 tuần 8 tuần Bổ sung Natri benzoat 0,15% Bổ sung Natri benzoat 0,2% Khả năng kháng khuẩn của màng Màu sắc của màng Phổ hồng ngoại Sức căng của màng (MPa) Độ giãn của màng (%) Độ thấm nước của màng (%) Phổ nhiễu xạ tia X Kết quả thu được 30 màng mỏng như sau: CG 1: màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 100/0. CG 2: màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 80/20. CG 3: màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 60/40. CG 4: màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 40/60. CG 5: màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 20/80. CG 6: màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 0/100. CGB 1-1: màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 100/0 bổ sung 0,05% Natri benzoat. CGB 2-1: màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 80/20 bổ sung 0,05% Natri benzoat. CGB 3-1 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 60/40 bổ sung 0,05% Natri benzoat. CGB 4-1 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 40/60 bổ sung 0,05% Natri benzoat. CGB 5-1 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 20/80 bổ sung 0,05% Natri benzoat. CGB 6-1 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 0/100 bổ sung 0,05% Natri benzoat. CGB 1-2: màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 100/0 bổ sung 0,1% Natri benzoat. CGB 2-2 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 80/20 bổ sung 0,1% Natri benzoat. CGB 3-2 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 60/40 bổ sung 0,1% Natri benzoat. CGB 4-2 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 40/60 bổ sung 0,1% Natri benzoat. CGB 5-2 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 20/80 bổ sung 0,1% Natri benzoat. CGB 6-2 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 0/100 bổ sung 0,1% Natri benzoat. CGB 1-3: màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 100/0 bổ sung 0,15% Natri benzoat. CGB 2-3 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 80/20 bổ sung 0,15% Natri benzoat. CGB 3-3 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 60/40 bổ sung 0,15% Natri benzoat. CGB 4-3 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 40/60 bổ sung 0,15% Natri benzoat. CGB 5-3 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 20/80 bổ sung 0,15% Natri benzoat. CGB 6-3 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 0/100 bổ sung 0,15% Natri benzoat. CGB 1-4: màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 100/0 bổ sung 0,2% Natri benzoat. CGB 2-4 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 80/20 bổ sung 0,2% Natri benzoat. CGB 3-4 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 60/40 bổ sung 0,2% Natri benzoat. CGB 4-4 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 40/60 bổ sung 0,2% Natri benzoat. CGB 5-4 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 20/80 bổ sung 0,2% Natri benzoat. CGB 6-4 : màng chitosan – gelatin với tỷ lệ phối trộn là 0/100 bổ sung 0,2% Natri benzoat. Các màng mỏng thu được này sẽ được xác định các chỉ tiêu sau: Chỉ tiêu 1 (CT1): Sức căng của màng. Chỉ tiêu 2 (CT2): Độ giãn của màng. Chỉ tiêu 3 (CT3): Khả năng thấm nước của màng (WVP – water vapor permeability) Chỉ tiêu 4 (CT4): Màu sắc và trạng thái của màng. Chỉ tiêu 5 (CT5): Khả năng kháng khuẩn của màng đối với 4 loại vi khuẩn là Staphylococcus aureus, Salmonella typhmurium, Escherichia coli, Vibrio parahaemolyticus. Chỉ tiêu 6 (CT6): Phân tích phổ hồng ngoại của màng. Chỉ tiêu 7 (CT7): Phân tích phổ nhiễu xạ tia X của màng Mỗi chỉ tiêu được kiểm tra 3 lần, kết quả cuối cùng là giá trị trung bình của 3 lần kiểm tra (áp dụng đối với các CT1, CT2, CT3, CT4, CT5) 2.2.7 Bố trí thí nghiệm dùng màng chitosan phối trộn phụ liệu tối ưu bảo quản sản phẩm cá ngừ đại dương fillet: Từ 30 màng mỏng thu được sau khi đem xác định các chỉ tiêu chọn ra được 2 màng mỏng tối ưu là màng CG3, CGB3-2. Dùng 2 màng mỏng này thử nghiệm bao gói sản phẩm fillet cá ngừ đại dương. Fillet cá ngừ đại dương Mẫu đối chứng (không dùng màng bảo quản) Dùng màng mỏng tối ưu để bao gói bảo quản Cấp đông ở - 200C Bảo quản Xác định một số chỉ tiêu: - Tổng số vi khuẩn hiếu khí bề mặt. - Hàm lượng histamin. - Khả năng hạn chế tổn thất chất dinh dưỡng. Nhiệt độ - 100C Thời gian 45 ngày Hình 2.2: Sơ đồ bố trí thí nghiệm dùng màng mỏng tối ưu bảo quản cá ngừ đại dương Sản phẩm fillet cá ngừ đại dương mua tại công ty XNK Nam Trung Bộ - đường 23/10 Nha Trang. Phải đảm bảo nhiệt độ sản phẩm trong suốt quá trình chế biến kế từ khâu tiếp nhận nguyên liệu cho đến khi fillet ra sản phẩm nhiệt độ không được vượt quá 40C nhằm hạn chế sự phát triển histidine thành histamin. Bảng 2.1: Kí hiệu các mẫu fillet cá ngừ đại dương nghiên cứu STT Chuẩn bị các mẫu fillet cá ngừ đại dương Kí hiệu mẫu 1 2 3 4 Fillet cá ngừ đại dương không bảo quản, không bao gói. Fillet cá ngừ đại dương không bao gói, cấp đông và bảo quản ở - 100 trong thời gian 45 ngày. Fillet cá ngừ đại dương bao gói bằng màng CG3 , cấp đông và bảo quản ở - 100 trong thời gian 45 ngày. Fillet cá ngừ đại dương bao gói bằng màng CGB 3-2, cấp đông và bảo quản ở - 100 trong thời gian 45 ngày. MBĐ MĐC M 1 M2 2.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM Số liệu thực nghiệm được xử lý theo phương pháp thống kê toán học trên phần mềm tin học MS Excel 2000 [5]. Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ PHỐI TRỘN CHITOSAN VÀ GELATIN TỐI ƯU 3.1.1 Kết quả xác định các chỉ tiêu cơ lý của các loại màng mỏng thu được: 3.1.1.1 Kết quả nghiên cứu: Mục đích của đề tài là sản xuất ra màng chitosan phối trộn gelatin có các tính chất ưu việt của màng chitosan như khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, chống mất nước cho thực phẩm trong quá trình bảo quản và có giá thành phù hợp, ta tiến hành phối trộn chitosan/gelatin ở các tỉ lệ phối trộn 100/0, 80/20, 60/40, 40/60, 20/80, 0/100. Để tăng cường khả năng kháng khuẩn của màng, ta phối trộn thêm natri benzoat ở các tỉ lệ 0,05%; 0,1%, 0,15%; 0,2%. Sau khi tạo thành màng mỏng khô tiến hành xác định các chỉ tiêu cơ lý của màng như sức căng của màng (MPa), độ giãn của màng (%). Kết quả đo được trình bày trong bảng 4.1 phần phụ lục 4.  3.1.1.2 Nhận xét và thảo luận: Chỉ tiêu độ bền kéo: - Theo chiều dọc: Hình 3.1: Đồ thị biểu diễn sức căng của các loại màng chitosan phối trộn gelatin. Trong các màng chitosan phối trộn gelatin đem đi kiểm tra sức căng, màng C G3 có độ bền kéo cao nhất (80,7 MPa) và màng CG6 có độ bền kéo thấp nhất (51,6 MPa). Màng chitosan chỉ bổ sung phụ liệu là gelatin có sức căng tăng dần theo tỉ lệ bổ sung Ch/G là 100/0 (61,3 MPa), 80/20 (71,8 MPa), 60/40 (80,7 MPa) và bắt đầu giảm dần khi tăng nồng độ gelatin lên là Ch/G là 40/60 (60,3 MPa), 20/80 (52,2 MPa), 0/100 (51,6 MPa). So với màng chitosan không bổ sung gelatin (CG1), màng có bổ sung gelatin có sức căng tăng hơn. Sỡ dĩ như vậy là do chitosan khi kết hợp với gelatin sẽ xảy ra tương tác giữa nhóm NH3+ của chitosan với các nhóm tích điện âm trong phân tử gelatin làm cho sức căng của màng tăng lên. Tác giả Qurashi và các cộng sự (1992) nghiên cứu phối trộn polyvinylpyrrolidone (PVP) bổ sung vào màng chitosan cũng theo tỉ lệ phối trộn 100/0, 80/20, 60/40, 40/60, 20/80, 0/100 thì thấy độ bền kéo của màng có phối trộn PVP giảm dần khi tỷ lệ phối trộn PVP tăng lên [48]. Màng có độ bền kéo cao nhất là màng Ch/PVP là 100/0, độ bền kéo của màng giảm dần khi tỷ lệ phối trộn Ch/PVP tăng dần và độ bền kéo thấp nhất là màng 20/80. Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn sức căng của các loại màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung natri benzoat 0,05% Theo kết quả đo sức căng của màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung chất kháng khuẩn Natri Benzoat 0,05% trình bày trong đồ thị 3.2, ta thấy rằng sức căng đo được cao nhất là màng CGB3-1 (51,1 MPa) và thấp nhất là màng CGB6-1 (33,3 MPa). Màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung Natri Benzoat 0,05% có sức căng tăng dần theo tỉ lệ bổ sung Ch/G là 100/0 (50,3 MPa), 80/20 (50,8 MPa), 60/40 (51,1 MPa) và bắt đầu giảm dần khi tăng nồng độ gelatin lên là Ch/G là 40/60 (44,5 MPa) 20/80 (43 MPa), 0/100 (33,3 MPa). Hình 3.3: Đồ thị biểu diễn sức căng của các loại màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung natri benzoat 0,1% Theo kết quả đo sức căng của màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung chất kháng khuẩn Natri Benzoat 0,1% trình bày trong đồ thị 3.3, ta thấy rằng sức căng đo được cao nhất là màng CGB3-2 (55,4 MPa) và thấp nhất là màng CGB6-2 (33,1 MPa). Màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung Natri Benzoat 0,1% có sức căng tăng dần theo tỉ lệ bổ sung Ch/G là 100/0 (54,4 MPa), 80/20 (54,7 MPa), 60/40 (55,4 MPa) và bắt đầu giảm dần khi tăng nồng độ gelatin lên là Ch/G là 40/60 (48,2 MPa), 20/80 (40 MPa), 0/100 (33,1 MPa). Hình 3.4: Đồ thị biểu diễn sức căng của các loại màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung natri benzoat 0,15% Theo kết quả đo sức căng của màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung chất kháng khuẩn Natri Benzoat 0,15% trình bày trong đồ thị 3.4, ta thấy rằng sức căng đo được cao nhất là màng CGB3-3 (38,9 MPa) và thấp nhất là màng CGB6-3 (23,2 MPa). Màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung Natri Benzoat 0,15% có sức căng tăng dần theo tỉ lệ bổ sung Ch/G là 100/0 (32,2 MPa), 80/20 (34,4 MPa), 60/40 (38,9 MPa) và bắt đầu giảm dần khi tăng nồng độ gelatin lên là Ch/G là 40/60 (28,4 MPa), 20/80 (24,4 MPa), 0/100 (23,2 MPa). Hình 3.5: Biểu diễn độ bền kéo theo chiều dọc của các loại màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung natri benzoat 0,2% Theo kết quả đo sức căng của màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung chất kháng khuẩn Natri Benzoat 0,2% trình bày trong đồ thị 3.5, ta thấy rằng sức căng đo được cao nhất là màng CGB3-4 (28,4 MPa) và thấp nhất là màng CGB6-4 (16,2 MPa). Màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung Natri Benzoat 0,15% có sức căng tăng dần theo tỉ lệ bổ sung Ch/G là 100/0 (25,8 MPa), 80/20 (26,6 MPa), 60/40 (28,4 MPa) và bắt đầu giảm dần khi tăng nồng độ gelatin lên là Ch/G là 40/60 (22,7 MPa), 20/80 (19,3 MPa), 0/100 (16,2 MPa). Kết luận Từ kết quả đo sức căng của các màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung chất kháng khuẩn Natri Benzoat theo tỷ lệ 0,05%; 0,1%; 0,15%; 0,2% trình bày từ đồ thị 3.1 – 3.5 ta thấy rằng sức căng của màng không những phụ thuộc vào hàm lượng gelatin mà còn phụ thuộc vào nồng độ chất kháng khuẩn bổ sung vào. Sức căng của màng tăng khi tăng nồng độ chất kháng khuẩn từ 0,05% lên 0,1% nhưng khi nồng độ chất kháng khuẩn bổ sung vào cao hơn (0,15 - 0,2%) thì sức căng của màng lại giảm. Điều này có thể lý giải rằng do sự bổ sung thêm Natri Benzoat, các phân tử chất này cạnh tranh gốc NH3+ của phân tử chitosan làm thay đổi cấu trúc chitosan làm cho liên kết giữa chitosan và gelatin thay đổi dẫn đến độ bền kéo theo chiều dọc của màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung Natri Benzoat giảm. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của tác giả như Cagri và các cộng sự (2001) là các tác nhân kháng khuẩn thêm vào sẽ làm thay đổi các tính chất cơ lý của màng [59]. Pranoto và các cộng tác viên (2005) đã nghiên cứu bổ sung một số tác nhân kháng khuẩn như dẩu tỏi, potassium sorbate, nisin vào màng chitosan thì cũng thấy các tác nhân kháng khuẩn này làm thay đổi các tính chất cơ lý của màng và nồng độ chất kháng khuẩn phối trộn vào càng cao thì sức căng của màng cũng giảm [41]. Điều này phù hợp với kết quả nghiên cứu cùa luận văn này. Nếu so sánh sức căng của từng loại màng chitosan phối trộn gelatin với màng có bổ sung chất kháng khuẩn theo các tỷ lệ phối trộn khác nhau ta có kết quả trình bày trong Bảng 3.1 Bảng 3.1 : So sánh sức căng của màng chitosan – gelatin với màng chitosan – gelatin – benzoat. Mức đđộ giảm (%) Tỉ lệ Ch/G 100/0 80/20 60/40 40/60 20/80 0/100 Màng có bổ sung Natri Benzoat 0,05% 16,6 17,1 36,6 38,1 17,6 34,4 Màng có bổ sung Natri Benzoat 0,1% 9,7 10,7 31,3 32,8 23,3 35,8 Màng có bổ sung Natri Benzoat 0,15% 46,6 43,8 51,7 60,4 53,2 55,1 Màng có bổ sung Natri Benzoat 0,2% 57,2 56,6 64,8 68,3 63,1 68,6 Theo kết quả trình bày trong bảng 3.1 ta thấy màng có bổ sung chất kháng khuẩn càng nhiều thì sức căng của màng càng giảm. Sỡ dĩ như vậy là do nồng độ chất kháng khuẩn càng cao sẽ xảy ra tương tác giữa nhóm - NH2 của chitosan với nhóm chức năng của tác nhân kháng khuẩn góp phần nới lỏng cấu trúc mạch làm cho độ bền kéo theo chiều dọc của màng giảm. Chỉ tiêu độ giãn của màng - % Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn độ giãn của các loại màng chitosan có phối trộn gelatin. Trong các màng chitosan phối trộn gelatin đem đi kiểm tra độ giãn, màng CG3 có độ giãn theo chiều dọc cao nhất (2,8%) và thấp nhất là màng CG6 (1,3%). Độ giãn theo chiều dọc của màng giảm dần khi tỷ lệ gelatin bổ sung vào tăng dần. Tỷ lệ gelatin bổ sung vào càng cao thì độ giãn theo chiều dọc của màng càng giảm. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của các tác giả Qurashi và các cộng sự (1992) nghiên cứu phối trộn polyvinylpyrrolidone (PVP) bổ sung vào màng chitosan cũng theo tỉ lệ phối trộn 100/0, 80/20, 60/40, 40/60, 20/80, 0/100 thì thấy độ giãn của màng có phối trộn PVP giảm dần khi tỷ lệ phối trộn PVP tăng lên. Màng có độ giãn cao nhất là màng có tỷ lệ phối trộn Ch/PVP là 100/0, độ giãn của màng giảm dần khi tỷ lệ phối trộn Ch/PVP tăng dần và độ giãn thấp nhất là màng 0/100. Hình 3.7: Đồ thị biểu diễn độ giãn của các loại màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung Natri benzoat 0,05%. Theo kết quả đo độ giãn của màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung chất kháng khuẩn Natri Benzoat 0,05% trình bày trong đồ thị 3.7, ta thấy rằng độ giãn đo được cao nhất là màng CGB1-1 (2,8%) và thấp nhất là màng CGB6-1 (1,9%). Độ giãn theo chiều dọc của màng giảm dần khi tỷ lệ gelatin bổ sung vào tăng dần. Tỷ lệ gelatin bổ sung vào càng cao thì độ giãn theo chiều dọc của màng càng giảm. Hình 3.8: Đồ thị biểu diễn độ giãn của các loại màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung Natri benzoat 0,1%. Theo kết quả đo độ giãn của màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung chất kháng khuẩn Natri Benzoat 0,1 % trình bày trong đồ thị 3.8, ta thấy rằng độ giãn đo được cao nhất là màng CGB1-2 (2,2%) và thấp nhất là màng CGB6-2 (1,9%). Độ giãn theo chiều dọc của màng giảm dần khi tỷ lệ gelatin bổ sung vào tăng dần. Tỷ lệ gelatin bổ sung vào càng cao thì độ giãn theo chiều dọc của màng càng giảm. Hình 3.9: Đồ thị biểu diễn độ giãn của các loại màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung Natri benzoat 0,15%. Theo kết quả đo độ giãn của màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung chất kháng khuẩn Natri Benzoat 0,15 % trình bày trong đồ thị 3.9, ta thấy rằng độ giãn đo được cao nhất là màng CGB1-3 (5,8%) và thấp nhất là màng CGB6-3 (4%). Độ giãn theo chiều dọc của màng giảm dần khi tỷ lệ gelatin bổ sung vào tăng dần. Tỷ lệ gelatin bổ sung vào càng cao thì độ giãn theo chiều dọc của màng càng giảm. Hình 3.10: Đồ thị biểu diễn độ giãn của các loại màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung Natri benzoat 0,2%. Theo kết quả đo độ giãn của màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung chất kháng khuẩn Natri Benzoat 0,2 % trình bày trong đồ thị 3.10, ta thấy rằng độ giãn đo được cao nhất là màng CGB1-4 (17,3%) và thấp nhất là màng CGB6-4 (5,8%). Độ giãn theo chiều dọc của màng giảm dần khi tỷ lệ gelatin bổ sung vào tăng dần. Tỷ lệ gelatin bổ sung vào càng cao thì độ giãn theo chiều dọc của màng càng giảm. Kết luận: Từ kết quả đo độ giãn của các màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung chất kháng khuẩn Natri Benzoat theo tỷ lệ 0,05%; 0,1%; 0,15%; 0,2% trình bày từ đồ thị 3.6 – 3.10 ta thấy rằng độ giãn của màng không những phụ thuộc vào hàm lượng gelatin mà còn phụ thuộc vào nồng độ chất kháng khuẩn bổ sung vào. Độ giãn của màng tăng dần khi nồng độ chất kháng khuẩn tăng lên. Điều này có thể lý giải là do khi có mặt các tác nhân kháng khuẩn với nồng độ càng cao sẽ góp phần kéo dài trong lượng phân tử của màng, nới lỏng cấu trúc chặt chẽ của màng làm cho độ giãn của màng tăng lên nhưng màng lại kém bền về mặt cơ học hơn. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của tác giả như Cagri và các cộng sự (2001) là các tác nhân kháng khuẩn thêm vào sẽ làm thay đổi các tính chất cơ lý của màng [59]. Pranoto và các cộng tác viên (2005) đã nghiên cứu bổ sung một số tác nhân kháng khuẩn như dẩu tỏi, potassium sorbate, nisin vào màng chitosan thì cũng thấy các tác nhân kháng khuẩn này làm thay đổi các tính chất cơ lý của màng và nồng độ chất kháng khuẩn phối trộn vào càng cao thì độ giãn của màng càng tăng [41]. Điều này phù hợp với kết quả nghiên cứu của luận văn này. Nếu so sánh độ giãn của từng loại màng chitosan phối trộn phụ liệu gelatin với các loại màng có bổ sung Natri Benzoat theo tỷ lệ phối trộn khác nhau ta có kết quả trình bày trong Bảng 3.2. Bảng 3.2 : So sánh độ giãn theo chiều dọc của màng chitosan – gelatin với màng chitosan – gelatin – benzoat Mức đđộ giảm (%) Tỉ lệ Ch/G 100/0 80/20 60/40 40/60 20/80 0/100 Màng có bổ sung Natri Benzoat 0,05% 0 14,8 4,3 9,1 4,6 +46,1 Màng có bổ sung Natri Benzoat 0,1% 21,4 22,2 13,1 9,1 9,5 +46,1 Màng có bổ sung Natri Benzoat 0,15% +107,1 +100 +126,1 +122,7 +100 +207,7 Màng có bổ sung Natri Benzoat 0,2% +517,8 +500 +565,2 +463,6 +333,3 +346,1 Theo kết quả trình bày trong Bảng 3.2 ta thấy màng có bổ sung chất kháng khuẩn càng nhiều thì độ giãn theo chiều dọc của màng càng tăng. Sỡ dĩ như vậy là do nồng độ chất kháng khuẩn càng cao góp phần nới lỏng cấu trúc mạch, kéo dài phân tử mạch làm cho độ dãn của màng tăng. 3.1.2 Kết quả xác định khả năng thấm nước của màng: Kết quả xác định độ thấm nước của màng được trình bày ở Bảng 4.2 trong phụ lục 4. Hình 3.11: Đồ thị biểu diễn độ thấm nước của các loại màng chitosan có phối trộn gelatin. Qua kết quả nghiên cứu khả năng thấm nước của các loại màng chitosan phối trộn Gelatin ta thấy khả năng thấm nước của màng phụ thuộc vào nồng độ gelatin. Các màng có nồng độ gelatin càng cao thì khả năng thấm nước của màng càng cao vì gelatin có tính chất hút nước trương nở [23], [40]. Khả năng thấm nước của màng chitosan phối trộn ._.