BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
KHẢO SÁT TẠO MÀNG PHỦ ĂN ĐƯỢC
NANO ALGINATE
Ngành:
Công nghệ thực phẩm
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm
Giảng viên hướng dẫn : Th.S Trần Thị Ngọc Mai
Sinh viên thực hiện
: Trần Thị Tường Vy
MSSV: 1151100372 Lớp: 11DTP02
TP. Hồ Chí Minh, 2015
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được hướng
dẫn bởi ThS. Trần Thị Ngọc Mai. Các nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này
là kết quả thực sự của nghiên cứu. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho
việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác
nhau có ghi rõ nguồn trong phần tài liệu tham khảo.
Tôi xin chịu trách nhiệm về lời cam đoan của mình.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2015
Trần Thị Tường Vy
i
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn Cô Th.S Trần Thị Ngọc Mai, người đã tận tình
hướng dẫn, động viên khích kệ tinh thần và hết lòng giúp đỡ em trong suốt thời gian
thực hiện đề tài. Nhờ có sự hỗ trợ nhiệt tình của Cô mà em đã vượt qua nhiều khó
khăn gặp phải trong khi làm đồ án và có thể hoàn thành được đồ án của mình.
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bộ môn Công nghệ Thực phẩm của
trường Đại Học Công Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh đã giảng dạy và truyền đạt
kiến thức cho em trong suốt những năm tháng ở giảng đường đại học.
Cũng xin cảm ơn các bạn sinh viên làm cùng ở phòng thí nghiệm đã sát cánh
cùng vui những niềm vui, cùng chia sẻ những khó khăn và giúp đỡ rất nhiều trong
suốt quá trình thực hiện đề tài.
Do kiến thức và khả năng tìm hiểu có hạn nên chỉ dừng lại ở những điểm cơ
bản, chưa đi sâu vào các vấn đề. Kính mong quý thầy cô góp ý, chỉ dẫn để em hoàn
thành bài báo cáo một cách khoa học nhất.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2015
Trần Thị Tường Vy
ii
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................ vi
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... viii
LỜI MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .............................................................. 4
1.1 Giới thiệu về Alginate ................................................................................... 4
1.1.1 Nguồn gốc ............................................................................................... 4
1.1.2 Cấu trúc hóa học ..................................................................................... 4
1.1.3 Một số loại muối Alginate ...................................................................... 6
1.1.4 Tính chất của Alginate ............................................................................ 8
1.1.5 Ứng dụng .............................................................................................. 11
1.2 Tổng quan về màng bao ăn được ................................................................. 13
1.2.1 Khái niệm về màng bao ăn được .......................................................... 13
1.2.2 Vai trò màng bao ăn được ..................................................................... 14
1.2.3 Các loại màng ăn được trong bảo quản thực phẩm .............................. 14
1.2.3.1 Màng protein .................................................................................. 14
1.2.3.2 Màng lipid ...................................................................................... 15
1.2.3.3 Màng polysaccharide ..................................................................... 15
1.3 Màng bao ăn được kích thước nano ............................................................ 18
1.3.1 Giới thiệu chung ................................................................................... 18
1.3.2 Kỹ thuật tạo màngdựa trên phương pháp LBL ..................................... 20
iii
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
1.3.2.1 Kỹ thuật phủ nhúng (dip – coating) ............................................... 20
1.3.2.2 Kỹ thuật phủ dòng lưu chất ( flow – coating) ................................ 21
1.3.2.3 Kỹ thuật phủ quay (spin – coating) ................................................ 22
1.3.2.4 Kỹ thuật phủ phun ( spray – coating) ............................................. 23
1.3.3 Ưu điểm của màng bao ăn được kích thước nano ................................ 25
1.4 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước liên quan đến đề tài ...... 26
1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới ....................................................... 26
1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước ......................................................... 27
CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP ............................................... 29
2.1 Vật liệu nghiên cứu ...................................................................................... 29
2.1.1 Vật liệu .................................................................................................. 29
2.1.2 Dụng cụ và thiết bị ................................................................................ 29
2.1.2.1 Dụng cụ .......................................................................................... 29
2.1.2.2 Thiết bị ........................................................................................... 30
2.2 Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 30
2.2.1 Xử lý lam kính ...................................................................................... 30
2.2.2 Phương pháp tạo màng ......................................................................... 31
2.2.3 Phương pháp xác định khả năng tạo liên kết giữa Ca2+ và alginate bằng
phổ hồng ngoại FT-IR ....................................................................................... 33
2.2.4 Phương pháp xác định độ dày màng ..................................................... 34
2.2.5 Phương pháp xác định cấu trúc bề mặt màng ....................................... 34
2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu .................................................................... 34
2.3 Bố trí thí nghiệm .......................................................................................... 34
2.3.1 Thí nghiệm 1: Đo phổ hồng ngoại FT-IR ............................................. 34
iv
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ alginate và số lớp thích hợp ............. 35
2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát số nồng độ canxi lactate ................................. 35
CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ....................................................... 37
3.1 Kết quả đo phổ hồng ngoại FT-IR ............................................................... 37
3.2 Kết quả khảo sát nồng độ alginate và số lớp tạo màng nano ...................... 41
3.2.1 Kết quả khảo sát nồng độ alginate và số lớp ảnh hưởng đến độ dày
màng 41
3.2.2 Kết quả khảo sát nồng độ algianate và số lớp ảnh hưởng đến cấu trúc
bề mặt màng ...................................................................................................... 48
3.3 Kết quả khảo sát nồng độ canxi lactate tạo màng nano ............................... 50
CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................... 55
4.1 Kết luận ........................................................................................................ 55
4.2 Kiến nghị ..................................................................................................... 55
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 56
v
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Asym: Asymmetry
FDA: Food and Drug Administration – Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm
FT-IR: Fourier Transform InfraRed
G: α-L-guluronicacid
LBL: Layer by Layer
M: β-D-mannuronic acid
NR: Neutron reflectometry
PDADMAC: Polydiallyl-dimetyl-amoni cloride
SEM: Scanning Electron Microscope
Sym: Symmetry
XRR: X-ray reflectometry
vi
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Độ nhớt của Alginate, mPa.S (Brookrield, 20rpm, 200C) (Cao Thị Lan
Như, 2008) .......................................................................................................... 9
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của Sodium alginate (HiMedia) .................................. 29
Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của Canxi lactate ......................................................... 29
Bảng 3.1 Vị trí dao động của các nhóm liên kết trong natri alginate, canxi alginate
và canxi lactate ........................................................................................................ 38
Bảng 3.2 Kết quả khảo sát alginate ở nồng độ 0,2% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày
màng ........................................................................................................ 41
Bảng 3.3 Kết quả khảo sát alginate ở nồng độ 0,4% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày
màng ........................................................................................................ 42
Bảng 3.4 Kết quả khảo sát alginate ở nồng độ 0,6% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày
màng ........................................................................................................ 44
Bảng 3.5 Kết quả khảo sát alginate ở nồng độ 0,8% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày
màng ........................................................................................................ 45
Bảng 3.6 Kết quả khảo sát alginate ở nồng độ 1,0% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày
màng ........................................................................................................ 46
Bảng 3.7 Kết quả khảo sát nồng độ Canxi lactate ảnh hưởng tới độ dày màng ....... 50
vii
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cấu tạo mạch alginate ................................................................................. 5
Hình 1.2 Cấu trúc hóa học của poly-G, poy-M và poly-GM ..................................... 5
Hình 1.3 Công thức cấu tạo Canxi Alginate (Phillip William, 1990) ........................ 6
Hình 1.4 Công thức cấu tạo của Natri alginate (Phillip William, 1990) .................... 6
Hình 1.5 Công thức cấu tạo của Kali alginate (Phillip William, 1990) .................... 7
Hình 1.6 Công thức cấu tạo của amon alginate (Phillip William, 1990) ................... 8
Hình 1.7 Sự hình thành gel giữa Alginate và ion Ca2+ (2007, Elsevier Science
Ltd., Oxford, UK) .................................................................................................... 11
Hình 1.8 Cấu trúc dạng “hộp trứng” ....................................................................... 11
Hình 1.9 Sơ đồ phủ màng nhiều lớp theo phương pháp nhúng (McClements et al,
2005) ........................................................................................................ 19
Hình 1.10 Quy trình phủ nhúng ................................................................................ 20
Hình 1.11 Quy trình phủ dòng lưu chất với sự chuyển động chất nền ..................... 22
Hình 1.12 Quy trình phủ quay .................................................................................. 23
Hình 1.13 Quy trình phủ phun .................................................................................. 24
Hình 2.1 Sơ đồ quá trình tạo màng nano alginate .................................................... 31
Hình 2.2 Sơ đồ tạo màng nano Alginate 2 lớp ......................................................... 33
Hình 3.1 Biểu đồ phổ FT-IR của canxi lactate, natri alginate và canxi alginate...... 37
Hình 3.2 Biểu đồ phổ FT-IR của natri alginate ........................................................ 40
Hình 3.3 Biểu đồ biểu diễn độ dày màng ở nồng độ alginate 0,2% với số lớp tương
ứng ........................................................................................................ 41
Hình 3.4 Biểu đồ biểu diễn độ dày màng ở nồng độ alginate 0,4% với số lớp tương
ứng ........................................................................................................ 43
viii
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Hình 3.5 Biểu đồ biểu diễn độ dày màng ở nồng độ alginate 0,6% với số lớp tương
ứng ........................................................................................................ 44
Hình 3.6 Biểu đồ biểu diễn độ dày màng ở nồng độ alginate 0,8% với số lớp tương
ứng ........................................................................................................ 45
Hình 3.7 Biểu đồ biểu diễn độ dày màng ở nồng độ alginate 1,0% với số lớp tương
ứng ........................................................................................................ 47
Hình 3.8 Cấu trúc bề mặt màng alginate ở nồng độ 0,2% - 4 lớp ............................ 48
Hình 3.9 Cấu trúc bề mặt màng alginate ở nồng độ 0,4% - 4 lớp ............................ 49
Hình 3.10 Cấu trúc bề mặt màng alginate ở nồng độ 0,6% - 4 lớp .......................... 49
Hình 3.11 Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ canxi lactate đến độ dày màng
........................................................................................................ 51
Hình 3.12 Cấu trúc bề mặt màng alginate nồng độ 0,6% - canxi lactate 1,0% - 4 lớp
........................................................................................................ 51
Hình 3.13 Cấu trúc bề mặt màng alginate nồng độ 0,6% - canxi lactate 1,5% - 4 lớp
........................................................................................................ 52
Hình 3.14 Cấu trúc bề mặt màng alginate nồng độ 0,6% - canxi lactate 2,0% - 4 lớp
........................................................................................................ 52
Hình 3.15 Cấu trúc bề mặt màng alginate nồng độ 0,6% - canxi lactate 2,5% - 4 lớp
........................................................................................................ 53
Hình 3.16 Độ dày màng Alginate 0,6% - 4 lớp – nồng độ canxi lactate 2,0% ........ 53
ix
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
LỜI MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Khoa học, công nghệ nano là một lĩnh vực khoa học và công nghệ mới, phát
triển rất nhanh chóng. Vật liệu được chế tạo bằng công nghệ này thể hiện nhiều tính
chất mới lạ do hiệu ứng kích thước. Khoa học và công nghệ nano trên cơ sở kết hợp
đa ngành đã tạo nên cuộc cách mạng về khoa học kỹ thuật.Hiện nay, nhiều quốc gia
trên thế giới xem công nghệ nano là mục tiêu mũi nhọn để đầu tư phát triển. Ước
tính tổng đầu tư cho lĩnh vực công nghệ nano trên toàn thế giới xấp xỉ 3 tỷ đôla và
đã có hàng trăm sản phẩm của công nghệ nano được thương mại, ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực như điện tử, hóa học, y sinh, môi trường, thực phẩm...
Trong công nghiệp thực phẩm cũng vậy, nước ta đang có những bước chuyển
mình rõ rệt trong việc nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano trong công nghiệp
thực phẩm.Đây là một ngành công nghiệp khá mới mẻ ở nước ta, đòi hỏi rất lớn về
tài chính kinh tế cũng như khả năng chuyển giao công nghệ của nước ta. Do là một
ngành công nghiệp mang tính chất công nghệ và mức độ phức tạp cao nên hiện nay
rất ít những tổ chức, cá nhân nghiên cứu về vấn đề này.
Màng phủ ăn được (edible coating) alginate được người tiêu dùng tiêu thụ
hoàn toàn, là loại vật liệu phân hủy sinh học thân thiện với môi trường, giảm lượng
chất thải rắn khó phân hủy, giảm chi phí sử dụng, tái chế và xử lý phụ phẩm đang là
vấn đề cấp thiết hiện nay. Màng kích thước nano có ưu điểm là tăng độ truyền suốt
làm tăng giá trị cảm quan sản phẩm, làm sản phẩm gần với trạng thái tự nhiên nhất,
đó là điều người tiêu dùng mong đợi và nhà sản xuất hướng đến.
Hiểu được tầm quan trọng khi nước ta áp dụng công nghệ này một cách triệt
để nên em quyết định chọn đề tài: “Khảo sát tạo màng phủ ănđược nano-Alginate”
để phần nào đưa công nghệ này vào áp dụng vào việc bảo quản thực phẩm rộng rãi
ở nước ta, đồng thời thúc đẩy cho ngành công nghiệp thực phẩm nước ta phát triển
mạnh mẽ và xứng tầm với các nước trong khu vực cũng như trên thế giới.
1
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
2. Mục đích nghiên cứu
Qua nghiên cứu này có thể biết được các thông số kỹ thuật tối ưu tạo màng
alginate cấu trúc nano.Từ đó ứng dụng trong bảo quản thực phẩm cũng như trong
lĩnh vực y sinh, góp phần nâng cao chất lượng cũng như đa dạng hóa sản phẩm.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
Nghiên cứu chế tạo màng có cấu trúc nano từ alginate bằng phương pháp lớp
chồng lớp với nội dung cụ thể như sau:
− Khảo sát khả năng tạo liên kết giữa Ca2+ với alginate
− Khảo sát nồng độ alginate thích hợp để tạo màng nano
− Khảo sát số lớp thích hợp
− Khảo sát nồng độ canxi lactate thích hợp để tạo màng nano
− Khảo sát sự ảnh hưởng của nồng độ đến hình thái bề mặt màng
4. Phương pháp nghiên cứu
− Phương pháp phân tích phổ FT-IR
− Phương pháp chụp ảnh bằng kính hiển vi quét điện tử SEM
− Xử lý số liệu bằng phần mềm Microsoft Excel và xử lý thống kê bằng
chương trình Statgraphics.
5. Kết quả đạt được của đề tài
Qua nghiên cứu này, người thực hiện đề tài tạo được màng phủ ăn được
alginnate 4 lớp với độ dày màng 75,867 ± 3,325 nm với cấu trúc bề mặt màng khá
đồng nhất.
6. Kết cấu của đồ án tốt nghiệp
Chương 1 Tổng quan tài liệu
Giới thiệu nguyên liệu Alginate – dùng để tạo màng, tổng quan về màng ăn
được và phương pháp tạo màng ở kích thước nano, sơ lược tình hình nghiên cứu
trong và ngoài nước liên quan đến đề tài.
2
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Chương 2 Vật liệu và phương pháp
Trình bày vật liệu nghiên cứu, bố trí thí nghiệm, phương pháp phân tích các
yếu tố và phương pháp xử lý số liệu.
Chương 3 Kết quả và bàn luận
Trình bày kết quả sau khi đã thu thập và xử lý số liệu, đưa ra nhận xét và giải
thích kết quả thu được. Bàn luận.
Chương 4 Kết luận và kiến nghị
Trình bàynhững kết quả đạt được và kiến nghị đề xuất những hướng phát
triển, những hướng nghiên cứu tiếp theo cho đề tài.
3
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
CHƯƠNG 1
1.1 Giới thiệu về Alginate
1.1.1 Nguồn gốc
Alginate là polysaccharide tự nhiên được sản xuất bởi tảo nâu và vi khuẩn.
Năm 1881, Stanford đã chiết xuất được alginate lần đầu tiên ở tảo nâu
(Phaeophyceae) dưới dạng muối canxi, magie, natri của alginic acid.Sự hiện diện
của alginate cung cấp độ bền cơ học và tính linh hoạt của rong biển trong môi
trường nước, giúp nó thích nghi với các tác động của dòng chảy.
Cho đến nay, alginate thương mại được trích ly từ nhiều loại tảo nâu khác
nhau. Các loại tảo phổ biến dùng để sản xuất alginate là Ascophyllum nodosum,
Laminaria digitata, Laminariahyperborea, Laminaria saccharina, Laminaria
japonica, Durivillaea potatorum, Durvillaea antarctic, Macrocystis pyrifera,
Ecklonia maxima, Lessonia nigrescens …[34]
Theo kết quả nghiên cứu của Gorin và Spencer (1966), Linker và Jones
(1966), Govan và cộng sự (1981), một số vi khuẩn Azotobacter và Pseudomonas
cũng có thể sản xuất alginatevới cấu trúc vật lí và hóa học tốt hơn so với alginate có
nguồn gốc từ rong biển. Những tiến bộ gần đây của quá trình tổng hợp alginate từ vi
khuẩn cho phép tạo ra alginate với các tính năng phù hợp để ứng dụng trong y sinh.
1.1.2 Cấu trúc hóa học
Thành phần chính của alginate là acid alginic cấu tạo bởi các đơn vị acid
guluronic và acid mannuronic liên kết với nhau bởi dây nối α-(1→4)-L-guluronic
(G) và β-(1→4)-D-mannuronic (M). Hai gốc phân tử này phân bố trong mạch
alginate theo 3 loại khối (Block): poly-G (G-G-G), poy-M (M-M-M) và poly-GM
(G-M-G-M) liên kết ngẫu nhiên trong mạch. Độ bền vững của các khối gia tăng
theo trật tự MG< MM < GG. Tùy theo nguồn gốc của alginate mà độ dài trong bình
của mạch phân tử, độ dài của mỗi khối, tỷ lệ và trình tự kết hợp của chúng với nhau
khác nhau. Điều này làm cho tính chất của alginate biến đổi trong một dải rộng.Ví
4
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
dụ: alginate được tạo thành từ vi khuẩn Aczotobacter có tỉ lệ khối G cao và gel của
nó có độ cứng cao hơn[12].
Chỉ có khối G mới tham vào việc tạo liên kết ngang với ion canxi để tạo
thành dạng hydrogel.Thành phần, trình tự sắp xếp các khối, hàm lượng khối G,
chiều dài và trọng lượng phân tử là những yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của
alginate và quá trình hình thành gel của chúng. Các tính chất cơ học của alginate
thường được tăng cường bằng hàm lượng khối G và trọng lượng phân tử của chúng
[11].
Hình 1.1Cấu tạo mạch alginate
Hình 1.2Cấu trúc hóa học của poly-G, poy-M và poly-GM
5
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
1.1.3 Một số loại muối Alginate
Alginate được sản xuất từ tảo nâu Phaeophyceae, trong tảo các acid chủ yếu
ở dạng muối hỗn hợp (Na, K, Mg, Ca).[1][2][42]
Alginate Calcium: [(C6H7O2)2Ca]n
Hình 1.3 Công thức cấu tạo Canxi Alginate (Phillip William, 1990)
Là chất bột màu trắng, không mùi, không vị, không tan trong nước và ether,
tan chậm trong những dung dịch natri polyphosphaste, natri carbonate và các chất
kết hợp với ion canxi.
Thường được sử dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm, hàn, sơn và keo
dẻo ướt.Canxi alginate được chiết xuất từ polysaccharide tự nhiên trong rong biển,
có thể ứng dụng tốt làm chất phụ gia cho công nghiệp thực phẩm chức năng.
Alginate Natri: (C6H7O6Na)n
Hình 1.4 Công thức cấu tạo của Natri alginate (Phillip William, 1990)
6
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Natri alginate là chất bột dạng hạt màu trắng hoặc vàng nhạt, không vị. Khi
hòa tan trong nước nó tạo thành gel, được sử dụng cho các ngành công nghiệp thực
phẩm như chất tăng độ nhớt và chất chuyển thể sữa. Không tan trong ether, ethanol
và chloroform.
Thông thường, Natri alginate được chiết xuất từ thành tế bào của tảo bẹ được
trồng ở các vùng nước lạnh của Ireland, Scotland, Bắc và Nam Mỹ, New Zealand,
Australia, và Nam Phi…
Natri alginate hoạt động như một tác nhân tạo gel mà không cần nhiệt.Bên
trong gel có sự hiện diện của các hợp chất canxi.Thường được sử dụng cùng với
canxi clorua để bọc trứng cá muối,tăng cảm quan cho thức uống…Trong y học, nó
có tác dụng hạ lipid máu, huyết áp.
Kali alginate: (C6H7O6K)n
Hình 1.5 Công thức cấu tạo của Kali alginate (Phillip William, 1990)
Giống như Natri alginate, Kali alginate cũng có dạng chất bột màu trắng,
không mùi, không vị, hòa tan vào nước tạo thành dung dịch sệt dính, không hòa tan
trong rượu và dung môi hữu cơ khác.
Kali alginate chủ yếu được dùng trong công nghiệp dược phẩm và thực
phẩm.Nó là loại carbohydrate polysaccharide tự nhiên có tác dụng hạ mỡ trong
máu, hạ đường huyết, giảm lượng cholesterol…Ngoài ra, nó còn là vật liệu quan
trọng trong nha khoa do có thể làm khuôn răng tốt hay tạo thành mặt nạ trong công
nghiệp mỹ phẩm. Alginate kali có trọng lượng phân tử thấp có thể được cơ thể hấp
7
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
thu và trao đổi tốt với ion natri trong ruột và dễ dàng thải bỏ khỏi cơ thể mà không
gây tác hại gì, nên ngày nay nó đang là nguyên liệu làm màng bọc thuốc đang được
nghiên cứu và ứng dụng.
Amon alginate:(C6H11O6N)n
Hình 1.6Công thức cấu tạo của amon alginate (Phillip William, 1990)
Amon alginate là muối amoni của acid alginic, có dạng hạt hay bột màu
trắng. Hòa tan chậm trong nước tạo thành một dung dịch sệt dính, không tan trong
ethanol, ether và kết tủa với canxi clorua, ammonium sulfat. Được dùng trong thực
phẩm như chất ổn định, chất làm đặc, chất tạo keo, chất chuyển thể sữa.
1.1.4 Tính chất của Alginate
Alginate có tính ưa nước, tương hợp sinh học cao và rẻ tiền.Alginate được
ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Alginate có hai tính chất quan trọng là độ
nhớt dung dịch và khả năng tạo gel.
Độ nhớt
Độ nhớt của dung dịch alginate phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
- Xuất xứ của loại tảo sử dụng để chiết xuất, thông thường tảo ở vùng ôn đới
có độ nhớt cao hơn tảo ở vùng nhiệt đới, trọng lượng phân tử của alginate
càng cao thì độ nhớt dung dịch càng tăng.
- Nhiệt độ tăng 10C thì độ nhớt tăng lên 25%, khi tăng nhiệt độ rồi lại hạ nhiệt
độ thì độ nhớt của dung dịch alginate thấp hơn ban đầu.
8
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
- Quá trình bảo quản cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của dung dịch alginate, khi
ở dạng bột alginate vẫn tiếp tục bị thủy phân và sau một thời gian thì độ nhớt
của nó giảm xuống đáng kể.
- Giá trị pH của dung dịch: ở pH 5,5, nhóm COO- bị proton hóa thành –
COOH làm cho lực đẩy tĩnh điện giữa các chuỗi giảm xuống, chúng trở nên
gần nhau hơn và dễ dàng tạo liên kết hydro làm tăng độ nhớt.Ở các giá trị pH
thấp hơn (pH 3-4) thì chúng sẽ hình thành gel. Nếu trong dung dịch alginate có mặt ion Ca2+ thì sẽ đông đặc ở pH khoảng 5. Khi pH >11, alginate bị khử
polymer hóa làm giảm độ nhớt do các liên kết glucoside sẽ bị thủy phân
trong môi trường kiềm. Việc lạnh đông và làm tan dung dịch Natri alginate khi có mặt ion Ca2+có thể
làm tăng độ nhớt của dung dịch. Alginate có khối lượng phân tử trung bình lớn thì
độ nhớt dung dịch của nó càng lớn. Tỷ lệ M/G cũng ảnh hưởng tới độ nhớt của sản
phẩm. Tuy nhiên, tỷ lệ M/G và trọng lượng phân tửlại phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
loài rong, độ trưởng thành, khu vực sinh trưởng, kỹ thuật chiết xuất, thời gian bảo
quản… Độ nhớt của dung dịch alginate biến thiên trong một dải rộng từ 10 –
1000mPa.s (dung dịch 1%). Bảng 1.1 Độ nhớt của Alginate, mPa.S (Brookrield, 20rpm, 200C) (Cao
ThịLanNhư, 2008)
Độ nhớt
Nồng độ (%) Thấp Trung bình Cao Rất cao
0,25 9 21 27 15
0,5 17 75 110 41
0,75 33 245 355 93
1,00 58 540 800 230
1,50 160 1950 3550 810
2,00 375 5200 8750 2100
9
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Qua những thông số trên cho thấy sự thay đổi độ nhớt với những nồng độ
khác nhau. Ở một số trường hợp độ nhớt có thể tăng lên với nồng độ thấp khi có sự
hiện diện của một số muối như CaCO3, canxi tartrate, ion canxi liên kết với
Alginate tạo cầu nối giữa các phân tử làm tăng trọng lượng phân tử độ nhớt dung
dịch.
Khả năng tạo gel
Theo kết quả nghiên cứu của Meo và cộng sự(1995), khi cho kết hợp với cation hóa trị II và III, thường là ion Ca2+ sẽ thấy xuất hiện các vùng nối giữa các
mạch phân tử alginate và tạo gel theo mô hình “hộp trứng”. Các gel này được hình thành ở nhiệt độ phòng hoặc nhiệt độ <1000C và tan chảy khi đun nóng. Sự tạo gel
alginate rất phức tạp, phụ thuộc nhiều vào các yếu tố khác như: dạng alginate, sự
kết hợp với ion canxi và cách chuẩn bị màng. Sự tạo gel phụ thuộc vào sự liên kết
giữa alginate và ion trung tâm, và ngược lại.
Dung dịch alginate cũng tạo gel khi bị acid hóa, nhưng loại gel này mềm hơn
so với calcium gel. Theo mô hình “hộp trứng” của Grant (1973) thì trong quá trình
hình thành gel cần có những cơ chế liên kết giữa hai hay nhiều chuỗi alginate.
Chuỗi phân tử alginate cấu tạo từ các đơn vị glucoronic acid có hình dạng tương tự như một hộp đựng trứng với các nếp và khe hở mà ion Ca2+ có thể chui vào, định vị và liên kết, trong khi các ion Ca2+ giữ các phân tử alginate lại với nhau thành các
chuỗi alginate. Cấu trúc giữa các mạch glucoronic acid tạo khoảng cách giữa các
nhóm carboxyl và hydroxyl thích hợp với một lượng lớn các liên kết của
canxi[3][15].
10
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Hình 1.7Sự hình thành gel giữa Alginate và ion Ca2+ (2007, Elsevier Science
Ltd., Oxford, UK)
Hình 1.8Cấu trúc dạng “hộp trứng”
1.1.5 Ứng dụng
Alginic acid không tan trong nước nhưng các muối của nó lại hòa tan hoàn
toàn trong nước lạnh để tạo thành dung dịch nhớt, tính chất của dung dịch tạo thành
thay đổi tùy theo xuất xứ các muối Alginate ban đầu và độ tinh khiết của các muối
Alginate. Các muối Alginate tan trong nước được sử dụng như các chất cô đặc, các
11
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
chất ổn định và các tác nhân tạo màng trong các ngành nhất là công nghiệp thực
phẩm.
Theo Baldwin và cộng sự (1996), Park (1999), Wong và Pavlaath (1994),
màng Alginate được sử dụng nhằm làm tăng thời gian bảo quản mà vẫn giữ được
chất lượng ban đầu của thực phẩm. Trong trường hợp trái cây cắt tươi, hiện tượng
hóa nâu xảy ra rất nhanhdo vách tế bào bị tổn thương, hiện tượng hô hấp trao đổi
khí vẫn xảy ra. Việc bao màng vừa có tác dụng kéo dài thời gian sử dụng, vừa hạn
chế được các hiện tượng trên.
Khi alginate được sử dụng như là chất ổn định kem, nó có thể làm cho sản
phẩm tốt hơn, mịn, ngon và nâng cao được khả năng chống tan.Khi sử dụng làm
phụ gia bánh mì, alginate làm tăng khối lượng và làm cho sản phẩm xốp hơn, không
dễ dàng bị khô. Còn khi sản xuất mì khô, nó sẽ tăng cường độ dai của mì và tăng
khối lượng của sản phẩm.Trong sản xuất chocolate và các chất có độ ngọt cao,
alginate được thêm vào một lượng thích hợp có thể làm tăng nhiệt độ nóng chảy của
sản phẩm, nâng cao độ bền của nó và làm cho nó không dính.Alginate như chất bột
phép thuật trong công nghiệp thực phẩm.
Ứng dụng trong vi gói tế bào vi sinh vật sống. Muối natri của alginate
(sodium alginate) tan trong nước, ta trộn thêm các tế bào vi sinh vật sống, sau đó
nhỏ giọt vào dung dịch calcium chloride sẽ tạo thành hạt gel calcium alginate bao
bọc tế bào sống bên trong.
Ứng dụng trong y sinh như làm phủ màng vết thương, giàn nuôi cấy tế bào,
phẫu thuật,…Alginate được dùng trong hệ thống phân phối thuốc. Khi sử dụng,
alginate sẽ bị phân cắt thành các gốc đường đơn giản hơn và có thể hấp thu hoàn
toàn [3][15].
12
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
1.2 Tổng quan về màng bao ăn được
Màng sáp trên trái cây đã được sử dụng trong nhiều thế kỷ trước, nhằm ngăn
ngừa sự mất độ ẩm và để tạo ra một bề mặt quả bóng cho mục đích thẩm mỹ.
Ngay từ thế kỷ mười hai, hoa quả họ cam quýt từ miền nam Trung Quốc đã
được bảo quản bằng cách nhúng trong sáp nóng chảy, để phục vụ cho vua chúa và
các tầng lớp quý tộc.Ở châu Âu, có quá trình được gọi là “Larding” - lưu trữ nhiều
trái cây trong sáp ong hoặc mỡ trước khi tiêu thụ.Thế kỷ XIX, Mỹ đã phát minh ra
công nghệ bảo quản các sản phẩm thịt bằng màng bao gelatin. Phương pháp bảo
quản ban đầu bao gồm hun khói hoặc đặt các sản phẩm trong các phòng lạnh hoặc
trong tầng hầm.
Ngày nay, đã có nhiều phương pháp hiện đại bao gồm làm lạnh, lưu trữ
không khí kiểm soát, tiệt trùng bằng cả hai tiaUV và Gamma được sử dụng để giữ
an toàn cho thực phẩm của họ. Tuy nhiên, màng bảo quản vẫn được sử dụng cho
nhiều loại thực phẩm nhằm duy trì chất lượng sản phẩm ổn định nhằm kéo dài thời
gian bảo quản.
1.2.1 Khái niệm về màng bao ăn được
Màng bảo quản rau quả tươi là vật liệu bao quanh rau quả sau thu hoạch
nhằm ngăn cản sự tiếp xúc giữa rau quả tươi và các vi sinh vật phá hủy, khí oxy,
hạn chế một phần độ ẩm. Từ đó rau quả sẽ không bị dập úng, không bị phá hủy bởi
vi sinh vật hay các tác nhân khác từ môi trường. Hiện nay người ta đã tạo ra rất
nhiều loại màng bảo quản, nhưng chúng ta cần chọn lựa loại màng nào tối ưu nhất
(rẻ tiền, dễ kiếm, không ô nhiễm môi trường…).
Ưu điểm của màng bao như có khả năng tạo độ dẻo dai, khả năng kháng
khuẩn cao, tránh mất ẩm khi bảo quản, làm chậm quá trình thâm của rau quả, hạn
chế oxi cung cấp, giảm hô hấp hiếu khí và tránh yếm khí.
13
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
1.2.2 Vai trò màng bao ăn được
Ngày nay, phương pháp thương mại được sử dụng rộng rãi nhất cho việc bảo quản là tạm lưu trữ ở nhiệt độ thấp (4-80C), đặc biệt đối với thức ăn nhẹ được chế
biến. Hạ thấp nhiệt độ thường làm giảm hoạt động enzyme không mong muốn, mặc dù nhiệt độ giảm xuống 0-50C nhưng thực ra có thể dẫn tới gia tăng sự hô hấp, tỷ lệ và sản xuất ethylene.Dưới 00C, tốc độ tăng trưởng của nấm mốc bị ức chế nhưng
ngay cả ở nhiệt độ thấp này không hoàn toàn loại bỏ các hoá chất không mong
muốn và các phản ứng hoá lý. Ví dụ: trái cây và rau quả có nguồn gốc ở vùng khí
hậu nhiệt đới bị ảnh hưởng của không khí lạnh làm cho màng tế bào bị tổn thương ở nhiệt độ 10-120C. Ngoài ra, còn bị ảnh hưởng của một số vi sinh vật chịu lạnh gây
bệnh có thể phát triển ngay cả dưới nhiệt độ lạnh.
Màng đang được sử dụng cho nhiều mục đích đa dạng trong thực phẩm.
Màng sáp tạo vẻ ngoài sáng bóng cho các loại trái cây trong siêu thị, màng được sử
dụng trong các loại thuốc nhằm ngăn chặn sự đổ vỡ hoặc để che vị đắng và hương
vị không mong muốn trước khi uống. Ngay cả khoai tây chiên kiểu Pháp cũng
thường được phủ màng để bảo quản trong kho lạnh, chống sự khô héo, kiểm soát
các khoang lỗ nước trước khi chiên hay để hạn chế sự hấp thụ dầu và chất béo trong
khi chiên. Trong bảo quản rau quả, người ta thường hay sử dụng màng để ngăn chặn
các phản ứng sinh lý, các phản ứng hoá nâu bởi enzyme polyphenol oxidase, chống
lại sự mất nước, hay tỷ lệ hao hụt các thành phần dinh dưỡng,…
1.2.3 Các loại màng ăn được trong bảo quản thực phẩm
1.2.3.1 Màng protein
Màng được tạo ra từ các nguồn protein khác nhau như ngô, sữa, đậu nành,
lúa mì.Màng này bị tiêu huỷ ở nhiệt độ của miệng. Khi lựa chọn protein làm màng
nên xem xét mở rộng không chỉ là chọn protein chức năng và tình trạng an toàn mà
điều quan trọng là một số đông người bị dị ứng với protein.
14
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Ví dụ: Collagen có thể ép đùn cho hình dạng mong muốn như một vỏ bọc
cho các liên kết xúc xích,và collagen thay thế cho vật liệu truyền thống (có nguồn
gốc từ ruột động vật) do nó dễ sản xuất. Nhìn chung, giá trị của các protein như là
các rào cản độ ẩm thấp và cũng không kiểm soát đầy đủ việc vận chuyển oxy, CO2
và các loại khí quan trọng đối với sự ổn định các loại thực phẩm khác nhau, lợi thế
lớn nhất của nó là sự ổn định cấu trúc (là giữ hình thức cần thiết cho sản phẩm) như
vỏ xúc xích. Việc tạo màng protein phụ thuộc vào độ pH.
1.2.3.2 Màng lipid
Các loại sáp và chất béo là những màng cổ nhất được biết đến.Trong hầu hết
các loại sáp có nguồn gốc tự nhiên, monoglyceride acetyl hoá tổng hợp có đặc tính
tương tự và được sử dụng với sự cho phép của FDA trong các màng đựơc sử dụng
trong thịt, cá và gia cầm. Ban đầu, lớp phủ lipid đã được áp dụng bằng cách đơn
giản, đổ paraffin nóng chảy hoặc sáp trên trái cây họ cam quýt. Quá trình này dần
dần nhường chỗ cho lớp chất liệu dày phủ trên mặt bằng cách áp dụng số lượng nhỏ
sáp khác nhau thông qua nhúng hoặc phun.Lớp bề mặt kỵ nước bề mặt trái cây nó
bảo vệ chống lại sự hư hỏng trong quá trình vận chuyển.
1.2.3.3 Màng polysaccharide
Gồm alginate, carrageenan, cellulose và các dẫn xuất của dextrin, pectin và
tinh bột…Hầu hết các polysaccharide có bản chất ưa nước.Ưu điểm của màng này
là có thể ổn định cấu trúc của nó, làm chậm sự trao đổi oxy và không có tác dụng
trao đổi nước.
Màng pectin
Pectin là một polysaccarit tồn tại phổ biến trong thực vật, là thành phần tham
gia xây dựng cấu trúc tế bào thực vật. Cấu tạo phân tử pectin là một dẫn xuất của
axit pectic, axit pectic là một polyme của axit D-galacturonic liên kết với nhau bằng
liên kết 1,4-glicozit.
15
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Các pectin đều là những chất keo háo nước nên có khả năng hydrate hóa cao
nhờsựgắn các phân tửnước vào nhóm hydroxyl của chuỗi polymethyl galacturonic.
Trong phân tử pectin có mang điện tích âm nên chúng có khả năng đẩy lẫn nhau,
làm giãn mạch và làm tăng độ nhớt của dung dịch.
Khi làm giảm độ tích điện và hydrat hóa sẽ làm cho sợi pectin xích lại gần
nhau và tương tác với nhau tạo nên một mạng lưới ba chiều rắn chứa pha lỏng ở bên
trong. Dung dịch này được phun hay nhúng trái cây vào, tạo nên lớp màng trên bề
mặt trái cây, ngăn chặn sự hư hỏng của trái cây.
Màng alginate
Alginate là chất được chiết từ rong nâu thuộc họ Phaephyceae, là một loại của
alginic acid, một copolyme mạch thẳng của các monome D – manuronic và L –
gunuronic acid. Màng được tạo ra bằng cách cho bay hơi nước từ một lớp mỏng của
dung dịch alginate, là chất không thấm dầu và mỡ nhưng giống như các polysaccarit
ưa nước khác, chúng có tính chất thấm hơi nước cao. Khả năng phản ứng của alginate với cation hóa trị II hoặc III được dùng để chế tạo màng alginate. Ion Ca2+ là tác nhân tạo gel hiệu quả hơn Mg2+, K+, Al3+, Fe2+, Fe3+, nó tạo cầu nối alginate
với nhau qua tương tác giữa các ion, hiện tượng này là liên kết hydro giữa các
mạch.
Alginate thường được kết hợp với tinh bột thường và tinh bột biến tính,
oligosaccarit, hoặc đường đơn giản trong thịt chứa hàm lượng xác định. Độ bền
chống xé của màng alginate tăng khi bổ sung mantozo, lactozo và syrup ngô có
đương lượng detroza trung bình (52 – 54). Tuy nhiên, khi đưa các đường khử vào
lớp phủ thì quá trình tạo nâu phi enzyme có thể xuất hiện khi đun nấu.
Mặc dù đã có nhiều tiến bộ đáng kể nhưng bằng cảm quản và kinh nghiệm
của mình, người ta đã thấy rằng hương vị của thịt bò chế biến và thịt lợn khi đã
được phủ màng alginate hay màng alginate – tinh bột sẽ có hương vị kém hơn các
mẫu không phủ màng. Điều này là do vị đắng tạo ra bởi dung dịch CaCl2.
16
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Hơn nữa, các Ca2+ tự do và các cation kim loại khác được dùng để tạo gel,
lớp phủ alginate có thể làm tăng hoạt tính của enzyme thủy phân protein trên bề mặt
miếng thịt nhờ hoạt động như chất hoạt hóa enzyme. Dữ liệu đánh giá cảm quan cho
thấy lớp phủ alginate được tạo gel trong dung dịch canxi propionate có mùi vị tốt
hơn so với lớp phủ được tạo gel trong dung dịch CaCl2. Tuy nhiên, do canxi
propionate có đặc tính ion yếu hơn CaCl2 nên để thu được lớp phủ có độ bền tương
đương thì thời gian nhúng trong dung dịch canxi propionate phải lâu
hơn[8][36][38][41].
Màng Chittosan
Chitosan là một loại polymer sinh học, được nhiều nhà khoa học trên thế
giới quan tâm vì có những tác động tốt trên bệnh nhân ung thư. Hai nước nghiên
cứu nhiều về chitosan hiện nay là Trung Quốc và Nhật Bản. Ở Việt Nam, chitosan
được sản xuất từ vỏ tôm đã được sử dụng thay hàn the trong sản xuất bánh cuốn,
bánh su sê... Những nghiên cứu gần đây tại Việt Nam, chúng ta đã thành công với
những ứng dụng chitosan làm vỏ bảo quản thực phẩm tươi sống, dễ hư hỏng như
cá, thịt, rau quả... mà không làm mất màu, mùi vị của sản phẩm.
Chitosan là một dạng chitin đã bị khử axetyl, nhưng không giống chitin nó
lại tan được trong dung dịch axit. Chitin là polyme sinh học có nhiều trong thiên
nhiên chỉ đứng sau xenluloza.Cấu trúc hóa học của chitin gần giống với
xenluloza.Cả chitin và chitosan đều có nhiều ứng dụng trong công nghiệp và cuộc
sống, đặc biệt là trong chế biến và bảo quản thực phẩm.
Chitin có gốc từ chữ "chiton", tiếng Hy Lạp có nghĩa là vỏ giáp.Chitin là
thành phần cấu trúc chính trong vỏ (bộ xương ngoài) của các động vật không
xương sống trong đó có loài giáp xác (tôm, cua). Khi chế biến những loại hải sản
giáp xác, lượng chất thải (chứa chitin) chiếm tới 50% khối lượng đầu vào và con
số này tính trên toàn thế giới là 5,ll triệu tấn/năm.
Vì vậy việc chế biến màng bảo quản chitosan đã giải quyết phần nào lượng
chất thải trên, tương lai cho thấy tiềm năng phát triển của loại màng này là rất cao.
17
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
1.3 Màng bao ăn được kích thước nano
1.3.1 Giới thiệu chung
Nhiều nghiên cứu cho thấy màng polysaccarit đang được sử dụng rộng rãi và
có nhiều ứng dụng trong ngành công nghệ thực phẩm và y sinh học. Do bản chất ưa
nước nên màng polysccarit thường có khả năng chắn hơi nước hạn chế. Theo kết
quả nghiên cứu gần đây của Weiss, Takhistov và McClements(2006), người ta cũng
thấy rằng chức năng bảo quản của các loại màng này sẽ được cải thiện hơn khi ở
cấu trúc nano.
Màng nano là vật liệu nano có cấu trúc 2D (tức có một chiều ở kích thước nano) có bề dày dưới 100 nm và diện tích bề mặt màng 1cm2 hoặc lớn hơn. Có
nhiều tên gọi khác nhau đối với màng nano như nano membranes, ultra-thin film,
mono layer membranes, nano coating… Phụ thuộc vào cách chếtạo màng mỏng,
người ta chia các phương pháp đó ra thành ba nhóm chính:
− Phương pháp lắng đọng pha hơi hóa học (Chemical vapor deposition -
CVD): Pha hơi được tạo ra bằng phương pháp hóa học. Việc phủ lớp
màng nano được thực hiện nhờ quá trình lắng đọng các cụm nguyên
tử, phân tử hay ion thông qua các phản ứng hóa học.
− Phương pháp lắng đọng pha hơi vật lý (Physical vapor deposition -
PVD): Lắng đọng pha hơi vật lý là sản phẩm của pha hơi ngưng tụ tạo
ra bằng phương pháp vật lý, sau đó hơi này lắng đọng lên trên đế tạo
thành màng nano.
− Phương pháp hóa và hóa lý kết hợp: Là các phương pháp lắng đọng
dung dịch pha lỏng, phương pháp sol-gel, phương pháp phun dung
dịch …
− Một phương pháp mới trong việc tạo ra màng nano được nghiên cứu
và ứng dụng trong những năm gần đây đó là phương pháp lớp chồng
lớp (LBL).
18
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Trong thực phẩm, màng này được tạo ra bằng phương pháp lớp chồng
lớplayer-by-layer (LBL) tạo thành các polycations hoặc polyanions, tùy thuộc vào
từng loại màng.Theo Decher và Schlenoff (2002), công nghệ LBL này cho phép
điều khiển chính xác độ dày và tính chất của màng, mà trong trường hợp này cho
phép tạo ra các màng mỏng (1- 100nm cho mỗi lớp).
Hình 1.9Sơ đồ phủ màng nhiều lớp theo phương pháp nhúng (McClements et al,
2005)
Màng ghép LbL có thể được thúc đẩy bởi nhiều tương tác yếu, bao gồm
tương tác tĩnh điện, tương tác hydrogen, tương tác halogen, tương tác phối hợp,
tương tác trao đổi điện tích, tương tác sinh học đặc biệt (ví dụ như tương tác đường-
lectin), tương tác cho nhận, tương tác cation lưỡng cực và sự kết hợp giữa cách
tương tác trên. Màng ghép LbL không giới hạn về thành phần tạo ra nó, đó có thể là
polymer tổng hợp, polymer microgel, polymer phân nhánh, hợp chất sinh học cao
phân tử, các thành phần hữu cơ, copolymer khối và phức hợp của các loại. Quá
trình tạo ra màng ghép LbL là khá đơn giản và có thể được kiểm soát một cách
chính xác cho phép tạo ra màng có độ tinh xảo cao.
Các thành phần, độ dày, cấu trúc và tính chất của màng nhiều lớp có thể
được kiểm soát trong một số cách khác nhau bao gồm thay đổi loại hấp phụ các chất
trong dung dịch ngâm, thay đổi tổng số bước nhúng được sử dụng, thay đổi thứ tự
đưa vào các dung dịch khác nhau hoặc thay đổi các dung dịch và điều kiện môi
19
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
trường được sử dụng, chẳng hạn như pH, cường độ ion, hằng số điện môi, nhiệt
độ,…
1.3.2 Kỹ thuật tạo màngdựa trên phương pháp LBL
Có nhiều phương pháp tạo màng mỏng bằng dung dịch như: kỹ thuật phủ
nhúng (dip – coating), phủ quay (spin – coating), phủ dòng lưu chất (flow –
coating), phủ phun (spray – coating), …
1.3.2.1 Kỹ thuật phủ nhúng (dip – coating)
Chất nền được nhúng phủ vào trong lòng chất lỏng rồi rút ra với tốc độ xác
định dưới sự kiểm soát nhiệt độ và áp suất.
Hình 1.10Quy trình phủ nhúng
Đầu tiên chất nền được nhúng vào dung dịch mang điện tích âm trong thời
gian nhất định (1), sau đó chất nền được nhúng vào dung dịch rửa nhằm loại bỏ
dung dịch thừa bám trên chất nền (2), chất nền được nhúng vào dung dịch mang
điện tích dương trong thời gian nhất định (3), nhúng vào dung dịch rửa để loại bỏ
dịch thừa (4). Lặp đi lặp lại quy trình này cho đến khi đạt được số lớp mong muốn.
Một số thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình nhúng và
chất lượng của nhiều lớp, do đó cần phải được tối ưu hóa cho kết quả tốt nhất.
Chúng được liệt kê như: thời gian ngâm, thời gian rửa, nồng độ dung dịch,loại muối
và cường độ ion, tiền xử lý bề mặt, nhiệt độ và phương pháp làm khô [9][32][33].
20
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Độ dày lớp phủ phụ thuộc chính vào tốc độ nhúng rút, thành phần rắn và độ
nhớt của chất lỏng. Độ dày lớp phủ có thể được xác định theo công thức Landau-
Levich:
𝜂𝜂 𝑈𝑈0 𝜌𝜌𝜌𝜌
h = 0,8
�
Trong đó: h: độ dày lớp phủ
: độ nhớt chất lỏng
𝜂𝜂 : vận tốc rút đế (1 – 15 cm/phút)
𝑈𝑈0 : khối lượng riêng của chất lỏng
𝜌𝜌 g: gia tốc trọng trường
Kỹ thuật nhúng phủ được sử dụng rộng rãi nhất vì quy trình thực hiện đơn
giản, tuy nhiên vẫn có những hạn chế nhất định. Ví dụ, tùy thuộc vào động học hấp
phụ, thời gian ngâm cần thiết có thể được lâu dài và điều này có thể là một bất lợi
nếu vật liệu sinh học dễ bị biến tính.Một bất lợi khác có thể phát sinh từ sự nhiễm
tạp chất trong quá trình nhúng rửa.Dung dịch rửa nên được thay thế thường xuyên
nếu có thể, mặc dù việc thay thế các dung dịchnày không phải là thuận tiện. Nhưng
thay thế hệ thống thường xuyên của các dung dịchrửa sẽnâng cao chất lượng của
quá trình. Một cách khác là sử dụng nhiều hơn một dung dịch rửa giữa các bước, để
rửa tuần tự nhằm cải thiện hiệu suất rửa.
1.3.2.2 Kỹ thuật phủ dòng lưu chất ( flow – coating)
Màng được tạo ra bằng cách tăng cường đối lưu gây ra bởi sự chuyển động
của chất nền hoặc các dung dịch. Sự chuyển động của các chất nền, được quan sát
như là một biến thể của kỹ thuật nhúng. Trong phủ dòng lưu chất, chất nền được
quay trong khi đắm mình trong các dung dịch.Tỷ lệ chất nền nhúng là thông số
chính quyết định đến hiệu quả việc tạo màng[9].
21
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Hình 1.11Quy trình phủ dòng lưu chất với sự chuyển động chất nền
Loại thứ hai của phủ dòng lưu chất được tạo ra trong khi các dung dịch đi
qua bề mặt cố định. Tốc độ dòng chảy và hấp phụ động học chất lỏng là yếu tố
quyết định cho sự hiệu quả cho việc tạo màng khi dòng chảy cắt qua nền cố định.
1.3.2.3 Kỹ thuật phủ quay (spin – coating)
Kỹ thuật phủ quay được biết đến từ năm 2001 bởi Chiarelli và cộng sự.Quay
chất nền ở tốc độ cao trong khi các dung dịch được tiêm vào các chất nền thông
thường bằng cách sử dụng một ống hút vào trung tâm của các chất nền. Việc quay
nhanh chóng tạo ra lực quay ly tâm để phủ màng nên màng có độ đồng đều cao, vì
lực ly tâm cân bằng với lực do độ nhớt của dung dịch. Với dòng chảy cắt gây ra bởi
lực ly tâm tác động lên lớp chất lỏng nên vật liệu nhanh chóng hấp thụ trên bề mặt
chỉ trong vài giây.[6][7][16]
22
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Hình 1.12Quy trình phủ quay
Phủ quaymang nhiều ưu điểm hơn so với phương pháp phủ nhúng thông
thường: tạo màng nhanh, độ dày các lớp có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi
nồng độ hoặc tốc độ quay, cải thiện hiệu quả thời gian và kiểm soát lượng dung
dịch. Màng tạo ra bằng phương pháp phủ quay cho cấu trúc nội bộ cao hơn những
màng được tạo ra bằng phương pháp nhúng tráng. [39][40]
1.3.2.4 Kỹ thuậtphủ phun ( spray – coating)
Phủ phun chỉ đơn giản bao gồm việc phun các dung dịch vuông góc trên một
bề mặt tiếp nhận được cố định thẳng đứng. Mặc dù những nghiên cứu đầu tiên của
phủ phun đã được thực hiện vào năm 2000 với thao tác bằng tay “plant mister”như
là thiết bị phun, các kết quả của nghiên cứu này là không đủ đạt yêu cầu, chất lượng
màng thu được kém so với màng bằng phương pháp nhúng; do đó, phương pháp
này đã không còn được thực hiện [30].
23
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Hình 1.13Quy trình phủ phun
(2) dung dịch rửa (1) Dung dịch mang điện tích âm
(3) dung dịch mang điện tích dương (4) dung dịch rửa
Một nghiên cứu có hệ thống hơn sau đó với cải tiến trong việc thiết lập các
thông số, kiểm soát quá trình tốt hơn như khoảng cách phun, góc của hình nón
phun, thời gian phun, khối lượng phun, và tốc độ phun, sử dụng bình xịt máy bơm
không khí như là thiết bị phun. Phương pháp mới này đã cải thiện thời gian tạo
màng, giảm từ khoảng 20 phút/lớp nhúng xuống khoảng 5 giây/lớp. Các độ dày lớp
thu được bằng cách phun thường ít hơn so với những màng thu được bằng cách
nhúng vì bỏ qua bước rửa, nó đã chỉ ra rằng sự có mặt hay vắng mặt của bước rửa
giữa các lớp và thời gian rửa đóng một vai trò quan trọng trên các thuộc tính
màng[14].
Một số nghiên cứu so sánh gần đây cho thấy màng đa lớp chuẩn bị bằng cách
nhúng dày đặc hơn, và ít thô hơn so với những màngthu được bằng cách
phunneutron reflectometry (NR) hay X-ray reflectometry (XRR) với cùng số
lớp[17].
Một nhược điểm của phun là sự thất thoát của vật liệu không bám bởi thoát
khỏi bề mặt sau khi phun làm hao tốn dung dịch phun. Tuy nhiên, vì thời gian tạo
màng ngắn và dễ thực hiện, kỹ thuật phun đã tìm được xem như một kỹ thuật tạo
24
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
màng hữu ích. Việc tạo màng bằng kỹ thuật phun đã có nhiều ứng dụng như tạo hạt
nano, dây nano, ion kim loại nano,enzymvà thậm chí cả các tế bào.
Một thí nghiệm thú vị được quan sát với độ phản ứng trong quá trình tạo
màng của kỹ thuật phun, với những lớp PDADMAC và titan (IV) bis (ammonium
lactato) dihydroxide, một tiền chất để làm cho các hạt nano TiO2, được xây dựng
bởi phun liên tiếp của các thành phần [4][10][18][20][22][27][35].
Việc sử dụng rộng rãi kỹ thuật phun dẫn đến việc nghiên cứu và sử dụng các
thiết bị phun khác và phát triển của các thiết lập phức tạp hơn như một hệ thống
phun tự động.Một sự kết hợp của kỹ thuật phun với kỹ thuật quay mới đây cũng đã
được báo cáo, sử dụng vòi phun máy phun để phun [19][21][26].
1.3.3 Ưu điểm của màng bao ăn được kích thước nano
Màngăn được hiện đang được sử dụng trên nhiều loại thực phẩm, bao gồm
trái cây, rau, thịt, sôcôla, bánh kẹo, sản phẩm bánh mì và khoai tây chiên. Lớp màng
phủ ăn đượctạo ra các rào cản chống thấm khí, độ ẩm và lipid. Ngoài ra, chúng có
thể cải thiện các tính chất kết cấu của thực phẩm hoặc có vai trò như là các chất
mang của các hợp chất như màu sắc, hương vị, chất chống oxy hóa, các chất dinh
dưỡng và kháng sinh.
Các đặc tính cơ bản của lớp màng phủ phụ thuộc vào các đặc tính của vật
liệu tạo màng.Hiện nay, các vật liệu tạo màng chính được sử dụng để xây dựng các
lớp phủ ăn được là polysaccharides, protein và lipid.Nghiên cứu của Park (1999) đã
cho thấy màng lipidcó khả năng cản ẩm tốt nhưng cản khí và độ bền cơ học kém;
màngpolysaccarides thường được dùng để kiểm soát lượng oxy và các loại khí
kháctruyền qua màng, trong khi đó màng làm từ protein có tác dụng làm tăng cơ
tính của màng. Do đó, đã có rất nhiều nghiên cứu về việc bổ sung các chất phụ gia
để cải thiện các tính chất chức năng của các lớp màng ăn được như các polyol, giọt
nhũ tương, mixen hoạt tính bề mặt, các loại sợi, hoặc các hạt vật chất.
25
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Cho đến nay, các nghiên cứu tạo màng ăn được ít cân nhắc đến các cấu trúc
bên trong. Hơn nữa, màng có kích thước nano để khắc phục các vấn đề liên quan
đến lớp màng ăn đượccũng ít được quan tâm.Theo Kotov (2003), màng kích thước
nano có nhiều khả năng được sử dụng như lớp phủ được gắn vào bề mặt thực phẩm,
chứ không phải là lớp màng tự đứng (self-standing), bởi vì đặc điểm siêu mỏng của
chúng làm cho chúng rất mong manh.
Màng nano gồm 2 hoặc nhiều lớp vật liệu liên kết với nhau tạo kích thước
nano.Các hạt phân tử kích thước nano phân tán đều với cấu trúc chặt chẽ sẽ tạo nên
rào cản chắn thấm khí và thất thoát chất dinh dưỡng từ nguyên liệu. Ngoài ra có thể
bổ sung các thành phần hoạt tính sinh học như chất kháng oxy hóa hay kháng khuẩn
nhằm cải thiện chức năng bảo quản của màng. Gần đây nhất, các nhà nghiên cứu
Kurek, Descours, Galic, Voilley và Debeaufort(2012) cũng đã khẳng định rằng
màng nano có thể giữ các hợp chất thơmcho nguyên liệu. Do đó, màng bao cấu trúc
nano có thể kéo dài thời hạn sử dụng thực phẩm và nâng cao chất lượng thực phẩm.
Nếu như ở màng thông thường, chỉ một số ít nguyên tử nằm trên bề mặt, còn
lại nằm sâu bên trong, bị các lớp ngoài che chắn thì trong vật liệu màng nano, hầu
hết các nguyên tử bị phơi ra bề mặt hoặc bị che chắn không đáng kể. Do vậy, ở
màng có bề dày kích thước nano, mỗi nguyên tử được tự do thể hiện toàn bộ tính
chất của mình trong tương tác với môi trường xung quanh theo hướng bề mặt màng
nano, làm xuất hiện nhiều đặc tính nổi trội như tính chất quang, điện, cơ,....Và
những tính chất này bị ảnh hưởng bởi ba hiệu ứng gồm hiệu ứng lượng tử, hiệu ứng
bề mặt và hiệu ứng kích thước.
Màng nano có ưu điểm là tăng độ truyền suốt làm tăng giá trị cảm quan sản
phẩm, làm sản phẩm gần với trạng thái tự nhiên nhất, đó là điều người tiêu dùng
mong đợi và nhà sản xuất hướng đến.
1.4 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và trong nước liên quan đến đề tài
1.4.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
26
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Trên thế giới đã có nhiều đề tài nghiên cứu về màng nano alginate ứng dụng
trong bảo quản thực phẩm.
Năm 2010, Maria G. Carneiro-da-Cunha và cộng sự đã nghiên cứu tạo màng
nano alginate-chitosan nồng độ 0,2% (w/v) gồm 5 lớp có khả năng chống thấm
nước tốt[23].
Năm 2012, Henriette M.C. Azeredo và cộng sự nghiên cứu kết hợp giữa
alginate và puree sơri để tạo thành lớp màng phủ nano ăn được trên các tấm thủy
tinh và ứng dụng trên bề mặt quả sơri.Lớp phủ này làm giảm hao hụt khối lượng, tỷ
lệ chín, tỷ lệ hư hỏng cũng như duy trì màu đỏ tự nhiên của sơri trong suốt quá trình
bảo quản [13].
Năm 2013, Mehdi Alboofetileh và cộng sự đã nghiên cứu khả năng kháng
khuẩn của màng nano alginate khi bổ sung các tinh dầu quế, đinh hương, thì là, kinh
giới. Kết quả cho thấy khi bổ sung tinh dầu kinh giới sẽ cho khả năng kháng khuẩn
cao nhất, tiếp theo là đinh hương, quế[25].
Cũng năm 2013, Tianjia Jiang và cộng sự đã khảo sát ảnh hưởng hoá lý và vi
sinh của màng nano alginate trên nấm shiitake (Lentinus edodes) khi bảo quản lạnh. Sau 16 ngày bảo quản ở 4±10C, kết quả cho thấy lớp màng nano alginate có các tính
chất hóa lý và cảm quan tốt hơn nhiều so với mẫu đối chứng, lượng vi sinh vật cũng
thấp hơn. Vì vậy có thể sử dụng màng bao nano alginate để bảo quản nấm shiitake
(Lentinus edodes) nhằm kéo dài thời hạn sử dụng cũng như nâng cao chất lượng bảo
quản chúng [37].
1.4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
Tạo màng nano ứng dụng trong bảo quản thực phẩm vẫn còn khá mới ở Việt
Nam.Hiện tại, ta đang hướng công nghệ nano vào nhiều lĩnh vực như chăn nuôi,
trồng trọt; đóng gói, bao bì chứa thực phẩm; tạo ra thực phẩm trong đó có hạt nano
chứa các chất dinh dưỡng quan trọng cung cấp cho cơ thể. [44]
27
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Năm 2011 được coi là năm công nghệ nano trong thực phẩm được thương
mại hóa rộng rãi nhất từ trước tới nay. Hội thảo Khoa học “Ứng dụng Công nghệ
Nano trong sản xuất thực phẩm tại Việt Nam” được tổ chức hồi cuối năm 2011 đã
giới thiệu sự thành công của các nhà khoa học Việt Nam trong việc nghiên cứu và
ứng dụng công nghệ Nano để tạo ra các dòng sản phẩm thực phẩm có lợi có sức
khỏe cộng đồng. Có 3 sản phẩm được Công ty Cổ phần FNC tung ra và phân phối
độc quyền gồm bột dinh dưỡng Gly Balance, nước uống dinh dưỡng Protection và
cao dược thảo Fitness. Thêm vào đó, các nhà nghiên cứu cũng đã tạo ra loại túi
nilon mặt trong có chứa lớp mỏng hạt nano bạc khử được vi khuẩn, nhờ đó mà thực
phẩm chứa trong đó giữ được lâu hơn 3-4 lần so với loại túi nilon thường. Các
thùng chứa thực phẩm trong kho cũng được tráng một lớp nano bạc để bảo quản
được lâu.Nguyên tố bạc có cấu trúc nguyên tử thích hợp, nguyên tử bạc rất dễ
nhường điện tử cho bên ngoài để trở thành ion bạc, sau đó ion bạc lại dễ nhận điện
tử để trở thành nguyên tử bạc trung hoà. Điện tử mà nguyên tử bạc nhường cho bên
ngoài dễ kích thích để tạo thành các phản ứng oxy hoá, kết quả là dễ làm tổn
thương, phá hoại màng bọc của các loại vi khuẩn, tiêu diệt chúng hoặc làm cho
chúng khó sinh sôi, nảy nở. Ngoài ra, để phát hiện vi khuẩn E.coli trong thực phẩm,
người ta đã chế tạo ra loại túi mà mặt trong có chứa các hạt SiO2 hình cầu kích cỡ
nanomet, trên bề mặt của mỗi hạt có đính kháng thể và các phân tử chất huỳnh
quang.Khi thực phẩm đựng trong túi nhiễm vi khuẩn E.coli, lập tức các kháng thể
bám chặt vào, các phân tử chất huỳnh quang trên hạt nano SiO2 tiếp xúc với vi
khuẩn E. coli sáng lên. Nhờ thế mà khi nhìn vào túi đựng thực phẩm đổi màu, người
ta có thể biết ngay trong thực phẩm có vi khuẩn E.coli.[43][44]
28
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
CHƯƠNG 2
2.1 Vật liệu nghiên cứu
2.1.1 Vật liệu
Alginate (Sodium alginate) (HiMedia - Ấn Độ)
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của Sodium alginate (HiMedia)
Thông số kỹ thuật
Hình dạng Dạng bột màu vàng trắng
Độ hòa tan 33,3 mg hòa tan trong 1ml nước
tạo thành dung dịch keo nhớt.
5,5 – 8,5
pH (dung dịch 1% ở 250C) Độ hao hụt khi sấy khô (1050C trong 2 giờ) <= 15%
Canxi lactate
Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của Canxi lactate
Thông số kỹ thuật
Hình dạng Dạng bột màu trắng
79 mg hòa tan trong 1ml nước
Độ hòa tan pH (dung dịch 5% ở 250C) 6,0 – 8,0
Độ hao hụt sau khi sấy khô 22 – 27 %
2.1.2 Dụng cụ và thiết bị
2.1.2.1 Dụng cụ
29
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
− Lam kính thủy tinh
Kích thước: 25,4 x 76,2 mm Độ dày: 1 – 1,2 mm
− Becher 50 ml, 100 ml, 250 ml − Đũa thủy tinh − Ống đong 100 ml − Bình định mức 100 ml − Đồng hồ bấm giây − Các loại dụng cụ khác như: băng keo cách nhiệt, kéo, kẹp giấy, …
2.1.2.2 Thiết bị
− Máy khuấy từ − Cân phân tích − Bếp từ − Kính hiển vi điện tử HITACHI S - 4800 của Phòng công nghệ cao - Khu
công nghệ cao
− Máy đo phổ hồng ngoại (FT-IR) Brucker tensor 27 của Viện hóa học - Viện
hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam.
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Xử lý lam kính
Sử dụng dung dịch Piranha bazơ để làm sạch lam kính trước khi thực hiện
nhúng màng.
Dung dịch Piranha là một hỗn hợp thường có tỷ lệ 3:1 của axít
sulfuric (H2SO4) đậm đặc và peroxide hiđro 25-30% (H2O2). Các kiểu pha khác có
thể có tỷ lệ 4:1 hay 7:1. Một dung dịch tương tự khác, đôi khi gọi là dung dịch
Piranha bazơ là dung dịch tỷ lệ 3:1 giữa hydroxit amoni (NH4OH) và peroxide hiđro
25-30%. Dung dịch Piranha dùng để rửa các chất bẩn hữu cơ bám trên bề mặt của
một chất nền. Là một hỗn hợp có tính oxi hóa mạnh nên nó có thể rửa sạch hầu hết
các vật liệu hữu cơ.
Pha hỗn hợp dung dịch piranha bazơ gồm NH4OH:H2O2 theo tỷ lệ 3:1 (tiến
hành trong tủ hút). Sau đó, ngâm lam kính vào hỗn hợp dung dịch piranha bazơ
30
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
trong 1 giờ và rửa lại nhiều lần bằng nước cất.Cuối cùng lam kính được đưa vào tủ
sấy đề sấy khô qua đêm.
2.2.2 Phương pháp tạo màng
Canxi lactate Alginate Alginate
Hòa tan Hòa tan
Dung dịch Dung dịch
Canxi lactate Alginate
Xác định FT-IR
Nồng độ Alginate Tạo màng (phương
pháp nhúng) Số lớp phủ màng
Nồng độ Canxi lactate
Màng nano
Alginate
Hình 2.1 Sơ đồ quá trình tạo màng nano alginate
31
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Chuẩn bị dung dịch alginate bằng cách hòa tan bột alginate thương phẩm vào
nước cất ở 700C trong 30 phút.
Canxi lactate được hòa tan trong nước cất ở nhiệt độ phòng.
Tạo màng nano alginate bằng phương pháp nhúng. Lam kính sau khi xử lý
được nhúng vào mỗi dung dịch trong 2 phút, với những lớp phủ thừa cho phép nhỏ
giọt ra trong 2 phút. Mẫu được nhúng vào các dung dịch theo các thứ tự sau: đầu
tiên nhúng vào dung dịch alginate, sau đó rửa trong nước cất ta được màng 1 lớp.
Tiếp đến nhúng vào dung dịch canxi lactate, và cuối cùng nhúng rửa trong nước cất,
ta thu được lớp màng thứ 2. Cứ tiếp tục lặp lại các bước để thu được màng có số lớp
mong muốn.
32
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Lam kính
Nhúng dung dịch
Alginate
Rửa
Để khô tự nhiên
Nhúng dung dịch
Canxi lactate
Rửa
Để khô tự nhiên
Phân tích các chỉ tiêu
Hình 2.2 Sơ đồ tạo màng nano Alginate 2 lớp
2.2.3 Phương pháp xác định khả năng tạo liên kết giữa Ca2+ và alginate bằng
phổ hồng ngoại FT-IR
33
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Liên kết giữa ion canxi với alginate được xác định bằng thiết bị đo phổ hồng
ngoại Brucker tensor 27 của viện hóa học thuộc viện hàn lâm khoa học và công
nghệ Việt Nam – 01 Mạc Đĩnh Chi, quận 1, TP. HCM.
2.2.4 Phương pháp xác định độ dày màng
Độ dày màng được xác định bằng kính hiển vi quét điện tử SEM của Khu
công nghệ cao - Lô I3, đường N2, Khu Công nghệ cao TP.HCM, quận 9, TP.HCM,
Việt Nam.
2.2.5 Phương pháp xác định cấu trúc bề mặt màng
Cấu trúc màng được xác định thông qua ảnh chụp bằng thiết bị SEM của
Khu công nghệ cao - Lô I3, đường N2, Khu Công nghệ cao TP.HCM, quận 9, TP.
HCM.
2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu
Số liệu nghiên cứu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel và xử lý
thống kê bằng chương trình Statgraphics.So sánh các giá trị trung bình của các công
thức thí nghiệm bằng phép phân tích ANOVA.
2.3 Bố trí thí nghiệm
2.3.1 Thí nghiệm 1: Đo phổ hồng ngoại FT-IR
Mục đích: Xác định liên kết giữa Ca2+ với alginate.
Tiến hành: Màng canxi alginate được tạo thành bằng phương pháp đổ khuôn,
sau đó được sấy khô và nghiền thành bột, đem đo FT-IR. Ngoài ra, Natri alginate và
Canxi lactate cũng tiến hành đo FT-IR để so sánh.
Quá trình tạo màng bằng phương pháp đổ khuôn được thực hiện qua 2 giai
đoạn:
− Giai đoạn 1: Dung dịch alginate được chuẩn bị ở nồng độ 0,2%. Cho
50ml dung dịch polymer vào đĩa petri nhựa được làm bằng polystyrene
34
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
kích thước 100x100x15 mm (công ty MidaMec, Việt Nam) có sẵn lam
kính đã qua xử lí bằng dung dịch piranha bazơ. Sau đó, màng được đưa vào tủ sấy ở nhiệt độ 400C trong thời gian 20h.
− Giai đoạn 2: Bổ sung cầu nối canxi, cho 50 ml dung dịch canxi lactate
2,0% w/v vào trong đĩa petri có chứa màng trong thời gian khoảng 20
phút, sau khi loại bỏ phần dung dịch canxi lactate dư thừa trên bề mặt màng, màng tiếp tục được đưa vào trong tủ sấy ở nhiệt độ 400C trong
thời gian 24h.
Mẫu được đo dựa trên hiện tượng phân tử của vật chất quay xung quanh trục
của nó dưới tác động của sóng điện từ khi được chiếu bởi ánh sáng có bước sóng từ 50 µm – 1 mm (200 – 10 cm-1) và sự dao động của các nguyên tử và các liên kết khi
được chiếu sáng bởi ánh sáng có bước sóng ngắn hơn từ 0,8 – 50 µm, nhằm xác
định cấu tạo các phân tử hữu cơ.
2.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát nồng độ alginate và số lớp thích hợp
Mục đích: Chọn được nồng độ alginate với số lớp thích hợp để tạo màng kích
thước nano.
Tiến hành: Ở mỗi nồng độ alginate 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8%; 1,0% phủ lần
lượt với số lớp 4 lớp, 8 lớp, 12 lớp và 16 lớp.
Khi tiến hành thí nghiệm ta cố định thông số: Canxi lactate: nồng độ 2%
Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn với 3 lần lặp lại.
Chỉ tiêu xác định: độ dày, cấu trúc bề mặt màng.
2.3.3 Thí nghiệm 3: Khảo sát số nồng độ canxi lactate
Mục đích: Chọn được nồng độ canxi lactate phù hợp tạo màng kích thước
nano.
35
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Tiến hành: Ở mỗi nồng độ 1,0%; 1,5%; 2,0%; 2,5% phủ lần lượt với số lớp
và nồng độ alginate đã khảo sát được ở thí nghiệm 2 (mục 2.3.2)
Khi tiến hành thí nghiệm, cố định các thông số:
- Nồng độ alginate: đã xác định ở thí nghiệm 2
- Số lớp: đã xác định ở thí nghiệm 2
Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên hoàn toàn với 3 lần lặp lại.
Chỉ tiêu xác định: độ dày, cấu trúc bề mặt màng.
36
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
CHƯƠNG 3
3.1 Kết quả đo phổ hồng ngoại FT-IR
Để xác định khả năng tương tác giữa Ca2+ và natri alginate, phổ hồng ngoại
của canxi lactate, natri alginate và canxi alginate đã được phân tích (Hình 3.1) và
kết quả số sóng tương ứng với các dao động trong phân tử natri alginate, canxi
alginate, canxi lactate được trình bày trong Bảng 3.1.
Hình 3.1 Biểu đồ phổ FT-IR của canxi lactate, natri alginate và canxi alginate
37
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Bảng 3.1 Vị trí dao động của các nhóm liên kết trong natri alginate, canxi alginate
và canxi lactate.
Số sóng (cm-1)
Dao động Canxi Canxi alginate Natri
lactate alginate
3100-3400 3423 3440 ν(OH)
2900 2925 2925 ν(CH)sym, ν(CH)asym của C-H
1584 1595 1620 ν(C=O)asym
1483 - - δ(CH3)asym
- 1424 1415 ν(C=O)sym
1403 - - δ(CH)sym
1313, 1274 1315,1269 1306 δ(CCH)+ δ(OCH)
1125 1125 - ν(CO),ν (CC)
1089 1095 - ν (COC)
1049 - - ν(C-CH3)
1034 1030 - r(CO)
940, 905 - - r(CH3)+ν(C-C)
946 935 - δCO của guluronic acids
889 861 - δC1–H của acid mannuronic
- 863 - ν(C-COO)
38
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
- 819 819 Dao động của acid Mannuronic
781 - δ(C=O) -
- 776 725 Dao động của acid Guluronic
- 700-400 700-400
Dao động biến dạng trong và ngoài mặt phẳng của COO-
δ(C-CH3)+δ(CCO)trongcanxi lactate 581 - -
Trong đó, ν là dao động kéo dãn, δ là dao động biến dạng, r là dao động cắt kéo.
Dựa vào hình 3.1 và bảng 3.1 ta thấy các mũi dao động của OH.Cả hai phổ
natri alginate và canxi alginate đều có các mũi dao động kéo dãn của nhóm OH (khoảng vùng 3400 cm-1), dao động kéo dãn CH bất đối xứng và đối xứng tại số sóng 2925 cm-1[5][29][31].Dao động COO- được đặc trưng bằng dao động kéo dãn bất đối xứng ν(C=O)asym,ở tại bước sóng 1600-1550 cm-1 và dao động kéo dãn đối xứng ν(C-O)sym ở 1450-1400 cm-1.Dao động này xảy ra khi có sự trao đổi ion
(Socrates, 1994).Các muối alginate khác nhau thì vị trí của các mũi này cũng có sự
khác biệt đáng kể. Đối với natri alginate mũi dao động kéo dãn bất đối xứng và bất đối xứng ở số sóng lần lượt là 1620 và 1415 cm-1. Khi có sự trao đổi ion xảy ra, các dao động này dịch chuyển về số sóng 1595 và 1424cm-1. Khi diễn ra phản ứng trao đổi ion, dao động (C-O) di chuyển từ số sóng 1415 lên 1424 cm-1. Kết quả này
chứng tỏ có liên kết canxi với alginate tạo thành liên kết ngang chặt chẽ khi xảy ra
phản ứng trao đổi ion [24]. Tuy nhiên, không có sự tăng tương ứng của số sóng dao động kéo dãn của nhóm C=O trong COO- (1620 cm-1 của Natri alginate di chuyển về 1595 cm-1). Sự dịch chuyển ngược này xảy ra là do ảnh hưởng của dao động C=O trong nhóm lactate ở 1584 cm-1. Các dao động khác liên quan đến nhóm COO- cũng có những thay đổi.Mũi tại 1095 cm-1, đỉnh này có liên quan tới dao động C-C,
C-O và dao động kéo giãn COC, đặc trưng hơn cho khối G-alginate, mũi này dịch chuyển về số sóng 1089 cm-1khi tạo liên kết với Ca2+vì nhóm này ít linh động sau
39
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
khi liên kết[5]. Ba đỉnh của canxi alginate ở bước sóng (1125/1089/1034 cm-1) nhỏ
hơn số sóng của natri alginate do ảnh hưởng của việc chia sẻ liên kết và do đặc tính
của cation (bán kính, điện tích và khối lượng) và khả năng tạo thành mạng liên kết
dạng “box egg” [5][31].
Ngoài ra, một thông số quan trọng mà ta có thể xác định được dựa vào phổ
FT-IR của natri alginate (hình 3.2) đó là tỉ lệ M/G bằng cách dựa vào tỉ lệ chiều cao 2 mũi ở vị trí 1125 cm-1 và 1030 cm-1. Từ hình 3.2 ta suy ra được tỉ lệ M/G= 0,584/0,809 = 0,722, cùng với không có sự xuất hiện của mũi ở vị trí 1010 cm-1 ta
có thể kết luận rằng natri alginate có chứa hàm lượng khối G cao nên vật liệu có
tính giòn[28].
Hình 3.2Biểu đồ phổ FT-IR của natri alginate
40
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
3.2 Kết quả khảo sát nồng độ alginate và số lớp tạo màng nano
3.2.1 Kết quả khảo sát nồng độ alginate và số lớp ảnh hưởng đến độ dày màng
Sau khi tiến hành thí nghiệm 2 (mục 2.3.2) với dung dịch alginate ở các nồng
độ 0,2%; 0,4%; 0,6%; 0,8%; 1,0% có số lớp lần lượt 4 lớp, 8 lớp, 12 lớp và 16 lớp.
Bảng 3.2Kết quả khảo sát alginate ở nồng độ 0,2% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày
màng
Số lớp
4
8
12
16 Độ dày (nm) 134,100 ± 17,881a 268,267 ±35,779b 504,433 ±20,723c 744,400 ±39,400d
800
744,4 ± 39,400
700
a, b, c, d: thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%.
)
600
504,433 ± 20,723
500
400
m n ( y à d ộ Đ
268,267 ± 35,779
300
134,100 ± 17,881
200
100
0
4
8
12
16
Số lớp
Hình 3.3Biểu đồ biểu diễn độ dày màng ở nồng độ alginate 0,2% với số lớp tương
ứng
41
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Nhận xét:
Dựa vào bảng 3.2 và hình 3.3, kết quả cho thấy có sự tăng dần về độ dày khi
thay đổi số lớp. Ở nồng độ alginate 0,2% phủ trong 4 lớp thì độ dày màng là
134,100 ± 17,881; trong 8 lớp thì độ dày màng là 268,267 ± 35,7794; 12 lớp thì
màng có độ dày 504,433 ± 20,723 và trong 16 lớp thì độ dày màng thu được là
744,400 ± 39,400. Qua đây cho thấy độ dày màng từ 4 lớp tới 12 lớp có sự chênh
lệch đáng kể.Độ dày màng từ 4 lớp đến 16 lớp thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa
thống kê ở độ tin cậy 95%.
Độ dày màng tăng tuyến tính theo số lớp phủ, mỗi lớp thu nhận được nằm
trong khoảng 1 – 100 nm nên ở nồng độ Alginate 0,2% có thể tạo được màng có
kích thước nano.
Bảng 3.3Kết quả khảo sát alginate ở nồng độ 0,4% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày
màng
Số lớp
4
8
12
16 Độ dày (nm) 167,900± 15,252a 221,600± 21,573b 569,600± 23,124c 761,133 ± 30,556d
a, b, c, d: thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%.
42
761,133 ± 30,556
900
800
569,600 ± 23,124
700
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
)
600
500
400
221,600 ± 21,574
167,900 ± 15,252
m n ( y à d ộ Đ
300
200
100
0
4
8
12
16
Số lớp
Hình 3.4Biểu đồ biểu diễn độ dày màng ở nồng độ alginate 0,4% với số lớp tương
ứng
Nhận xét:
Dựa vào bảng 3.3 và hình 3.4, kết quả cho thấy độ dày màng tăng dần qua
các lớp. Ở nồng độ alginate 0,4% phủ trong 4 lớp thì độ dày màng là 167,900 ±
15,252; trong 8 lớp thì độ dày màng là 221,600 ± 21,574; 12 lớp thì màng có độ dày
569,600 ± 23,124 và trong 16 lớp thì độ dày màng thu được là 761,133 ± 30,556.
Qua đây cho thấy rằng, mặc dù có tăng dần độ dày qua các lớp nhưng tăng không
đều do kỹ thuật nhúng thủ công.Tuy nhiên, sự chênh lệch về độ dày màng qua các
lớp là đáng kể.Các lớp từ 4 lớp đến 16 lớp thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê
ở độ tin cậy 95%.
Mỗi lớp thu nhận cũng đều nằm trong khoảng từ 1 – 100 nm nên ở nồng độ
alginate 0,4% có thể tạo được màng kích thước nano.
43
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Bảng 3.4Kết quả khảo sát alginate ở nồng độ 0,6% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày
màng
Số lớp
4
8
12
16 Độ dày (nm) 80,933± 4,500a 159,700± 6,129b 242,100± 4,747c 445,000± 9,539d
500
445,000 ± 9,539
450
400
350
a, b, c, d: thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%.
)
300
242,100 ± 4,747
250
200
159,700 ± 6,129
m n ( y à d ộ Đ
150
80,933 ± 4,500
100
50
0
4
8
12
16
Số lớp
Hình 3.5Biểu đồ biểu diễn độ dày màng ở nồng độ alginate 0,6% với số lớp tương
ứng
Nhận xét:
Dựa vào bảng 3.4 và hình 3.5, độ dày màng tăng tuyến tính theo số lớp phủ.
Ở nồng độ alginate 0,6% phủ trong 4 lớp thì độ dày màng là 80,933 ± 4,500; trong 8
lớp thì độ dày màng là 159,700 ± 6,129; 12 lớp thì màng có độ dày 242,100 ± 4,747
và trong 16 lớp thì độ dày màng thu được là 445,000 ± 9,539. Qua đây cho thấy độ
44
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
dày màng qua các lớp có sự chênh lệch đáng kể.Các lớp từ 4 lớp đến 16 lớp thể hiện
sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%.
Mỗi lớp thu nhận cũng đều nằm trong khoảng từ 1 – 100 nm nên ở nồng độ
alginate 0,4% có thể tạo được màng kích thước nano.
Bảng 3.5Kết quả khảo sát alginate ở nồng độ 0,8% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày
màng
Số lớp
4
8
12
Độ dày (nm) 410,667 ± 23,029a 999,333 ± 23,029b 1184,670± 10,786c 1487,330± 32,316d 16
1800
1487,330 ± 32,316
1600
1400
1184,670 ± 10,786
a, b, c, d: thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%.
)
1200
999,333 ± 12,419
1000
800
m n ( y à d ộ Đ
600
410,667 ± 23,029
400
200
0
4
8
12
16
Số lớp
Hình 3.6Biểu đồ biểu diễn độ dày màng ở nồng độ alginate 0,8% với số lớp tương
ứng
45
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Nhận xét:
Dựa vào bảng 3.5 và hình 3.6, kết quả cho thấy độ dày màng tăng dần qua
các lớp. Ở nồng độ alginate 0,8% phủ trong 4 lớp thì độ dày màng là 410,667 ±
23,029; trong 8 lớp thì độ dày màng là 999,333 ± 23,029; 12 lớp thì màng có độ dày
1184,670 ± 10,786và trong 16 lớp thì độ dày màng thu được là 1487,330 ± 32,316.
Sự chênh lệch về độ dày màng qua các lớp là đáng kể.
Qua đây nhận thấy ở 12 lớp và 16 lớp, độ dày màng vượt khoảng kích thước
nano.Ở 4 lớp và 8 lớp vẫn ở khoảng kích thước nano nhưng mỗi lớp lại không nằm
trong khoảng từ 1 – 100 nm. Vậy ở nồng độ alginate 0,8% không tạo được màng có
kích thước nano.
Bảng 3.6Kết quả khảo sát alginate ở nồng độ 1,0% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày
màng
Số lớp
4
8
12
16 Độ dày (nm) 848,667 ± 19,858a 1241,670± 19,088b 2709,670± 17,010c 3451,330± 29,195d
a, b, c, d: thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%.
46
4000
3451,330 ± 29,195
3500
2709,670 ± 17,010
3000
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
)
2500
2000
1241,670 ± 19,088
1500
m n ( y à d ộ Đ
848,667 ± 19,858
1000
500
0
4
8
12
16
Số lớp
Hình 3.7Biểu đồ biểu diễn độ dày màng ở nồng độ alginate 1,0% với số lớp tương
ứng
Nhận xét:
Dựa vào bảng 3.6 và hình 3.7, kết quả cho thấy độ dày màng tăng tuyến tính
qua các lớp. Ở nồng độ alginate 1,0% phủ trong 4 lớp thì độ dày màng là 848,667 ±
19,858; trong 8 lớp thì độ dày màng là 1241,670 ± 19,088; 12 lớp thì màng có độ
dày 2709,670 ± 17,010 và trong 16 lớp thì độ dày màng thu được là 3451,330 ±
29,195. Sự chênh lệch về độ dày màng qua các lớp là đáng kể.Qua đây có thể thấy ở
4 lớp, độ dày lớp màng vẫn ở khoảng kích thước nano nhưng mỗi lớp lại không nằm
trong khoảng từ 1 – 100 nm.Còn ở 8 lớp, 12 lớp và 16 lớp thì độ dày màng đã vượt
qua ngưỡng micromet.Vậy ở nồng độ alginate 1,0% không tạo được màng có kích
thước nano.
Trong quá trình tạo màng alginate, độ dày lớp màng phụ thuộc rất nhiều vào
độ nhớt của dung dịch và số lần phủ nhúng.Dung dịch alginate có nồng độ càng cao
thì độ nhớt càng cao.Theo công thức Landau-Levich xác định độ dày màng (mục
47
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
1.3.2.1) cho thấy, độ dày của lớp màng tỷ lệ thuận với độ nhớt dung dịch hay nói
cách khác là tỷ lệ thuận với nồng độ dung dịch alginate.
Các kết quả trên cho thấy ở các nồng độ 0,2%; 0,4%; 0,6% độ dày lớp màng
thỏa điều kiện kích thước mỗi màng trong khoảng 1 – 100nm. Vậy ở khoảng nồng
độ từ 0,2% đến 0,6% sẽ tạo được màng alginate ở kích thước nano.
3.2.2 Kết quả khảo sát nồng độ algianate và số lớp ảnh hưởng đến cấu trúc bề
mặt màng
Hình 3.8Cấu trúc bề mặt màng alginate ở nồng độ 0,2% - 4 lớp
48
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Hình 3.9Cấu trúc bề mặt màng alginate ở nồng độ 0,4% - 4 lớp
Hình 3.10Cấu trúc bề mặt màng alginate ở nồng độ 0,6% - 4 lớp
Nhận xét:
Sự tạo ảnh trong SEM là kết quả từ sự tương tác của chùm electron với
nguyên tử tại bề mặt của mẫu. Khi điện tử tương tác với bề mặt mẫu vật, sẽ có các
bức xạ phát ra, sự tạo ảnh trong SEM và các phép phân tích được thực hiện thông
49
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
qua việc phân tích các bức xạ này.Do đó, ảnh tạo thành phụ thuộc vào năng lượng
chùm electron tương tác với mẫu, số nguyên tử của mẫu và độ dày của mẫu.
Thông qua kết quả chụp SEM ở hình 3.8, 3.9, 3.10 cũng chỉ ra sự khác biệt
về cấu trúc bề mặt màng phủ ở mỗi nồng độ. Ở nồng độ 0,2% cho thấy màng không
phẳng, có nhiều vết loang lỗ trên bề mặt. Ở nồng độ 0,4% cho thấy cấu trúc màng
tốt hơn so với lớp màng ở nồng độ 0,2%, tuy nhiên lớp màng lại không đồng nhất,
tạo nên các rảnh nhỏ trên bề mặt màng. Ở nồng độ 0,6% cấu trúc bề mặt màng tốt
hơn rất nhiều, màng đồng nhất, không loang lỗ nhiều, bề mặt màng khá phẳng.Độ
nhớt dung dịch càng cao thì gradient vận tốc (hay vận tốc trượt) của dung dịch càng
thấp. Do đó, ở nồng độ 0,6% độ nhớt dung dịch cao nên có khả năng phủ lên bề mặt
lam kính tốt hơn, đồng đều hơn, lớp màng phủ liên tục, ít loang lỗ hơn. Còn ở nồng
độ 0,2% và 0,4% thì khi phủ lên lam kính thường loang, không tạo thành lớp màng
đồng nhất mà tụ lại ở một số điểm; chính vì vậy màng tạo ra ở nồng độ 0,6% có cấu
trúc màng tốt nhất.
Kết luận: Dựa vào phương pháp chụp SEM và phương pháp xử lý ANOVA
thì nhúng màng ở nồng độ 0,6% - 4 lớp là tối ưu nhất để tạo màng alginate kích
thước nano.
3.3 Kết quả khảo sát nồng độ canxi lactate tạo màng nano
Sau khi tiến hành thí nghiệm 3 (mục 2.3.3), ta thu được các kết quả như sau:
Bảng 3.7Kết quả khảo sát nồng độ Canxi lactate ảnh hưởng tới độ dày màng
Nồng độ (%)
1,0
1,5
2,0
2,5 Độ dày (nm) 152,000 ± 17,578a 121,333 ± 16,623b 75,867 ± 3,325c 113,667 ± 10,786b
a, b, c, d: thể hiện sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%.
50
180
152,000 ± 17,578
160
140
121,333 ± 16,623
113,667 ± 10,786
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
)
120
100
75,867 ± 3,325
80
m n ( y à d ộ Đ
60
40
20
0
1,0
1,5
2,0
2,5
Nồng độ (%)
Hình 3.11Biểu đồ biểu diễn ảnh hưởng của nồng độ canxi lactate đến độ dày màng
Hình 3.12Cấu trúc bề mặt màng alginate nồng độ 0,6% - canxi lactate 1,0% - 4 lớp
51
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Hình 3.13Cấu trúc bề mặt màng alginate nồng độ 0,6% - canxi lactate 1,5% - 4 lớp
Hình 3.14Cấu trúc bề mặt màng alginate nồng độ 0,6% - canxi lactate 2,0% - 4 lớp
52
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Hình 3.15Cấu trúc bề mặt màng alginate nồng độ 0,6% - canxi lactate 2,5% - 4 lớp
Hình 3.16Độ dày màng Alginate 0,6% - 4 lớp – nồng độ canxi lactate 2,0%
Nhận xét:
Theo Alleut (1963), ion Ca2+ là ion tạo gel với alginate cho hiệu quả tốt nhất. Phản ứng xảy ra là sự liên kết giữa ion Ca2+ với phân tử guluronic, ion Ca2+ gắn kết
53
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
trong khoảng trống của hai phân tử guluronic trong chuỗi của alginate, phần không
liên kết là acid mannuronic kết quả là tạo thành cấu trúc dạng “Box-egg”.
Dựa vào bảng 3.7 và hình 3.11, kết quả cho thấy có sự chênh lệch về độ dày
màng ở các nồng độ canxi lactate khác nhau. Độ dày màng giảm dần từ nồng độ
1,0% đến nồng độ 2,0%, nhưng sau đó lại tăng ở nồng độ 2,5%. Ở nồng độ 1,0% độ
dày màng là 152,000 ± 17,578; canxi lactate ở nồng độ 1,5% thì độ dày lớp màng là
121,333 ± 16,623; ở nồng độ 2,0% độ dày màng là 75,867 ± 3,325 và khi ở nồng độ
2,5% thì độ dày lớp màng là 113,667 ± 10,786. Qua kết quả trên, người thực hiện đề
tài thấy rằng độ dày lớp màng ở các nồng độ canxi lactate từ 1,0% đến 2,5% có sự
chênh lệch đáng kể. Ở các nồng độ 1,0%; 1,5%; 2,0%; 2,5% thể hiện sự khác biệt
có ý nghĩa thống kê ở độ tin cậy 95%. Dựa vào kết quả SEM ở các hình 3.12, 3.13,
3.14, 3.15 ta cũng nhận thấy sự khác biệt ở cấu trúc bề mặt màng ở các nồng độ
canxi lactate khác nhau. Ở các nồng độ 1,0%; 1,5% và 2,5% cấu trúc bề màng loang
lỗ rất nhiều, màng không phẳng, lồi lõm. Màng ở nồng độ 2,0% thì có cấu trúc
tương đối tốt hơn so với ba nồng độ còn lại, màng phẳng, ít loang lỗ hơn. Nguyên nhân của sự khác biệt này có thể là do mật độ ion Ca2+ có mặt trong sự liên kết tạo gel với alginate. Nồng độ Ca2+ càng cao thì khả năng liên kết với alginate càng tốt.
Kết luận: Dựa vào phương pháp chụp SEM và phương pháp xử lý ANOVA
thì màng nhúng vào dung dịch alginate 0,6% - Canxi lactate 2,0% - 4 lớp là các
thông số tối ưu để tạo màng alginate kích thước nano.
54
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
CHƯƠNG 4
4.1 Kết luận
Bước đầu tạo được màng nano alginate theo phương pháp nhúng. Màng được
tạo thành nhờ liên kết ngang giữa ion dương canxi trong dung dịch canxi lactate với
ion âm trong dung dịch alginate tạo nên màng liên kết chặt chẽ, kích thước mỗi lớp
màng nằm trong khoảng vài chục nanomet.
Màng nano alginate được tạo thành ở các thông số:
− Nồng độ Alginate: 0,6%
− Nồng độ Canxi lactate: 2,0%
− Số lớp: 4 lớp
− Độ dày màng: 75,867 ± 3,325 (nm)
4.2 Kiến nghị
Mặc dù đã cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài, song dogiới hạn về thời
gian, điều kiện trang thiết bị cũng như điều kiện kinh tế nên đề tài vẫn còn nhiều
hạn chế và thiếu sót. Đề tài chỉ dừng lại ở bước đầu tạo nên màng Alginate ở kích
thước nano, người thực hiện đề tài xin đề xuất một số ý kiến:
− Tối ưu quy trình để tạo màng có độ dày đồng đều, bề mặt đồng nhất
− Xác định các tính chất của màng
− Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến hình thái màng
− Ứng dụng màng bao nano alginate vào thực phẩm và y sinh
55
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Trần Hùng (2004), Bài giảng dược liệu học, trang 38-39, 86-87, 144-145.
[2] Trần Lê Bảo Hà (2004), Thiết kế đánh giá màng màng gelatin-alginate trong
điều trị tổn thương bỏng, Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Khoa học tự nhiên TP.
HCM.
[3] Arnauld JP, Laroix C, Choplin L (1992), Effect of agitation rate on cell release
raye and metabolism during continues fermentation with entrapped growing
Lactobacillus casei subsp. casei, Biotech Tech, 261-265.
[4] Bruening, M.; Dotzauer, D. (2009), Polymer films, Nat Mater, 8, 449 – 450.
[5] Céline Sartori, Dudley S. Finch, Brian Ralph, Keith Gilding (1997),
Determination of the cation content of alginate thin films by FTIR spectroscopy,
Polymer, 38, 43-51.
[6] Chiarelli, P. A.; Joha l, M. S.; Casso n, J. L.; et al. (2001),Fabrication of highly
ordered multilayer films using a spin self-assembly method, Adv. Mater, 13, 1167.
[7] Chiarelli, P. A.; Johal, M. S.; Holmes, D. J.; et al (2002), Polyelectrolyte spin-
assembly, Langmuir, 18, 168 – 173.
[8] D. Lourdin, H. Bizot, P. Colona (2001),“Antiplasticization” in Starch –
Glycerol Films, Journal of Applied Polymer Science, 63, 1047-1053.
[9] Dubas, S. T.; Schlenoff, J. B.(1999), Factor controlling the growth ò
polyelectolyte multilayers, Macromolecules, 32, 8153– 8160.
[10] Felix, O.; Zheng, Z. Q.; Cousin, F.; Decher, G (2009), Are sprayed LbL-films
stratified? A first assessment of the nanostructure of spray-assembled multilayers
by neutron reflectometry,C. R. Chim., 12, 225 – 234.
[11] George M, Abraham TE, 2006, Polyionic hydrocolloids for the
intestinaldelivery of protein drugs,J Control Release;114:1–14.
56
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
[12] Hay ID, Rehman ZU, Ghafoor A, Rehm BHA, 2010, Bacterial biosynthesis of
alginates, J Chem Technol Biotechnol, 85:752–9.
[13] Henriette M.C. Azeredo, Kelvi W.E. Miranda, Hálisson L. Ribeiro, Morsyleide
F. Rosa, Diego M. Nascimento (2012),Nanoreinforced alginate–acerola puree
coatings on acerola fruits, Journal of Food Engineering, 505-510.
[14] Izquierdo, A.; Ono, S. S.; Voege l, J. C.; et al. (2005),Dipping versus spraying:
exploring the deposition conditions for speeding up layer-by-layer assembly,
Langmuir, 21, 7558 – 7567.
[15] Jankowski T, Zielinska M (1997), Encapsulation of lactic and bacteria with
alginate/starch capsules, Biotechnol Technol, 31-34.
[16]Kharlampieva, E.; Kozlovsk aya, V.; Chan, J.; et al (2009), Spin-assisted layer-
by-layer assembly: variation of stratification as studied with neutron reflectivity,
Langmuir, 25, 14017 – 14024.
[17] Kolasinska, M.; Krastev, R.; Gutberlet, T.; Warszyns ki, P. (2009), layer-by-
layer deposition of polyelectrolytes. Dipping versus spraying, Langmuir, 25, 1224 –
1232.
[18] Krogman, K. C.; Lyon, K. F.; Hammond, P. T. J. (2008), Metal Ion Reactive
Thin Films Using Spray Electrostatic LbL Assembly, Journal of Physical Chemistry
B, 112, 14453 – 14460.
[19]Krogman, K. C.; Zacharia, N. S.; Schroede r, S.; Hammond, P. T.
(2007),Automated process for improved uniformity and versatility of layer-by-layer
deposition, Langmuir, 23, 3137 – 3141.
[20] Ladhari, N.; Hemmerle, J.; Ringwald, C.; et al (2008), Stratified PEI-(PSS-
PDADMAC)20-PSS-(PDADMAC-TiO2)n multilayer films produced by spray
deposition, Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 322, 142 – 147.
57
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
[21] Linman, M. J.; Culver, S. P.; Cheng, Q. (2009), Fabrication of fracture-free
nanoglassified substrates by layer-by-layer deposition with a paint gun technique
for real-time monitoring of protein-lipid interactions, Langmuir, 25, 3075 – 3082.
[22]Lu, C. H.; Donch, I.; Nolte, M.; Fery, A. (2006),Au nanoparticle-based
multilayer ultrathin films with covalently linked nanostructures: Spraying layer-by-
layer assembly and mechanical property characterization, Chemistry of Materials,
18, 6204 – 6210.
[23] Maria G. Carneiro-da-Cunha, et al. (2010),Physical and thermal properties of a
chitosan/alginate nanolayered PET film, Carbohydrate Polymer, 153-159.
[24] Matthew D. Cathell,Caroline L.Schauer (2006),Structurallycolored thin films of Ca2+-cross-linked alginate, Biomacromolecules, 8, 33-41.
[25] Mehdi Alboofetileha, Masoud Rezaei, Hedayat Hosseini, Mehdi Abdollahia
(2013), Antimicrobial activity of alginate/clay nanocomposite films enriched with
essential oils against three common foodborne pathogens, Food Control, 1-7.
[26] Merrill, M. H.; Sun, C. T. (2009),Fast, simple and eficent asembly ò
nanolayered materials and devices, Nanotechnology, 20, 756 011 – 756067.
[27] Mjahed, H.; Voegel, J. C.; Senger, B.; et al. (2009), Hole formation induced by
ionic strength increase in exponentially growing multilayer films, Soft Matter, 5,
2269 – 2276.
[28] MP Filippov,R Kohn (1974), Determination of composition of alginates by
infrared spectroscopic method, Chem zvesti, 28, 817-819.
[29] Romain Valentin, Raluca Horga, Barbara Bonelli, Edoardo Garrone, Francesco
Di Renzo, Françoise Quignard (2005), Acidity of alginate aerogels studied by FTIR
spectroscopy of probe molecules, Macromolecular Symposia, 230, 71-77.
[30] Schlenoff, J. B.; Dubas, S. T.; Farhat, T. (2000), Sprayed polyelectrolyte
multilayers, Langmuir, 16, 9968 – 9969.
58
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
[31] Sergios K Papageorgiou, Evangelos P Kouvelos, Evangelos P Favvas,
Andreas A Sapalidis, George E Romanos, Fotios K Katsaros (2010), Metal–
carboxylate interactions in metal–alginate complexes studied with FTIR
spectroscopy, Carbohydrate Research, 345, 469-473.
[32] Silva, H. S.; Miranda, P. B. J. Phys (2009),Nonlinear vibrational spectroscopy
of interfaces: applications to electrocatalysis and Layer-by-Layer polymer films,
Chem. B, 113, 100 68– 10071.
[33] Silva, H. S.; Uehara, T. M.; Bergarnaski, K.; Miranda, P. B. J (2008),
Nanosci,Nanotechnol, 3399 – 3405.
[34] Smidsrod O(1990), Skjak-Bræk G. Alginate as immobilization matrix
forcells,Trend Biotechnol;8:71–8.
[35] Suzuki, Y.; Pichon, B. P.; D’Elia, D.; et al (2009), Preparation and
Microstructure of Titanate Nanowire Thin Films by Spray Layer-by-Layer
Assembly Method, J. Ceram. Soc. Jpn., 117,381–384.
[36] The D. Phan, F. Debeaufort, D. Luu, A. Voilley (2005), Functional Properties
of Edible Agar – Based and Starch – Based films for Food Quality Preservation,
Journal of Agricultural, 973-981.
[37] Tianjia Jiang, Lifang Feng, Yanbo Wang (2013),Effect of alginate/nano-Ag
coating on microbial and physicochemical characteristics of shiitake mushroom
(Lentinus edodes) during cold storage, Food Chemistry, 954-960.
[38] Vibeke K. Haugaard, Anna – Marie Udsen, Grith Mortense, Lars Hoegh,
Karina Petersen, Frank Monahan (2001), Potential Food application of biobased
materials, Starch/ Starke; 189 – 200.
[39] Vozar, S.; Poh, Y. C.; Serbowicz, T.; et al (2009), Automated spin-asisted
layer-by-layer asembly of nanocomposites, Rev. Sci. Instrum, 80, 239031 – 239035.
[40] Walheim, S.; Boltau, M.; Mlynek, J.; et al (1997), Structure formation via
polymer demixing in spin-cast films,Macromolecules, 30, 4995– 5003.
59
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
[41] Y. P. Chang, A. Abd Karim, C. C. Seow (2006),Interactive plasticizing –
antiplasticizing efects of water and glycerol on the tensile properties of tapioca
starch films, Food Hydrocolloids, 1 – 8.
[42] http://www.kimica.ip/eng-Manufacturing-P6.htm
[43] http://luanvan.co/luan-van/de-tai-nghien-cuu-ung-dung-cong-nghe-nano-trong-
cong-nghiep-thuc-pham-46411/
[44] http://www.hoahocngaynay.com/vi/hoa-hoc-va-doi-song/hoa-thuc-pham/414-
ung-dung-cong-nghe-nano-trong-thuc-pham.html
60
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Thiết bị đo phổ hồng ngoại FT – IR
Nguyên lý hoạt động
Phổ kế hồng ngoại thông dụng hiện nay là loại tự ghi, hoạt động theo nguyên
tắc như sau: Chùm tia hồng ngoại phát ra từ nguồn được tách ra hai phần, một đi
qua mẫu (2) và một đi qua môi trường đo (dung môi) (2’) rồi được bộ tạo đơn sắc
(3) tách thành từng bức xạ có tần số khác nhau và chuyển đến detector (4). Detector
sẽ so sánh cường độ hai chùm tia và chuyển thành tín hiệu điện có cường độ tỉ lệ
với phần bức xạ đã bị hấp thu bởi mẫu. Dòng điện này có cường độ rất nhỏ nên phải
nhờ bộ khuếch đại (5) tăng lên nhiều lần trước khi chuyển sang bộ phận tự ghi (6)
vẽ lên bản phổ hoặc đưa vào máy tính xử lý số liệu rồi in ra phổ.
Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý máy phổ hồng ngoại hai chùm tia
Các máy phổ hồng ngoại thế hệ mới được chế tạo theo kiểu biến đổi Fourier
(Fourier Transformation Infrared Spectrometer-FTIR Spectrometer). Trong các máy
này, người ta dùng bộ giao thoa (giao thiết kế) Michelson thay cho bộ tạo đơn sắc.
1
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Hình 1.2 Cấu tạo giao thoa kế Michelson
Giao thoa kế Michelson là thiết bị tách chùm bức xạ thành hai thành phần có
cường độ bằng nhau rồi sau đó kết hợp trở lại thành bức xạ có cường độ thay đổi
theo thời gian. Sự thay đổi cường độ bức xạ này là do quãng đường đi của hai bức
xạ bị tách ra không giống nhau. Giá trị I(t) là hàm của hiệu số hai quãng đường đi
nói trên. Giao thoa kế gồm một gương cố định M1, gương di động M2 (có thể di
chuyển tịnh tiến trên một đường thẳng nằm ngang) đặt vuông góc nhau và bộ phận
chia chùm sáng S. Chùm bức xạ từ nguồn đi qua bộ phận tách S chia thành hai
chùm bức xạ vuông góc, một chùm đi đến gương cố định Mı còn một chùm đi đến
gương cố định M2. Khi gặp gương chúng phản xạ trở lại bộ phận tách S. Đến đây
mỗi chùm lại chia thành đôi, một nửa đi về nguồn còn một nửa đi qua mẫu đo đến
detector. Như vậy, chùm bức xạ đến mẫu đo gồm hai bức xạ nhập lại có thời gian
trễ khác nhau nên cường độ bức xạ thay đổi theo thời gian, phụ thuộc vào quãng
đường d của bức xạ đến gương di động M2.
2
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Detector sẽ ghi nhận sự biến đổi cường độ bức xạ theo quãng đường d rồi
chuyển thành tín hiệu điện. Tín hiệu đầu tiên thu được dưới dạng hàm của điện thế
V theo quãng đường V=f(d), được máy tính dùng phép biến đổi Fourier chuyển
thành hàm của cường độ I theo nghịch đảo của quãng đường d ( tức d-1 hay số sóng
v): V = f(d)→I = f(v)
Phụ lục 2: Xác định độ dày và cấu trúc bề mặt màng bằng kính hiển vi quét
điện tử SEM
Kính hiển vi điện tử quét (tiếng Anh: Scanning Electron Microscope, thường
viết tắt là SEM), là một loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải
cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron)
hẹp quét trên bề mặt mẫu. Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua việc
ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt
mẫu vật.
Nguyên lý hoạt động và sự tạo ảnh trong SEM
Việc phát các chùm điện tử trong SEM cũng giống như việc tạo ra chùm điện
tử trong kính hiển vi điện tử truyền qua, tức là điện tử được phát ra từ súng phóng
điện tử (có thể là phát xạ nhiệt, hay phát xạ trường...), sau đó được tăng tốc. Tuy
nhiên, thế tăng tốc của SEM thường chỉ từ 10 kV đến 50 kV vì sự hạn chế của thấu
kính từ, việc hội tụ các chùm điện tử có bước sóng quá nhỏ vào một điểm kích
thước nhỏ sẽ rất khó khăn.Điện tử được phát ra, tăng tốc và hội tụ thành một chùm
điện tử hẹp (cỡ vài trăm Angstrong đến vài nanomet) nhờ hệ thống thấu kính từ, sau
đó quét trên bề mặt mẫu nhờ các cuộn quét tĩnh điện.Độ phân giải của SEM được
xác định từ kích thước chùm điện tử hội tụ, mà kích thước của chùm điện tử này bị
hạn chế bởi quang sai.Ngoài ra, độ phân giải của SEM còn phụ thuộc vào tương tác
giữa vật liệu tại bề mặt mẫu vật và điện tử.Khi điện tử tương tác với bề mặt mẫu
vật, sẽ có các bức xạ phát ra, sự tạo ảnh trong SEM và các phép phân tích được thực
hiện thông qua việc phân tích các bức xạ này. Các bức xạ chủ yếu gồm:
3
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
− Điện tử thứ cấp (Secondary electrons): Đây là chế độ ghi ảnh thông dụng
nhất của kính hiển vi điện tử quét, chùm điện tử thứ cấp có năng lượng thấp
(thường nhỏ hơn 50 eV) được ghi nhận bằng ống nhân quang nhấp nháy. Vì
chúng có năng lượng thấp nên chủ yếu là các điện tử phát ra từ bề mặt mẫu
với độ sâu chỉ vài nanomet, do vậy chúng tạo ra ảnh hai chiều của bề mặt
mẫu.
− Điện tử tán xạ ngược (Backscattered electrons): Điện tử tán xạ ngược là
chùm điện tử ban đầu khi tương tác với bề mặt mẫu bị bật ngược trở lại, do
đó chúng thường có năng lượng cao. Sự tán xạ này phụ thuộc rất nhiều vào
thành phần hóa học ở bề mặt mẫu, do đó ảnh điện tử tán xạ ngược rất hữu
ích cho phân tích về độ tương phản thành phần hóa học. Ngoài ra, điện tử tán
xạ ngược có thể dùng để ghi nhận ảnh nhiễu xạ điện tử tán xạ ngược, giúp
cho việc phân tích cấu trúc tinh thể (chế độ phân cực điện tử). Ngoài ra, điện
tử tán xạ ngược phụ thuộc vào các liên kết điện tại bề mặt mẫu nên có thể
đem lại thông tin về các đômen sắt điện.
4
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Hình 2.1 Sơ đồ khối kính hiển vi điện tử quét
Chuẩn bị mẫu
Tất cả các mẫu phải có một kích thước phù hợp với buồng chứa mẫu. Đối
với hình ảnh thông thường trong SEM, mẫu vật phải dẫn điện, ít nhất là ở bề mặt,
và căn cứ điện để ngăn chặn sự tích tụ của điện tích tĩnh điện trên bề mặt. Với mẫu
không dẫn điện, khi quét bởi chùm điện tử và đặc biệt là trong chế độ chụp ảnh
electron thứ cấp sẽ gây ra lỗi quét và ảnh không rõ ràng. Do đó, các mẫu này được
phủ một lớp phủ siêu mỏng của vật liệu dẫn điện bằng cách phủ phún xạ chân
không thấp hoặc bốc hơi chân không cao. Vật liệu dẫn điện sử dụng phủ mẫu có thể
là vàng, hợp kim
vàng/palladium, bạchkim, osmium, iridium, vonfram, cromvà than chì. Ngoài ra,
lớp phủ với các kim loại nặng có thể làm tăng tỷ lệ tín hiệu cho các mẫu có số lượng
5
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
nguyên tử (Z)thấp. Sự cải thiện phát sinh do phát xạ điện tử thứ cấp cho các vật liệu
cao-Z được nâng cao.
Một số hình ảnh chụp bằng SEM
Hình 2.2 Một số ảnh chụp SEM
6
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Phụ lục 3: Kết quả thí nghiệm
Bảng phụ lục 3.1 Kết quả khảo sát nồng độ alginate và số lớp ảnh hưởng đến độ
dày màng (nm)
Nồng độ Số lớp
(%) 4 12 16 8
154,3 510,7 750,0 308,7
0,2 120,3 481,3 702,5 240,7
127,7 521,3 780,7 255,4
168,2 565,5 759,0 202,5
0,4 183 548,8 731,7 345,0
152,5 594,5 792,7 217,3
79,4 238,0 446,0 154,6
0,6 77,4 241,0 454,0 158,0
86,0 247,3 481,0 166,5
433,0 1197,0 1524,0 985,7
0,8 412,0 1177,0 1475,0 1002,3
387,0 1180,0 1463,0 1010,0
842,0 2727,0 3436,0 1256,0
1,0 833,0 2709,0 3433,0 1249,0
871,0 2693,0 3485,0 1220,0
7
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Bảng phụ lục 3.2 Xử lý LSD đối với kết quả khảo sát nồng độ alginate ở nồng độ
0,2% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày màng
ANOVA Table
Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value
Between groups 650756,0 3 216919,0 242,25 0,0000
Within groups 7163,33 8 895,417
Total (Corr.) 657920,33 11
Multiple Range Tests for Do day by So lop
Method: 95.0 percent LSD
Count Mean
Homogeneous Groups 134,1 X 268,267 X 504,433 X X 744,4 3 3 3 3
So lop 4 8 12 16 Contrast Sig. Difference +/-
* * * * * * -134,167 -370,333 -610,3 -236,167 -476,133 -239,967 Limits 56,3415 56,3415 56,3415 56,3415 56,3415 56,3415
4 - 8 4 - 12 4 - 16 8 - 12 8 - 16 12 - 16 * denotes a statistically significant difference. Bảng phụ lục 3.3 Xử lý LSD đối với kết quả khảo sát nồng độ alginate ở nồng độ
0,4% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày màng
ANOVA Table
Sum of Squares 723793,0 Df Mean Square F-Ratio P-Value 3 241264,0 445,46 0,0000 Source Between groups
8
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
728126,91 8 541,613 11
Within groups 4332,91 Total (Corr.)
Multiple Range Tests for Do day by So lop
Method: 95.0 percent LSD
Count Mean Homogeneous Groups
167,9 X 221,6 X 569,6 X 761,133 X 3 3 3 3
So lop 4 8 12 16 Contrast Sig. Difference +/-
-53,7 -401,7 -593,233 -348,0 -539,533 -191,533 * * * * * * Limits 43,8188 43,8188 43,8188 43,8188 43,8188 43,8188
4 - 8 4 - 12 4 - 16 8 - 12 8 - 16 12 - 16 * denotes a statistically significant difference.
Bảng phụ lục 3.4 Xử lý LSD đối với kết quả khảo sát nồng độ alginate ở nồng độ
0,6% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày màng
ANOVA Table
Mean Square F-Ratio P-Value 73519,4 1716,21 0,0000 Sum of Squares Df 3 220558,293
342,707 8 42,8383
11
Source Between groups Within groups Total (Corr.) 220901,0 Multiple Range Tests for Do day by So lop
Homogeneous Groups
Method: 95.0 percent LSD Count Mean So lop 4 8 12 16 80,9333 X X 159,7 X 242,1 X 445,0 3 3 3 3
9
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
-78,7667 -161,167 -364,067 -82,4 -285,3 -202,9 12,3234 12,3234 12,3234 12,3234 12,3234 12,3234 * * * * * *
Contrast Sig. Difference +/- Limits 4 - 8 4 - 12 4 - 16 8 - 12 8 - 16 12 - 16 * denotes a statistically significant difference. Bảng phụ lục 3.5 Xử lý LSD đối với kết quả khảo sát nồng độ alginate ở nồng độ
0,8% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày màng
ANOVA Table
Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value 617229,0 1,85169E6 1338,00 0,0000 3
3690,45 8 461,306
11
Source Between groups Within groups Total (Corr.) 1,85538E6 Multiple Range Tests for Do day by So lop
Method: 95.0 percent LSD
Count Mean Homogeneous Groups
3 3 3 3 410,667 X 999,333 X 1184,67 X X 1487,33
40,4399 40,4399 40,4399 40,4399 40,4399 40,4399 * * * * * *
So lop 4 8 12 16 Contrast Sig. Difference +/- Limits -588,667 4 - 8 -774,0 4 - 12 -1076,67 4 - 16 -185,333 8 - 12 -488,0 8 - 16 -302,667 12 - 16 * denotes a statistically significant difference.
10
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Bảng phụ lục 3.6 Xử lý LSD đối với kết quả khảo sát nồng độ alginate ở nồng độ
1,0% và số lớp ảnh hưởng tới độ dày màng
ANOVA Table
Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value 4,49484E6 1,34845E7 9461,16 0,0000 3
3800,67 475,083 8
11
Source Between groups Within groups Total (Corr.) 1,34883E7 Multiple Range Tests for Do day by So lop
Homogeneous Groups
848,667 X 1241,67 X 2709,67 X 3451.33 X 3 3 3 3
Method: 95.0 percent LSD Count Mean So lop 4 8 12 16 Contrast Sig. Difference +/-
4 - 8 * -393,0
4 - 12 * -1861,0
4 - 16 * -2602,67
8 - 12 * -1468,0
8 - 16 * -2209,67
12 - 16 * -741,667 Limits 41,039 3 41,039 3 41,039 3 41,039 3 41,039 3 41,039 3
* denotes a statistically significant difference.
11
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Bảng phụ lục 3.7 Kết quả khảo sát nồng độ canxi lactate trong quá trình tạo màng
alginate kích thước nano
Nồng độ (%) Độ dày (nm) Trung bình (nm)
152,0 132,0
± 1,0 159,0
17,5784 165,0
121,333 139,0
± 1,5 119,0
16,62328 106,0
75,8667 75,4
± 2,0 79,4
3,324655 72,8
113,667 106,0
± 2,5 109,0
10,78579 126,0
Bảng phụ lục 3.8 Xử lý LSD đối với kết quả khảo sát nồng độ canxi lactate ảnh
hưởng đến độ dày màng
ANOVA Table for do day by nong do
Source Sum of Squares Df Mean Square F-Ratio P-Value
Between groups 8820,76 2940,25 16,50 0,0009 3
Within groups 1425,44 178,18 8
Total (Corr.) 10246,2 11
12
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Multiple Range Tests for do day by nong do
Method: 95.0 percent LSD
Count Mean Homogeneous Groups
75,8667 X 113,667 X 121,333 X 152,0 X 3 3 3 3
nong do 2,0 2,5 1,5 1,0 Contrast Sig. Difference +/-
* * * * * 30,6667 76,1333 38,3333 45,4667 7,66667 -37,8 Limits 25.133 25,133 25,133 25,133 25,133 25,133
1,0 – 1,5 1,0 – 2,0 1,0 – 2,5 1,5 – 2,0 1,5 – 2,5 2,0 – 2,5 * denotes a statistically significant difference.
Hình 3.2 Kết quả đo phổ FT-IR của Natri alginate
13
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
Hình 3.3 Kết quả đo phổ FT-IR của Canxi alginate
Hình 3.4 Kết quả đo phổ FT-IR của Canxi lactate
14
Khảo sát tạo màng phủ ăn được nano alginate
15
