nghiên cứu chế tạo nhựa kháng khuẩn ứng dụng làm vật liệu đựng thực phẩm và thuốc chữa bệnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ LIÊN PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NHỰA KHÁNG KHUẨN ỨNG DỤNG LÀM

VẬT LIỆU ĐỰNG THỰC PHẨM VÀ THUỐC CHỮA BỆNH

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học

HÀ NỘI - 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NGUYỄN THỊ LIÊN PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NHỰA KHÁNG KHUẨN ỨNG DỤNG LÀM

VẬT LIỆU ĐỰNG THỰC PHẨM VÀ THUỐC CHỮA BỆNH

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. TS. Nguyễn Phạm Duy Linh

2. GS. TS. Nguyễn Văn Khôi

HÀ NỘI - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả

nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình

nào khác.

Học viên

Nguyễn Thị Liên Phương

LỜI CẢM ƠN

Trước hết tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đối với thầy hướng

dẫn TS. Nguyễn Phạm Duy Linh - Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tiếp nhận tôi vào

thực tập, tận tình hướng dẫn, góp ý và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận

văn tốt nghiệp này.

Tôi xin chân thành cảm ơn GS. TS. Nguyễn Văn Khôi, Viện Hóa học – Viện

Hàn lâm KH&CN Việt Nam đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian thực tập,

nghiên cứu và hoàn thiện luận văn này.

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô, các bạn đồng nghiệp đã chỉ bảo,

góp ý, động viên ủng hộ tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận án này.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã

nhiệt tình giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày 10 tháng 9 năm 2017

Học viên

Nguyễn Thị Liên Phương

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ 3

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. 4

DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................................. v

DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... vii

MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN ............................................................................................ 2

1.1. Vật liệu polyme và bao bì kháng khuẩn ................................................................... 2

1.2. Phụ gia kháng khuẩn ................................................................................................ 4

1.3. Polyme sử dụng làm bao bì kháng khuẩn ............................................................... 14

1.3.1. Đặc tính kỹ thuật của màng bao gói kháng khuẩn .......................................... 15

1.3.2. Phân loại bao bì kháng khuẩn ......................................................................... 21

1.3.2.1. Bổ sung túi chứa chất kháng khuẩn dễ bay hơi vào trong bao bì ............ 21

1.3.2.2. Kết hợp trực tiếp chất kháng khuẩn vào trong polyme ............................ 22

1.3.2.3. Phủ hoặc hấp phụ chất kháng khuẩn lên bề mặt polyme ......................... 24

1.3.2.4. Cố định chất kháng khuẩn lên các polyme bằng liên kết ion hoặc liên kết

cộng hoá trị ........................................................................................................... 25

1.3.2.5. Sử dụng những polyme có sẵn khả năng kháng khuẩn ............................ 26

1.4. Tình hình nghiên cứu về bao bì kháng khuẩn trong nước ...................................... 27

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ..................................................................................... 29

2.1. Hóa chất và thiết bị ................................................................................................. 29

2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất .................................................................................. 29

2.1.2. Dụng cụ và thiết bị .......................................................................................... 30

2.2. Các phương pháp phân tích đánh giá ..................................................................... 30

2.2.1. Xác định tính chất cơ lý .................................................................................. 30

2.2.2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM) ..................................................................... 31

2.2.3. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) ................................................................. 31

2.2.4. Phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC) ......................................................... 31

2.2.5. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) ............................................................... 31

2.2.6. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn ................................................ 32

2.2.7. Nghiên cứu thời hạn kháng khuẩn .................................................................. 32

2.2.8. Phương pháp chế tạo mẫu màng ..................................................................... 33

2.3. Phương pháp chế tạo mẫu và sản phẩm ................................................................. 33

2.3.1. Nghiên cứu lựa chọn tác nhân kháng khuẩn ................................................... 33

2.3.1.1. Nghiên cứu chế tạo và khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa

anhydrit benzoic .................................................................................................... 33

2.3.1.2. Nghiên cứu chế tạo và khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa nisin . 33

2.3.1.3. Nghiên cứu chế tạo và khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa zeolit

bạc ......................................................................................................................... 34

2.3.2. Quy trình công nghệ chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn ....................................... 35

2.3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn tổ hợp nhựa nền ..................................................... 35

2.3.2.2. Thông số công nghệ của quá trình chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn .......... 35

2.3.2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn ...................... 35

2.3.4. Ứng dụng trong bảo quản thực phẩm và dược phẩm ...................................... 40

2.3.4.1. Trong bảo quản thực phẩm ...................................................................... 40

2.3.4.2. Trong bảo quản dược phẩm ..................................................................... 41

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 42

3.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu kháng khuẩn .............................................................. 42

3.1.1. Khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa anhydrit benzoic ......................... 42

3.1.1.1. Hình thái học bề mặt (SEM) .................................................................... 42

3.1.1.2. Tính chất cơ lý ......................................................................................... 42

3.1.1.3. Tính chất nhiệt ......................................................................................... 43

3.1.1.4. Khả năng kháng khuẩn ............................................................................ 44

3.1.1.5. Thời hạn kháng khuẩn ............................................................................. 46

3.1.2. Khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa nisin ............................................ 46

3.1.2.1. Hình thái học bề mặt (SEM) .................................................................... 46

3.1.2.2. Tính chất cơ lý ......................................................................................... 47

3.1.2.3. Tính chất nhiệt ......................................................................................... 47

3.1.2.4. Khả năng kháng khuẩn ............................................................................ 48

3.1.3. Khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa zeolit bạc .................................... 50

3.1.3.1. Nghiên cứu chế tạo Ag-zeolit .................................................................. 50

3.1.3.2. Tính chất của các màng PE chứa Ag-zeolit ............................................. 52

3.1.3.3. Khả năng kháng khuẩn ............................................................................ 55

3.1.3.4. Thời hạn kháng khuẩn ............................................................................. 58

3.2. Quy trình công nghệ chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn .............................................. 58

3.2.1. Xác lập công thức ............................................................................................ 59

3.2.2. Ảnh hưởng của thông số công nghệ ................................................................ 60

3.2.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn .................................................................. 60

3.2.1.2. Ảnh hưởng của thời gian và tốc độ trộn .................................................. 61

3.2.3. Tính chất sản phẩm hạt nhựa kháng khuẩn ..................................................... 61

3.2.4. Quy trình chế tạo hộp đựng thực phẩm và lọ đựng dược phẩm ...................... 63

3.3. Ứng dụng hộp (lọ) kháng khuẩn trong bảo quản thực phẩm và dược phẩm .......... 65

3.3.1. Bảo quản thực phẩm ........................................................................................ 65

3.3.2. Bảo quản dược phẩm ....................................................................................... 67

KẾT LUẬN ................................................................................................................... 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 70

iii

PHỤ LỤC ...................................................................................................................... 80

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DNA Deoxyribonucleic axit

DSC Nhiệt lượng quét vi sai

EDTA Etylendiamin tetraaxetic axit

EPA Cơ quan bảo vệ môi trường của Mỹ

ESEM Kính hiển vi điện tử quét môi trường

EVA Etylen vinyl axetat

HDPE Nhựa polyetylen tỷ trọng cao

LDPE Nhựa polyetylen tỷ trọng thấp

LLDPE Nhựa polyetylen tỷ trọng thấp mạch thẳng

MFI Chỉ số chảy

PA Polyamit

PBAT Polybutyrate

PE Polyetylen

PEG Polyethylen glycol

PP Polypropylen

PS Polystyren

PVDC Polyvinylidene chloride

PVC Polyvinylclorua

PVOH Poly(vinyl alcohol)

SEM Hiển vi điện tử quét

TGA Phân tích nhiệt trọng lượng

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1. 1. Bảng pH hoạt động thích hợp của một số vi khuẩn ...................................... 6

Hình 1. 2. Cơ chế tiêu diệt vi khuẩn bệnh của axit hữu cơ ............................................ 7

Hình 1. 3. Cấu trúc của nisin .......................................................................................... 8

Hình 1. 4. Cơ chế tạo lỗ trên màng tế bào vi khuẩn của nisin ...................................... 10

Hình 1. 5 Sự giải phóng ion bạc vào môi trường từ màng chứa zeolit bạc .................. 13

Hình 1. 6. Cơ chế phá vỡ màng tế bào bằng phản ứng oxy hóa ................................... 14

Hình 1. 7. Ảnh hiển vi điện tử của PBAT với hàm lượng nisin IU/cm2. Hố và lỗ xốp có

thể được quan sát qua những điểm đen ........................................................................ 21

Hình 2.1. Mẫu vật liệu đo độ bền kéo………………………………………………. 31

Hình 2. 3 Sơ đồ thiết bị tạo hạt ...................................................................................... 36

Hình 2. 2 Sơ đồ quy trình công nghệ chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn ............................ 36

Hình 2. 4 Sơ đồ chế tạo hộp đựng thực phẩm ............................................................... 38

Hình 2. 5 Quy trình chế tạo thân lọ vào nút trong ......................................................... 40

Hình 3. 1. Ảnh SEM của các màng PE không và có anhydrit benzoic…………… 42

Hình 3. 2 Khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa anhydrit benzoic với các chủng vi

sinh vật kiểm định.......................................................................................................... 45

Hình 3. 3 Ảnh SEM của mẫu màng PE không và có chứa nisin ................................... 47

Hình 3. 4 Khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa nisin với các chủng vi sinh vật

kiểm định ....................................................................................................................... 49

Hình 3. 5 Ảnh hưởng của ở các nồng độ dung dịch AgNO3 khác nhau đến hàm lượng bạc

zeolit ............................................................................................................................... 51

Hình 3. 6 Ảnh SEM của zeolit ban đầu và zeolit đã trao đổi bạc................................. 52

Hình 3. 7 Giản đồ nhiệt lượng quét vi sai (DSC) .......................................................... 53

Hình 3. 8 Ảnh SEM của các màng PE (a), PE-Z1 (b), PE-Z2 (c), PE-Z3 (d) ............... 54

Hình 3. 9 Phổ EDX của mẫu PE-Z2 .............................................................................. 55

Hình 3. 10 Khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa zeolit bạc với các chủng vi sinh

vật kiểm định ................................................................................................................. 57

Hình 3. 11 Ảnh SEM mặt cắt của các mẫu hạt nhựa kháng khuẩn ............................... 59

Hình 3. 12. Giản đồ TGA của mẫu hạt nhựa kháng khuẩn ........................................... 62

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1. 1 Độ thấm oxy và thấm hơi nước của một số loại nhựa thường được dùng

trong công nghiệp bao bì thực phẩm [55] ..................................................................... 15

Bảng 1. 2 Tính chất cơ lý của màng có và không có chất kháng khuẩn [55] ................ 16

Bảng 1. 3 Độ thấm hơi nước (WVP) và tốc độ truyền hơi nước (WVTR) của màng

polyme có và không có chất kháng khuẩn [55] ............................................................. 18

Bảng 1. 4 Độ thấm oxy (OP) và tốc độ truyền oxy (OTR) của màng polyme không và

có chất kháng khuẩn [54] .............................................................................................. 19

Bảng 1. 5. Tính chất nhiệt của màng trước và sau khi kết hợp với phụ gia kháng khuẩn

[54] ................................................................................................................................. 20

Bảng 1. 6 Kháng khuẩn kết hợp trực tiếp với polyme được sử dụng trong bao bì [60] 22

Bảng 1. 7 Cố định chất kháng khuẩn lên polyme bằng liên kết ion và liên kết cộng hóa

trị [60] ............................................................................................................................ 25

Bảng 1. 8 Nhóm chức trong polyme thường được sử dụng làm vật liệu bao gói thực

phẩm [60] ....................................................................................................................... 26

Bảng 2. 1 Thành phần các chất trong mẫu màng chứa anhydrit benzoic…………33

Bảng 2. 2 Thành phần và kí hiệu mẫu màng chứa nisin ............................................... 34

Bảng 2. 3 Thành phần các chất trong mẫu màng chứa zeolit bạc ................................. 35

Bảng 3.1 Tính chất cơ lý của màng polyetylen có và không có anhydrit benzoic ............ 43

Bảng 3.2 Tính chất nhiệt của màng polyetylen có và không có bổ sung anhydrit

benzoic ........................................................................................................................... 43

Bảng 3.3 Khả năng kháng khuẩn của các mẫu màng chứa anhydrit benzoic ............... 44

Bảng 3.4 Đường kính vòng kháng khuẩn của mẫu màng chứa anhydrit benzoic sau quá

vii

trình oxy hóa nhiệt (mm) ............................................................................................... 46

Bảng 3.5 Tính chất cơ lý của mẫu thử nghiệm .............................................................. 47

Bảng 3.6 Độ bền nhiệt của các mẫu màng .................................................................... 48

Bảng 3.7 Khả năng kháng khuẩn của các mẫu màng chứa nisin .................................. 48

Bảng 3.8 Hàm lượng bạc trên zeolit sau những khoảng thời gian tiếp xúc khác nhau . 50

Bảng 3.9 Hàm lượng bạc của các mẫu zeolit có kích thước khác nhau ........................ 50

Bảng 3.10 Tính chất cơ lý của màng polyetylen có và không có bổ sung zeolit bạc.... 52

Bảng 3.11 Tính chất nhiệt của màng polyetylen có và không có bổ sung zeolit bạc.... 53

Bảng 3. 12 Khả năng kháng khuẩn của các mẫu màng chứa zeolit bạc ........................ 55

Bảng 3. 13 Đường kính vòng kháng khuẩn của mẫu màng chứa zeolit bạc sau quá trình

lão hóa nhiệt (mm) ......................................................................................................... 58

Bảng 3.14 Đơn phối liệu (phần khối lượng) cho quá trình trộn hợp tạo hạt nhựa kháng

khuẩn ............................................................................................................................. 59

Bảng 3.15 Ảnh hưởng của nhiệt độ gia công đến cơ lý của vật liệu ............................. 60

Bảng 3.16 Ảnh hưởng của thời gian và tốc độ trộn đến tính chất cơ lý ........................ 61

Bảng 3.17 Thông số công nghệ quá trình trộn cắt hạt nhựa .......................................... 61

Bảng 3.18 Thông số kỹ thuật của hạt nhựa kháng khuẩn .............................................. 62

Bảng 3. 19 Khả năng kháng khuẩn của mẫu hạt nhựa kháng khuẩn ............................. 63

Bảng 3. 20 Các thông số cơ bản của hộp đựng thực phẩm từ nhựa kháng khuẩn ........ 63

Bảng 3. 21 Đơn phối liệu chế tạo hộp đựng thực phẩm ................................................ 64

Bảng 3. 22 Các thông số cơ bản của lọ đựng dược phẩm từ nhựa kháng khuẩn .......... 64

viii

Bảng 3. 23 Đơn phối liệu chế tạo lọ bảo quản dược phẩm ........................................... 65

MỞ ĐẦU

Bao bì kháng khuẩn là một loại bao gói chủ động, được thiết kế để phóng thích

tác nhân kháng khuẩn ức chế sự phát triển của vi sinh. Việc lựa chọn vật liệu và

phương pháp đưa chất kháng khuẩn vào vật liệu cần được xem xét tùy theo đặc tính

của hệ thống bao gói, vật liệu được bao gói và điều kiện gia công chế tạo.

Hiện nay, nhu cầu trong nước về bao bì cho các sản phẩm thực phẩm, dược phẩm

có nhiều tiềm năng. Tuy nhiên vẫn còn thiếu những nghiên cứu hệ thống. Đó là cơ sở

thực tiễn và khoa học của đề tài “Nghiên cứu chế tạo nhựa kháng khuẩn ứng dụng

làm vật liệu đựng thực phẩm và thuốc chữa bệnh”.

* Mục tiêu của luận văn:

Chế tạo được nhựa kháng khuẩn dùng làm bao bì bảo quản thực phẩm và dược

phẩm.

* Nội dung nghiên cứu:

- Nghiên cứu ảnh hưởng của các tác nhân kháng khuẩn: anhydrit benzoic, nisin,

zeolit bạc.

- Thử nghiệm và bước đầu ứng dụng hộp đựng thực phẩm và lọ bảo quản dược

phẩm.

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN

1.1. Vật liệu polyme và bao bì kháng khuẩn

Polyme kháng khuẩn, hay còn gọi là chất diệt khuẩn polyme, là một loại polyme

có hoạt tính kháng khuẩn hay khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật như vi

khuẩn, nấm, sinh vật đơn bào. Các polyme này được thiết kế để bắt chước các peptit

kháng khuẩn được sử dụng bởi các hệ miễn dịch của cơ thể sống nhằm giết chết vi

khuẩn. Thông thường, polyme kháng khuẩn được tạo ra bằng cách gắn hoặc chèn tác

nhân kháng khuẩn hoạt tính lên mạch chính polyme qua liên kết ankyl hoặc axetyl.

Polyme kháng khuẩn có thể tăng cường hiệu quả và độ chọn lọc của các tác nhân

kháng khuẩn thường được sử dụng trong khi vẫn làm giảm những nguy cơ môi trường

đi kèm do polyme kháng khuẩn thường không bay hơi và bền hóa học. Điều này khiến

cho vật liệu trở thành sự lựa chọn hàng đầu để sử dụng trong các lĩnh vực y tế như một

phương tiện để chống nhiễm trùng, trong công nghiệp thực phẩm để chống nhiễm

khuẩn và trong vệ sinh môi trường nước để ức chế sự phát triển của vi sinh vật trong

nước uống. Tác nhân kháng khuẩn giết chết tế bào theo những cách khác nhau tùy

thuộc vào loại vi khuẩn. Hầu hết các chất sát trùng và thuốc khử trùng giết chết vi

khuẩn ngay khi tiếp xúc bằng cách phá vỡ tế bào vi khuẩn hoặc làm thiếu hụt nguồn

thực ăn của vi khuẩn, ngăn quá trình tái sinh vi khuẩn. Polyme kháng khuẩn thường

giết vi khuẩn theo cách thứ nhất, qua một loạt các bước, trước tiên là quá trình hấp phụ

của polyme lên thành tế bào vi khuẩn. Hầu hết bề mặt vi khuẩn đều tích điện âm, bởi

vậy quá trình hấp phụ các cation polyme tỏ ra hiệu quả hơn so với các anion polyme.

Tác nhân kháng khuẩn sau đó phải khuếch tán qua thành tế bào và hấp phụ lên màng tế

bào chất. Các tác nhân kháng khuẩn phân tử nhỏ tốt hơn ở giai đoạn khuếch tán do

chúng có khối lượng phân tử thấp trong khi quá trình hấp phụ của các polyme kháng

khuẩn thường tốt hơn. Sự phá vỡ màng tế bào chất và sau cùng là giải phóng các thành

phần tế bào chất làm chết tế bào.

Đóng hộp (packing) là đóng sản phẩm trong một vật chứa (có thể là túi, hộp,

bao, khay, chai…được gọi là bao bì), quá trình này thường được gọi chung là bao gói,

mô tả 4 chức năng cơ bản của bao gói thực phẩm là chứa đựng, bảo vệ, tiện lợi và

thông tin [1]. Bao bì kháng khuẩn là một loại bao gói chủ động trong đó bao gói được

thiết kế để phóng thích tác nhân kháng khuẩn nhằm ức chế sự phát triển của vi sinh vật

bên trong bao gói. Loại bao gói này trái ngược với việc đưa hóa chất bảo quản trực

tiếp vào thực phẩm, khi đó dư lượng các phụ gia tổng hợp này lại là mối quan ngại.

Đối với người tiêu dùng, tác nhân kháng khuẩn được kết hợp gián tiếp vào trong bao

gói và sau đó phóng thích vào sản phẩm thực phẩm dường như an toàn hơn. Hơn nữa,

người tiêu dùng có xu hướng chấp nhận các sản phẩm chứa các hợp chất nguồn gốc tự

nhiên hơn là các sản phẩm chứa tác nhân tổng hợp [2]. Nhiều nghiên cứu về bao bì

kháng khuẩn đã được tiến hành, đặc biệt trong 10 năm trở lại đây [3]. Tác nhân kháng

khuẩn thường được kết hợp vào nền polyme hoặc phủ lên màng polyme trong đó lớp

kháng khuẩn tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm được bao gói. Màng kháng khuẩn cũng

được sản xuất dưới dạng cấu trúc đa lớp trong đó một lớp màng polyme bổ sung được

cán mỏng trên lớp hoạt động. Sự phóng thích chất kháng khuẩn được kiểm soát bởi lớp

màng bổ sung này. Nhà sản xuất có thể lựa chọn một vật liệu có khả năng thu nhận cao

để tạo lớp kháng khuẩn và một vật liệu khác có tính chất che chắn tối ưu làm lớp kiểm

soát.

Trong công nghiệp dược, các copolyme polyacrylat gần đây cũng được đưa vào

để sản xuất thuốc dạng viên nang. Các polyme này có khả năng thu nhận tốt để kiểm

soát quá trình nhả thuốc và thậm chí có khả năng nhả thuốc hướng đích trong hệ tiêu

hóa cơ thể người [4,5]. Trong công nghiệp bao bì, polyacrylate cũng được sử dụng làm

chất kết dính để cán mỏng polyamit đùn cùng với polyetylen (PE), là một loại màng

cán thường được sử dụng trong bao gói chân không cho thực phẩm [6]. Bởi vậy, việc

nghiên cứu khả năng sử dụng polyme này làm chất mang tác nhân kháng khuẩn tự

nhiên trong cấu trúc của màng bao gói kháng khuẩn nhả chậm là một chủ đề thú vị.

Khả năng kéo dài hạn sử dụng của thực phẩm bằng các chất bảo quản tự nhiên

và tổng hợp là một bước phát triển lớn trong quá trình bảo quản nhiều sản phẩm thực

phẩm. Tuy nhiên, tính an toàn của các tác nhân bảo quản tổng hợp đặt ra những thách

thức liên quan đến những phản ứng phụ có thể của các chất này đối với cơ thể người

[7]. Gần đây, việc sử dụng các tác nhân kháng khuẩn nguồn gốc tự nhiên đã trở thành

trào lưu. Nó có thể là các hợp chất có nguồn gốc động vật, thực vật hay vi khuẩn [8].

Dịch chiết kháng khuẩn từ các loại gia vị và tinh dầu của chúng cũng có tiềm năng ứng

dụng lớn nhất trong thực phẩm. Ví dụ, allium trong hành và tỏi là phù hợp nhất để đưa

vào một số loại thực phẩm Ấn Độ [9]. Linalool thu được từ cây húng quế cũng được

chấp nhận để đưa đưa vào một số thực phẩm Thái Lan [10]. Thymol và carvacrol từ

oregano phù hợp để sử dụng trong pizza [11,12].

1.2. Phụ gia kháng khuẩn

Nhiều loại phụ gia kháng khuẩn có thể được sử dụng để kéo dài hạn sử dụng của

sản phẩm. Trong số đó, một số được áp dụng chủ yếu để kiểm soát vi khuẩn đường

ruột, số còn lại thực hiện chức năng kép hoặc đa chức năng [13].

Một số nhóm phụ gia kháng khuẩn thường được sử dụng để bảo quản thực phẩm

là các axit hữu cơ (benzoic, sorbic, propionic), chất diệt khuẩn (nisin, paraben), chất

kháng khuẩn tự nhiên (lactoferrin) và các ion kim loại (ion Ag, Zn). Mỗi loại được

nghiên cứu riêng về khả năng sử dụng làm phụ gia kháng khuẩn trong các bao bì

kháng khuẩn.

a. Axit hữu cơ

Hầu hết các axit hữu cơ được phép có trong thực phẩm thường được áp dụng

dưới dạng chất tạo vị chua (như axit axetic và axit lactic) trong khi dạng muối của

chúng được sử dụng làm chất bảo quản (như kali sortbat và natri banzoat). Hiệu quả

kháng khuẩn của các axit hữu cơ này tỷ lệ với lượng chất ở dạng không phân ly của

axit hữu cơ, tức là tỷ lệ với pH của môi trường và pKa của axit [14]. Các axit hữu cơ

không phân ly có thể đi qua màng tế bào, phân ly bên trong tế bào chất và tác động tới

các quá trình trao đổi chất trong tế bào vi khuẩn. Hoạt tính kháng khuẩn của các axit

này có thể là do axit hóa tế bào chất và hiệu ứng kháng khuẩn của các phần tử anionic

đặc biệt [14].

Axit sorbic là một α, β – axit monocacboxylic không no mạch thẳng và được xem

là chất bảo quản an toàn. Hàm lượng thường được sử dụng trong thực phẩm từ 0.02

đến 0.3% [15]. Kali sorbat là muối của của axit sorbic hay được sử dụng và có độ tan

lớn trong nước. Axit sorbic làm thay đổi hình thái và ngoại quan của tế bào vi khuẩn.

Hoạt tính kháng khuẩn của nó thường được tăng cường ở nhiệt độ thấp.

Axit benzoic có tác dụng chủ yếu như một chất ức chế nấm mốc và nấm men hơn

nữa nó cũng có thể ức chế Listeria monocytogenes. Natri benzoat là chất bảo quản hóa

học đầu tiên được phép có trong thực phẩm theo quy định của FDA. Cả axit benzoic

và natri benzoat đều là những chất bảo quản thường được coi là an toàn. Hoạt tính

kháng khuẩn của benzoat tỷ lệ với pH. Nó hiệu quả nhất ở dạng không phân ly với

60% hợp chất không phân ly ở pH 4. Axit benzoic làm giảm pH nội bào và làm thay

đổi hình thái và ngoại quan tế bào vi khuẩn. Axit benzoic cũng có thể làm thay đổi

chức năng của màng tế bào nhờ tạo ra các lỗ gây trở ngại tới sự hấp thu chất nền và

vận chuyển điện tử. Natri benzoat kết hợp với axit hữu cơ tỏ ra hiệu quả trong việc làm

giảm mật độ vi khuẩn của thịt gà sống. Hwang và Bechaut [16] thấy rằng thịt gà sống

được chủng ngừa với Listeria monocytogenes, salmonella, Campylobacter jejuni,

Staphylococcus aureus và Escherichia coli O157: H7 giảm mật độ 1,0 log khi được

nhúng vào dung dịch natri benzoat 0,05% / axit lactic 0,5% (pH 2,64) trong 30 phút.

Han và Floros đã kết hợp 1% w/w kali sorbat vào LDPE (dày 0,4 mm), kết quả

cho thấy kali sorbat giảm tốc độ tăng trưởng và phát triển tối đa của nấm men, và kéo

dài thời gian tiềm phát của nấm mốc một cách rõ ràng. Kali sorbat có hoạt tính chống

nấm men, nấm mốc và nhiều vi khuẩn [17].

Weng và các cộng sự [18] đã chế tạo màng kháng khuẩn (dày 0,008-0,010 mm)

từ copolyme của PE và axit metacrylic bổ sung axit benzoic (75 mg/g màng) hoặc axit

sorbic (55 mg/g màng). Kết quả cho thấy hai màng kháng khuẩn này tỏ ra hiệu quả

trong việc ức chế quá trình phát triển của nấm.

Màng chitosan chứa các chất kháng khuẩn với trọng lượng phân tử lớn hơn axit

axetic đủ mềm để sử dụng làm màng đa lớp hoặc làm lớp phủ. Khi màng chitosan tiếp

xúc trực tiếp với các loại thịt chế biến, axit axetic sẽ khuếch tán ra môi trường nhưng

không nhanh như axit propionic [19], mặc dù trong môi trường nước, axit axetic

khuếch tán ra khỏi chitosan nhanh hơn axit propionic [20]. Những kết quả này cho

thấy rằng việc khuếch tán các axit hữu cơ từ chitosan là một hiện tượng phức tạp có

liên quan đến nhiều yếu tố như tương tác tĩnh điện, thẩm thấu ion, và thay đổi cấu trúc

trong polyme gây ra bởi sự hiện diện của các axit. Theo Weng và Hotchkiss [21]

anhydrit tương thích với polyethylene hơn là axit tự do tương ứng hay muối của nó do

sự phân cực thấp hơn và trọng lượng phân tử cao hơn. Do đó, các anhydrit có thể sử

dụng như một chất phụ gia cho bao bì thực phẩm (LDPE). Màng được ngâm tẩm với

anhydrit benzoic làm ức chế hoàn toàn sự tăng trưởng của Rhizopus stolonifer, các

nhóm Penicillium và Aspergillus toxicarius trong môi trường dịch đường khoai tây

(PDA). Tương tự như vậy, màng LDPE có chứa anhydrit benzoic kìm hãm sự phát

triển của nấm mốc trên pho mát. Màng (PE) (dày 0,010-0,015 mm) chứa anhydrit

benzoic (20 mg anhydrit benzoic/g PE) có hiệu quả trong việc kiểm soát sự tăng

trưởng của vi sinh vật trong phi lê cá rô phi bảo quản ở 4°C trong 14 ngày [22].

Nghiên cứu thời hạn sử dụng của pho mát đóng gói và bánh mì nướng đã chứng minh

hiệu quả của màng LDPE chứa anhydrit benzoic trong việc ức chế sự phát triển của

nấm mốc trên bề mặt thực phẩm khi bảo quản ở 6°C [23]. Trong số các anhydrit sử

dụng trong bao bì thực phẩm, để ức chế nấm mốc phát triển, màng PE (dày 0,10-0,12-

mm) chứa anhydrit sorbic (10 mg anhydrit sorbic/g PE) cho hiệu quả tốt nhất. Điều

này là do thời gian cần thiết để PE giải phóng axit sorbic đến một nồng độ đủ để ức

chế sự phát triển của vi sinh vật là khác nhau.

Cơ chế kháng khuẩn của axit hữu cơ bổ sung vào vật liệu được giải thích như

sau: Trong môi trường tồn tại các nhóm vi khuẩn có ích và vi khuẩn bệnh, số lượng

các nhóm này được duy trì ở trạng thái cân bằng (eubiosis); do những nguyên nhân

nào đó, số lượng vi khuẩn bệnh tăng lên, trạng thái cân bằng bị phá vỡ (dysbiosis).

Nhóm vi khuẩn có ích thường là những vi khuẩn lên men sinh axit lactic như

Lactobacillus, Bifidobacterium, Streptococcus…. Nhóm vi khuẩn bệnh thường là

E.coli, Samonella, Clostridium perfringens, Staphilococcus aurius… Vi khuẩn có ích

sống trong môi trường pH thấp hơn vi khuẩn bệnh. Ví dụ: pH thích hợp cho nhóm vi

khuẩn lên men sinh axit lactic là 2 - 3, còn pH cho vi khuẩn bệnh như E.coli là ≥ 4;

Sanmonella là ≥ 3,5; C.perfringens là ≥ 6 (hình 1.1).

Hình 1. 1. Bảng pH hoạt động thích hợp của một số vi khuẩn

Như vậy bổ sung axit hữu cơ để đưa pH dịch tiêu hóa xuống < 3,5 thì sẽ ức chế

những vi khuẩn bệnh và tạo điều kiện cho vi khuẩn có ích hoạt động. Axit đi vào tế

bào vi khuẩn, ở đây (pH = 7) axit phân ly cho ra H+, pH bên trong tế bào giảm, vi

khuẩn phải sử dụng cơ chế bơm ATPase để đẩy H+ ra khỏi tế bào, vi khuẩn bị mất

năng lượng. Mặt khác pH giảm thì cũng ức chế quá trình đường phân (glycolysis), tế

bào vi khuẩn bị mất nguồn cung cấp năng lượng. Khi phân ly trong tế bào, anion của

axit không ra khỏi được tế bào, gây rối loạn thẩm thấu. Những nguyên nhân này làm

cho vi khuẩn bị chết.

Hình 1. 2. Cơ chế tiêu diệt vi khuẩn bệnh của axit hữu cơ

b. Chất diệt khuẩn

Chất diệt khuẩn là các hợp chất kháng khuẩn bao gồm một thành phần peptit

hoặc protein thiết yếu cho hoạt tính của chúng. Trừ nisin thì hầu hết các chất diệt

khuẩn đều có phổ ức chế rất hẹp và chỉ ức chế các phần tử có mối liên hệ gần gũi.

Nisin có phổ ức chế rộng đối với vi khuẩn Gram dương. Chất diệt khuẩn sinh học có

hoạt tính kháng các vi sinh vật cạnh tranh trong cùng ổ sinh thái và thường kháng cùng

loài (phổ hẹp) hoặc qua chi (phổ rộng). Chất diệt khuẩn sinh học được tổng hợp khi vi

khuẩn gặp các điều kiện ức chế - tác động của môi trường sống, cạnh tranh về nguồn

dinh dưỡng, không gian sống…

Chất diệt khuẩn sinh học có bản chất là peptit kháng khuẩn sinh ra bởi vi khuẩn

để chống lại vi khuẩn khác. Như vậy, loại vi khuẩn tạo ra loại chất diệt khuẩn sinh học

nào thì có khả năng kháng lại chính chất diệt khuẩn sinh học đó (các tế bào sản xuất

thì miễn dịch với hoạt tính chất diệt khuẩn sinh học). Các chất diệt khuẩn sinh học có

hoạt tính kháng khuẩn cao thậm chí ở nồng độ rất thấp. Hiệu quả kháng khuẩn của

chất diệt khuẩn sinh học với tế bào vi khuẩn mẫn cảm không phụ thuộc vào số lượng

axit amin có trong phân tử. Đặc tính diệt khuẩn cao hơn ở pH thấp, tương đối bền ở

nhiệt độ cao và không bị ảnh hưởng bởi các dung môi hữu cơ. Các anion ở nồng độ 7

cao có thể làm giảm hiệu quả diệt khuẩn của một số chất diệt khuẩn sinh học tích điện

dương nhờ sự loại bỏ cạnh tranh. Các enzym thủy phân protein tích điện âm có thể

thủy phân các peptit này, từ đó dẫn đến sự mất hoạt tính. Do có bản chất protein nên

chất diệt khuẩn sinh học không gây tác dụng phụ, không gây phản ứng dị thể trong cơ

thể người và các vấn đề sức khỏe do bị phân cắt nhanh chóng bởi protease,

lipase,…trong đường tiêu hóa. Chất diệt khuẩn sinh học có thể được phân loại theo đặc

điểm cấu trúc hoặc khối lượng phân tử, phổ kháng khuẩn, sinh vật sản xuất... [24, 25].

Chất diệt khuẩn sinh học được chia thành hai nhóm: nhóm sinh ra từ vi khuẩn Gram

âm và nhóm sinh ra từ vi khuẩn Gram dương. Chất diệt khuẩn sinh học của vi khuẩn

Gram dương phong phú và đa dạng hơn ở vi khuẩn Gram âm. Các chất diệt khuẩn sinh

học tạo ra từ vi khuẩn Gram âm là những protein kích thước lớn được phân thành 3

nhóm: nhóm 1 - cholicin kích thước lớn (25-80 kDa), nhóm 2 – các microcin kích

thước nhỏ hơn (<10 kDa) và nhóm 3 - chất diệt khuẩn sinh học gồm các tiểu đơn vị

hợp thành [26]. Hiện nay có hơn 30 loại chất diệt khuẩn sinh học từ E.coli đã được xác

định [27]. Hầu hết chất diệt khuẩn sinh học từ vi khuẩn Gram dương là các peptit nhỏ,

mang điện dương, kỵ nước hay lưỡng tính và thường không có thụ thể nhận biết đặc

hiệu trên màng tế bào (trừ một số trường hợp ngoại lệ). Quá trình tổng hợp và tiết chất

diệt khuẩn sinh học ra ngoài tế bào khác nhau ở các chất diệt khuẩn sinh học khác

nhau [24, 27].

Nisin là một peptit kháng khuẩn đa vòng, được cấu tạo từ 34 gốc axit amin do

các chủng vi khuẩn lactic trong quá trình lên men lactic sinh ra.

Hình 1. 3. Cấu trúc của nisin [28]

Nisin là một polypeptit được tổng hợp bởi Lactococcus lactis, có khả năng kiềm

hãm nhiều loại vi khuẩn Gram dương, dễ bị phân hủy bởi các enzym đường tiêu hóa

và không độc với người. Nó là một trong những chất diệt khuẩn được sử dụng phổ

biến nhất. Năm 1998, FDA đã chứng nhận nisin không quá 250 ppm trong sản phẩm

hoàn thiện đối với phomai chế biến tiệt trùng [14] và trở thành một phụ gia tự nhiên

thuộc loại an toàn khiến nó được sử dụng rộng rãi [29]. Ứng dụng có ý nghĩa nhất của

nisin là khả năng ức chế vi khuẩn Gram dương, như Listeria monocytogenes và

Clostridium spp [30,31]. Tuy nhiên, khi kết hợp với các tác nhân chelat thì nisin có thể

hiệu quả đối với vi khuẩn Gram âm. Hoạt tính nisin giảm ở giá trị pH cao. Độ bền, độ

tan và độ ổn định sinh học phụ thuộc pH và nisin trở nên không tan trong điều kiện

kiềm và trung tính. Nisin có hiệu quả trong các sản phẩm phomai, thịt và các sản phẩm

thịt [32,33]. Nisin có hoạt tính diệt khuẩn thích hợp cho các loại thực phẩm bảo quản ở

nhiệt độ thấp và nhiệt độ phòng.

Nisin đã được đưa vào trong xenlulozơ, Whey Protein Isolate (WPI), Soy Protein

Isolate (SPI), lòng trắng trứng, gluten lúa mì, hydroxyprophyl methyl xenlulozơ và

màng đạm ngô [34 - 36]. Các loại màng ăn được và các hợp chất kháng sinh khác nhau

kết hợp trong màng thực phẩm ăn được cũng đã được nghiên cứu gần đây [37, 38].

Rodrigues và Han [38] đã nghiên cứu sản xuất vật liệu kháng khuẩn ăn được bằng

cách kết hợp lysozym, nisin và ethylenediamin tetraacetic axit (EDTA) vào màng

(WPI). Màng chứa lysozym hoặc nisin có hiệu quả trong việc ức chế Brochothrix

thermosphacta nhưng không có tác dụng với L. monocytogenes. Kết hợp nisin và

pediocin với sodium lactate, axit citric, axit phytic và kali sorbat và EDTA đã được thử

nghiệm cho thấy ức chế sự phát triển của vi khuẩn Listeria monocytogenes – có trong

các sản phẩm hoa quả cắt miếng phổ biến, nisin - axit phitic và nisin - pediocin - axit

phytic làm giảm đáng kể sự phát triển của L. monocytogenes trên bắp cải và bông cải

xanh nhưng không có tác dụng trên giá đỗ xanh.

Cơ chế hoạt động của Nisin

Nisin thuộc nhóm 1a, có điện tích dương và có liên kết tĩnh điện với màng

phospholipid tích điện âm, kết quả tạo sự tương tác giữa phần kỵ nước của bacteriocin

với màng tế bào chất của tế bào đích. Sự tương tác giữa phần kỵ nước của nisin và

màng tế bào đích tạo những kênh ion không đặc hiệu. Việc tạo các lỗ làm giảm sự hiện

diện của các ion dương hóa trị 2 như Mg2+, Ca2+. Quá trình trung hòa điện tích âm của

màng phospholipid do nisin sẽ làm giảm sự linh động của màng. Các lỗ trên màng tạo

bởi nisin cho phép các ion K+, Mg2+, các amino axit như axit glutamic và ATP thoát ra

ngoài nhưng các protein lớn trong tế bào chất lại không qua được, kết quả sẽ gây ra sự

mất cân bằng màng, mất động lực proton gây chết tế bào.

Hình 1. 4. Cơ chế tạo lỗ trên màng tế bào vi khuẩn của nisin [39]

A: nisin tương tác với đầu ưa nước của màng phospholipid làm vỡ cấu trúc lớp đôi;

B: đầu N của nisin gắn với lớp 2; C: đầu C của nisin chuyển vị xuyên qua màng. Mỗi

lỗ trên màng chứa khoảng 5 - 8 phức hợp nisin-lipid 2

Nisin có thể bám dính lên thành tế bào vi khuẩn mà không cần các thụ thể. Sau

đó, nisin phá vỡ thành tế bào dẫn đến sự thất thoát các ion K+, Mg2+ ra ngoài tế bào.

Ngoài ra, nisin còn ức chế quá trình tổng hợp thành peptidoglycan nên nó chỉ có tác

động lên vi khuẩn Gram dương. Nisin có hiệu quả trong việc ức chế khả năng sinh

trưởng và tiêu diệt một loạt các vi khuẩn Gram dương sinh bào tử như Listeria sp,

Enterococcus sp, Bacillus sporothermodurans và Clostridium sp (gây ngộ độc thực

phẩm bằng cách sinh độc tố). Nisin có tác động đối với cả tế bào sinh dưỡng và bào tử

của vi khuẩn. Với tế bào sinh dưỡng nhạy cảm, nisin có tác động ức chế hoặc tiêu diệt

ngay cả trong điều nhiệt độ, pH, độ ẩm thích hợp cho quá trình phát triển của vi khuẩn.

Ion kim loại

Ion bạc có hoạt tính kháng khuẩn mạnh nhất trong số các ion kim loại [40]. So

với các ion kim loại khác, bạc kim loại không giải phóng ion một cách dễ dàng khiến

cho hoạt tính kháng khuẩn của nó không mạnh như trạng thái kim loại. Ion Ag liên

kết với các nhóm giàu electron (có chứa lưu huỳnh, nitơ, hoặc oxy), trong chuỗi DNA.

Sự liên kết đó ảnh hưởng trực tiếp với sự sống và khả năng sinh sản của vi sinh vật

[41]. Ion bạc là các chất ức chế vi khuẩn hiệu quả và thường thấy trong tự nhiên. Nó

làm chậm một loạt các enzym chuyển hóa và có một vùng hoạt động với vi sinh vật

rộng. Bạc có tính an toàn và tương đối trơ khi tiếp xúc trực tiếp với cơ thể. Qui định

của FDA cho phép hàm lượng bạc tối đa là 2% khối lượng polyme [42]. Muối bạc có

khả năng cho hoạt tính kháng khuẩn lớn nhất (như bạc nitrat và zeolit bạc) [40]. Nitrat

bạc tạo thành ion bạc trong nước có hoạt tính kháng khuẩn mạnh. Hoạt tính kháng

khuẩn của bạc đạt được qua tác động tới chức năng trao đổi chất của các hệ tuần hoàn

và hệ vận chuyển điện tử của vi sinh vật. Ion bạc được hấp thụ bởi bề mặt của tế bào vi

khuẩn qua vận chuyển chủ động, nhờ đó ức chế nhiều quá trình trao đổi chất cần thiết

để duy trì sự sống [40]. Y. Li cùng cộng sự đã nghiên cứu hoạt động của hạt nano dựa

trên cơ sở bạc nitrat và phủ lên khẩu trang để bảo vệ trước những tác nhân gây nhiễm

khuẩn. Nồng độ hạt nano nhỏ nhất có tác dụng ức chế đối với Escherichia coli và

Staphylococcus là 1/128 và 1/512. Sau 48 giờ, số lượng E. coli và S. aureus còn lại

được quan sát thấy trên khẩu trang được phủ giảm 100%. Bên cạnh đó, không nhận

thấy bất cứ hiện tượng kích ứng da nào trên những tình nguyện viên đeo khẩu trang

này . Để cung cấp hoạt tính kháng khuẩn một cách dễ dàng, Ag-zeolit giữ ion Ag+ ở

điều kiện ổn định và hiệu quả. Ag-zeolit được tạo thành do ion Na trong zeolit được

thay thế bởi ion Ag. Ag-zeolit hiệu quả đối với vi khuẩn, nấm và nấm men nhưng

không thể hiện hoạt tính kháng khuẩn đối với vi khuẩn chịu nhiệt [40]. Bạc được trao

đổi trong cấu trúc zeolit tổng hợp (NaX và NaY) đóng vai trò quan trọng trong việc ức

chế vi khuẩn (E.coli và B.subtilis) và nấm men (S.cerevisiae và C.albicans). Cả 2 loại

zeolit, ion bạc đều có tính kháng khuẩn tốt, đặc biệt là hoạt tính kháng khuẩn và AgY

thì có giá trị nồng độ ức chế tối thiểu thấp hơn là AgX [43]. Daiane và cộng sự [44]

nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của màng PE chứa zeolit Y trao đổi ion bạc và thấy

rằng việc đưa bạc vào zeolit với nồng độ 5% không ảnh hưởng tới cấu trúc zeolit hay

thành phần hóa học của nó mà chỉ làm giảm nhẹ tính kết tinh và diện tích bề mặt.

Zeolit Y tẩm bạc ức chế sự phát triển của E.coli ở nồng độ cao hơn 0.025mg zeolit-

Ag/ml, chứng tỏ khả năng kháng khuẩn của Ag và nhả chậm của cấu trúc zeolit. Màng

kháng khuẩn LDPE chứa zeolit tẩm bạc có hiệu ứng ức chế E.coli. Do đó, màng LDPE

– zeolit Y – Ag có tiềm năng ứng dụng làm bao bì thực phẩm nhằm mục đích tăng tính

an toàn và hạn sử dụng. Ảnh hưởng của việc mang zeolit và nồng độ bạc tới tính chất

của màng PP cũng được nghiên cứu. Việc bổ sung zeolit làm tăng tính kết tinh của

màng do chúng hoạt động như tác nhân tạo mầm trong quá trình kết tinh polypropylen

(PP) và làm chậm quá trình phân hủy PP. Ở nồng độ bạc thấp, zeolit hoạt động như

một tác nhân giảm tốc quá trình phân hủy PP, tuy nhiên ở nồng độ bạc cao, màng bị

phân hủy nhanh hơn màng PP thuần túy. Điều này được chứng minh bởi sự phai màu

và giòn vỡ của màng chứa hàm lượng bạc và zeolit cao. Điều kiện tối ưu để sản xuất

màng PP – zeolit bạc là 2-4% khối lượng zeolit được xử lý với 4.36 mg Ag+/g zeolit.

Với hàm lượng zeolit cao hơn, màng trở nên giòn và với hàm lượng Ag cao, màng bị

phai màu [45]. Do tương đối đắt nên Ag-zeolit cho bao bì thường được cán mỏng dưới

dạng lớp mỏng đùn 2 trục (3-6μm) [40]. Để tạo ra khả năng hàn gắn nhiệt phù hợp

cùng với các tính chất cơ lý khác của màng, hàm lượng Ag-zeolit thường được đưa

vào là 1-3 %. Ion bạc được hoạt hóa và giải phóng bởi ẩm trong không khí với tỷ lệ ổn

định để duy trì bề mặt kháng khuẩn, nhờ đó đảm bảo được tuổi thọ và tính nguyên vẹn

của sản phẩm. Việc giải phóng chậm của Ag-zeolit là rất quan trọng để duy trì hoạt

tính kháng khuẩn tối ưu. Sự khuếch tán chậm của một tác nhân kháng khuẩn là rất

quan trọng bởi nó cho phép hoạt động kháng khuẩn kéo dài và hiệu quả hơn, tạo cho

sản phẩm hạn sử dụng kéo dài [40, 46]. Hãng No-Tox đã sản xuất một lớp phủ zeolit

bạc kháng khuẩn chuyên dụng có tên là AgION™ [47]. AgION™ được phân tán ở

dạng chất rắn mịn trong lớp phủ gốc nước hoặc dung môi phù hợp. Lớp phủ dung môi

có khả năng giải phóng phụ gia tốt hơn khi thử nghiệm với Listeria monocytogene

[48]. Bạc vô cơ trong chất mang zeolit có tính chất kháng khuẩn khi tiếp xúc và thuận

lợi về mặt kỹ thuật để chế tạo nhưng cần phải giảm thiểu sự di chuyển khỏi polyme

[40]. Bản thân lớp phủ cũng có hiệu quả khi hạn sử dụng của nó cũng là hạn sử dụng

của sản phẩm [48]. Sử dụng các vật liệu bao bì kháng khuẩn này không phải là sự thay

thế tốt cho biện pháp xử lý và khử trùng. Các vật liệu này nên sử dụng như một biện

pháp bảo vệ giúp đảm bảo tính an toàn và chất lượng cao của các sản phẩm thực phẩm

[49]. Ở Nhật Bản, các ion bạc và đồng, muối amoni bậc 4 và các hợp chất tự nhiên

được coi là tác nhân kháng khuẩn an toàn trong đó Ag-zeolit là chất phổ biến nhất.

Việc sử dụng Ag-zeolit như một phụ gia thực phẩm được chấp thuận ở châu Âu đã

không được làm rõ [50]. Tuy nhiên gần đây, Ag-zeolit như AgIONTM và Zeomic ® đã

nhận được sự chấp thuận của FDA khi tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm.

Hoạt tính kháng khuẩn của màng PE chứa zeolit bạc được hiểu như sau: khi có

mặt O2 và H2O, bạc bị oxi hóa theo phương trình hóa học:

(aq)

+ 6H2O

4Ag + 4H3O+ + O2 (aq) → 4Ag+

Hình 1. 5 Sự giải phóng ion bạc vào môi trường từ màng chứa zeolit bạc [51]

Ion bạc tạo ra đóng vai trò là tác nhân kháng khuẩn. Nhiều cơ chế khác nhau

đã được đề xuất khi nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của ion bạc [52, 53]:

(i) Ion bạc ức chế quá trình tạo liên kết của các mạch polysaccrit với các tetra-

peptit trên thành màng của tế bào vi khuẩn.

(ii) Ion bạc tương tác với ribosome, ngăn chặn hoạt động của các emzym và

protein cần thiết tham gia vào quá trình sinh ATP (adenosine triphosphate) – phân tử

mang năng lượng, có chức năng vận chuyển năng lượng đến các nơi cần thiết cho tế

bào sử dụng.

(iii) Ion bạc hấp phụ lên thành tế bào, sau đó, chúng làm rối loạn các hoạt

động thông thường của thành tế bào như hoạt động hô hấp, chuyển khối giữa thành tế

bào và môi trường bên ngoài.

(iv) Ngoài ra, ion bạc còn tương tác với các nhóm chức chứa lưu huỳnh trong

protein, axit nucleic, enzym hô hấp; với ion Cl-, trong tế bào vi khuẩn. Do đó,

làm rối loạn quá trình chuyển hóa, cản trở quá trình sinh trưởng của vi khuẩn.

(v) Cuối cùng, ion bạc liên quan đến quá trình phá hủy phân tử DNA. Khi có

lượng lớn ion bạc tích trữ trong tế bào vi khuẩn, phân tử DNA bị ngưng tụ, mất khả

năng phân chia.

Nano bạc kháng khuẩn theo hai cơ chế chính:

- Làm biến chất vi khuẩn bằng cách phá vỡ cầu nối disulfit: cầu nối disulfit (–S–

S–) trong vi khuẩn rất quan trọng vì nó đóng vai trò như một công tắc đóng mở thuận

nghịch để tạo ra protein khi tế bào vi khuẩn gặp các phản ứng oxy hóa. Đây là cấu trúc

quan trọng của các enzym trong vi khuẩn với tính chất xúc tác, nano bạc vô hiệu hóa

enzym mà vi khuẩn, virus và nấm cần cho quá trình chuyển hóa oxy.

- Phá vỡ màng tế bào vi khuẩn bằng các phản ứng oxy hóa: nano bạc giúp tạo ra

oxy hoạt tính trong không khí hoặc từ nước. Những oxy hoạt tính này có khả năng phá

vỡ màng tế bào hoặc thành tế bào của vi khuẩn.

Hình 1. 6. Cơ chế phá vỡ màng tế bào bằng phản ứng oxy hóa

1.3. Polyme sử dụng làm bao bì kháng khuẩn

Các polyme tổng hợp được sử dụng để phát triển những loại màng bao bì kháng

khuẩn đóng gói bao gồm PE, PP, PS, EVA, PVC, PA, và PBAT [54]. Một thông số

quan trọng để xem xét khi lựa chọn màng polyme làm bao bì thực phẩm là độ thẩm

thấu oxy và hơi nước. Bảng 1.1 cho thấy khả năng thấm hơi nước và oxy của các tấm

màng được chọn sử dụng cho các đóng gói thực phẩm .

Bảng 1. 1 Độ thấm oxy và thấm hơi nước của một số loại nhựa thường được dùng

trong công nghiệp bao bì thực phẩm [55]

1.3.1. Đặc tính kỹ thuật của màng bao gói kháng khuẩn

Tính chất cơ lý.

Tính chất kéo của màng polyme thay đổi sau khi bổ sung chất kháng khuẩn được

thể hiện trong bảng 1.2

Bảng 1. 2 Tính chất cơ lý của màng có và không có chất kháng khuẩn [55]

Theo Han và Floros [54], độ bền của màng giảm và khả năng kháng khuẩn tăng

khi tăng nồng độ chất kháng khuẩn trong polyme. Trong khi đó, tính chất cơ lý của

màng PVOH được cải thiện khi bổ sung enterocin, điều này có thể do các enterocin

kháng khuẩn hoạt động như một chất hóa dẻo cho màng PVOH, do đó làm tăng tính

đàn hồi của màng .

Tính chắn khí

Bảng 1.3 và 1.4 cho thấy các đặc tính chắn khí của màng khi kết hợp với phụ gia

kháng khuẩn.

Theo Robertson [56], sự thẩm thấu khí qua một vật liệu bao bì có thể xảy ra

thông qua hai cơ chế: hiệu ứng mao quản và hiệu ứng hòa tan khuếch tán. Trong

trường hợp đầu tiên, khí đi qua vật liệu bằng cách đi qua các lỗ kim nhỏ hoặc nứt vỡ

trong cấu trúc. Trong trường hợp thứ hai, sự chênh lệch nồng độ giữa hai mặt của vật

liệu đóng gói và độ tan của khí trong vật liệu tương ứng quyết định mức độ thẩm thấu.

Chất kháng khuẩn ảnh hưởng đến cấu trúc của màng đóng gói thực phẩm, do đó ảnh

hưởng đến tính thấm khí bằng cách thay đổi độ tan của chúng hoặc do tạo ra các lỗ

kim bên trong cấu trúc bao bì. Tuy nhiên, hiệu quả cuối cùng phụ thuộc vào loại tác

nhân kháng khuẩn được bổ sung và cấu trúc polyme.

Tính chất nhiệt

Bảng 1.5 cho thấy sự ảnh hưởng của việc kết hợp chất kháng khuẩn đến tính

chất nhiệt của màng bao gói thực phẩm. Nghiên cứu đánh giá tính chất nhiệt của màng

bao gói thực phẩm cho thấy không có sự thay đổi đáng kể cả ở Tg và Tm khi bổ sung

chất kháng khuẩn. Tuy nhiên, độ kết tinh tổng thể của màng PBAT đã được chứng

minh là giảm đáng kể khi tăng nồng độ nisin đến 5.000 IU/cm2. Sự thay đổi độ kết tinh

được sử dụng để mô tả sự biến động các tính chất kéo của màng kháng khuẩn.

Bảng 1. 3.Độ thấm hơi nước (WVP) và tốc độ truyền hơi nước (WVTR) của màng polyme có và không có chất kháng khuẩn [55]

WVP x 107 (ml.m.m-2.ngày-1.Pa-1)

WVTR x 103 (ml.m-2.ngày-1)

Màng

Chất kháng khuẩn

Phương pháp phối hợp

T (oC) RH (%)

Màng không có

Màng có chất

Màng có chất kháng

khuẩn

chất kháng khuẩn

kháng khuẩn

Blend và đúc khuôn dung dịch

110,3*

308,7*

37,8

Sorbic axit (1.5% w/v)

Sorbic axit (3% w/v) Blend và đúc khuôn dung dịch

110,3*

441,0*

37,8

Blend và đúc khuôn dung dịch

110,3*

837,9*

37,8

Vinyliden clorit copolyme Vinyliden clorit copolyme Vinyliden clorit copolyme

Natri sorbat (3% w/v)

LDPE

Linaool (1% w/w

Đùn

13,7*

10,5*

LDPE

Đùn

13,7*

10,5*

PBAT

Blend và đúc khuôn dung dịch

3,04

3,49

PBAT

Blend và đúc khuôn dung dịch

3,04

3.61

Metylchavicol (1%w/w) Nisin (1.000 IU cm-2) Nisin (5.000 IU cm-2)

IU Đơn vị quốc tế

* Khác biệt đáng kể (P<0,05) ở tính chất tương ứng giữa giữa màng có và không có chất kháng khuẩn.

Bảng 1. 4 Độ thấm oxy (OP) và tốc độ truyền oxy (OTR) của màng polyme không và có chất kháng khuẩn [55]

OTR x 103(ml.m-2.ngày-1)

OP x 107(ml.m.m-2. ngày-1.Pa-1)

Màng

Chất kháng khuẩn

T (oC) RH (%)

Màng không

Màng có

Phương pháp phối hợp

Màng không có

Màng có chất

chất kháng khuẩn

kháng khuẩn

có chất kháng khuẩn

chất kháng khuẩn

5.260,3

3.306,2

Nguồn

Vinyliden clorit copolyme

Sorbic axit (1.5% w/v)

Blend và đúc khuôn dung dịch

Vinyliden clorit

5.260,3

8.507,3

copolyme

Sorbic axit (3% w/v)

Blend và đúc khuôn dung dịch

Vinyliden clorit

Natri sorbat

Blend và đúc

5.260,3*

>453.984*

copolyme

(3% w/v)

khuôn dung dịch

LDPE

Linaool (1% w/w

Đùn

9,2*

6,1*

LDPE

Đùn

9,2*

4,7*

Metylchavicol (1% w/w)

PBAT

10,7

4,80

Blend và đúc khuôn dung dịch

PBAT

11,3

4,80

Nisin (1,000 IU cm-2) Nisin (5,000 IU cm-2)

Blend và đúc khuôn dung dịch

IU Đơn vị quốc tế

* Khác biệt đáng kể (P<0,05) ở tính chất tương ứng giữa giữa màng có và không có chất kháng khuẩn.

Tính chất nhiệt của vật liệu không có chất

Tính chất nhiệt của vật liệu có chất kháng

kháng khuẩn

khuẩn

Màng

Chất kháng khuẩn

Phương pháp phối hợp

Χ (%)

Tc (oC)

Tg (oC)

Tm (oC)

Tc (oC)

Tg (oC)

Tm (oC)

59,2*

-36,3

122

69,8*

-36,5

123

10,6

PBAT

Blend và đúc khuôn dung dịch

PBAT

59,2*

-36,3

122

10*

69,1*

-36,3

124

7,38*

Blend và đúc khuôn dung dịch

Blend và đúc

PBAT

59,2*

-36,3

10*

70,7*

-36,6

124

5,28*

122

khuôn dung dịch

Nisin (1.000 IU cm-2) Nisin (3.000 IU cm-2) Nisin (5.000 IU cm-2) EVA/LDPE Thymol (4% w/v)

Phủ dung dịch

-28,8

61,3

1,9

-25,2

58,8

2,1

EVA/LDPE Eugenol (4% w/v)

Phủ dung dịch

-28,8

61,3

1,9

-30,2

63,6

2,8

EVA/LDPE

Phủ dung dịch

-28,8

61,3

1,9

-31,0

64,0

2,4

Thymol + Eugenol (4% w/v)

Bảng 1. 5. Tính chất nhiệt của màng trước và sau khi kết hợp với phụ gia kháng khuẩn [55]

IU Đơn vị quốc tế * Khác biệt đáng kể (P<0,05) ở tính chất tương ứng giữa giữa màng có và không có chất kháng khuẩn.

Hình thái học

Việc bổ sung các chất kháng khuẩn có thể dẫn đến sự hình thành các lỗ trong nền

polyme, do đó ảnh hưởng đến các tính chất kéo và tính chắn khí của màng. Hình 1.7

cho thấy ảnh chụp kính hiển vi điện tử quét môi trường (ESEM) của màng PBAT có

và không có bổ sung nisin với vai trò là tác nhân kháng khuẩn. Sự hình thành các lỗ

nhỏ và lỗ kim trong màng PBAT kết hợp với nisin giống như sự tương tác giữa tác

nhân kháng khuẩn với polyme bị gián đoạn hình thành liên kết trong phân tử PBAT

[57].

Hình 1. 7. Ảnh hiển vi điện tử của PBAT với hàm lượng nisin IU/cm2. Hố và lỗ xốp

có thể được quan sát qua những điểm đen [55].

1.3.2. Phân loại bao bì kháng khuẩn

Bao bì kháng khuẩn có thể chia làm nhiều loại:

- Bổ sung các túi/giấy chứa chất kháng khuẩn dễ bay hơi vào trong bao bì

- Kết hợp trực tiếp chất kháng khuẩn vào trong polyme

- Phủ hoặc hấp phụ chất kháng khuẩn lên bề mặt polyme

- Cố định chất kháng khuẩn lên các polyme bằng liên kết ion hoặc liên kết cộng

hoá trị

- Sử dụng các polyme có sẵn khả năng kháng khuẩn

1.3.2.1. Bổ sung túi chứa chất kháng khuẩn dễ bay hơi vào trong bao bì

Có 3 dạng chủ yếu là: chất hấp thụ oxy, chất hấp thụ ẩm và chất tạo hơi ethanol.

Chất hấp thụ oxy và hơi ẩm chủ yếu được sử dụng trong quá trình sản xuất bánh mì,

mì Ý và các sản phẩm đóng hộp từ thịt nhằm ngăn cản quá trình oxy hoá và ngưng tụ

nước. Mặc dù chất hấp thụ oxy không nhằm mục đích kháng khuẩn nhưng giảm nồng

độ oxy sẽ ức chế sự sinh trưởng của vi sinh vật hiếu khí, đặc biệt là nấm mốc. Chất hút

ẩm có thể gián tiếp ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật [58]. Chất tạo hơi

etanol bao gồm etanol được hấp thụ hoặc bọc trong các vật liệu mang và được gắn vào

bên trong bao bì polyme. Ethanol thẩm thấu qua lớp chắn chọn lọc và giải phóng vào

khoảng trống bên trong gói. Do lượng etanol tạo ra là rất nhỏ và chỉ hiệu quả trong các

sản phẩm khi hoạt độ nước giảm (aw < 0,92). Quá trình này chủ yếu được ứng dụng

trong việc làm chậm quá trình xuất hiện và phát triển của nấm mốc trong bánh và làm

khô các sản phẩm làm từ cá [59]. Những ví dụ trong thương mại như sản phẩm

Ethicap sử dụng phương pháp nhiệt nhằm đưa etanol vào trong viên nang bằng bột

silicon dioxit, hay sản phẩm Fretek sử dụng một loại kiểu như bánh kẹp, trong đó một

tờ giấy được ngâm tẩm bằng etanol trong axit axetic và được kẹp giữa các tấm bằng

polyolefin. Một trong những hạn chế của phương pháp này chính là mùi đặc trưng của

etanol.

Miếng hấp thụ được sử dụng trong các khay đựng thịt gia cầm đóng gói nhằm

mục đích hấp thu huyết dịch của gia cầm sau khi giết mổ. Các axit hữu cơ và bề mặt

thịt được đưa vào trong các miếng đệm nhằm hạn chế sự phát triển của các vi sinh vật

trong huyết dịch, thứ rất giàu dinh dưỡng .

1.3.2.2. Kết hợp trực tiếp chất kháng khuẩn vào trong polyme

Kết hợp trực tiếp các chất có hoạt tính sinh học bao gồm cả chất kháng khuẩn

vào trong polyme được áp dụng cho thuốc và hệ vận chuyển thuốc trừ sâu, đồ gia

dụng, dệt may, trong phẫu thuật cấy ghép hay một số dụng cụ y tế khác. Một số phụ

gia kháng khuẩn có thể kết hợp trực tiếp với polyme được sử dụng trong bao bì được

liệt kê ở bảng 1.6 dưới đây.

Bảng 1. 6 Kháng khuẩn kết hợp trực tiếp với polyme được sử dụng trong bao bì [60]

Chất kháng khuẩn Polyme/chất mang TT Vi sinh vật chính nhắm đến

EVA, Nấm mốc 1 Axit/anhydrit hữu cơ: propionic, benzoic, sorbic, axetic, lactic, malic Màng LLDPE

2 Khí vô cơ: sunfua dioxit, khí clo Các polyolefin Nấm, vi khuẩn, nấm men

3 Kim loại: bạc Các polyolefin Vi khuẩn

Thuốc diệt nấm: Benomyl, imazalil LDPE Nấm 4

Thuốc kháng khuẩn từ vi nấm: Màng thực phẩm Vi khuẩn Gram 5

nisin, pediocin, lactinin xenlulozo, LDPE dương

Xenlulozo axetat, Vi khuẩn Gram 6 Enzym: lysozym, glucozơ oxidase PS, màng ăn được dương

Vi khuẩn Gram 7 Chất tạo phức: EDTA Màng ăn được âm

vi 8 Cinnamic, caffeic, p-coumaric axit Nilon/PE, xenlulozo Nấm men, khuẩn

Nấm men, vi 9 Ally isothiocyanat LDPE, xenlulozo khuẩn

10 Tinh dầu (chiết xuất thực vật)

Chiết xuất hạt bưởi, hinokitiol, bột 11 tre, Rheum palmatum

12 Chiết xuất coptis chinensis

propylparaben, Xenlulozo phủ đất Paraben: 13 Nấm etylparaben sét

Những chất kháng khuẩn khác: Nấm men, vi 14 LDPE khuẩn hexametyl tetraamin

Một số chất kháng khuẩn được đưa vào trong vật liệu làm bao bì hay các tấm

màng với tỷ lệ 0,1 - 0,5 % khối lượng. Chất kháng khuẩn có thể được đưa vào polyme

ở dạng nóng chảy hoặc trộn hợp với dung môi. Các phương pháp gia công nhiệt như

ép đùn, ép phun có thể sử dụng các chất kháng khuẩn bền nhiệt. Các loại zeolit thế ion

bạc là một ví dụ, có thể chịu được nhiệt độ cao (khoảng 800oC) bởi vậy được đưa vào

dưới dạng lớp mỏng đùn 2 trục với các polyme khác [61].

Với các chất kháng khuẩn nhạy nhiệt như enzym và các hợp chất dễ bay hơi, thì

dung môi kép có thể là phương pháp phù hợp hơn để tổng hợp vào polyme. Lysozym

là một ví dụ, có thể tổng hợp trong tấm màng este xenlulo bởi dung môi kép trong hỗn

hợp đã ngăn chặn sự biến tính do nhiệt của enzym [62]. Mặc dù chất kháng khuẩn và

peptit tương đối nhạy nhiệt [63] những chất kháng khuẩn có thể hoạt động mạnh hơn

khi không có mặt của nhiệt trong quá trình. Trong hỗn hợp dung môi, cả chất kháng

khuẩn lẫn polyme đều cần được hoà tan trong cùng loại dung môi. Polyme sinh học là

sự lựa chọn tốt cho quá trình hoàn thành của các tấm màng, do sự đa dạng về chủng

loại của protein, cacbon hydrat và lipit (như chất hóa dẻo) cho hình dáng và lớp phủ

của tấm màng. Điểm tốt nhất của những loại polyme này là khả năng tan trong nước,

ethanol và nhiều loại dung môi tương thích với chất kháng khuẩn.

Rất nhiều loại chất kháng khuẩn không dễ dàng đưa vào hoặc phân tán đồng nhất

trong polyolefin và các polyme khác. Weng và Hotchkiss [21] đã giải quyết các vấn đề

liên quan đến trộn lẫn axit hữu cơ với LDPE bằng cách các axit ở dạng các anhydrit

trước sau đó mới đem trộn vào với polyme nóng chảy. Với sự có mặt của độ ẩm, các

anhydrit thuỷ phân làm cho các axit tự do nhanh chóng khuếch tán tới bề mặt của thực

phẩm nơi nó có tác dụng làm chậm đi sự phát triển của nấm mốc. Một ví dụ đơn giản

là hexametylen tetramin được đưa vào trong LDPE, trong môi trường axit,

formandehit được hình thành và phát tán trong tấm màng. Tuy nhiên người ta chỉ ra

rằng, những tấm màng đó thất bại trong việc làm cho những chất kháng sinh hoạt động

trong môi trường nước cam và các formaldehit độc hại [64].

Vật liệu làm bao bì kháng khuẩn thường phải tiếp xúc với thực phẩm nếu chúng

không phải là các chất dễ bay hơi, do đó các tác nhân kháng khuẩn có thể khuếch tán

lên bề mặt thực phẩm nên đặc điểm bề mặt và vấn đề động học khuếch tán trở nên

quan trọng. Sự khuếch tán của chất kháng khuẩn từ túi tới bề mặt thực phẩm đã trở

thành đề tài của một vài bài báo nghiên cứu của Floros, Torres và các đồng nghiệp [65

- 67], cuối cùng được xem xét lại gần đây bởi Han [68, 69]. Công trình này đã chứng

minh rằng, chất kháng khuẩn được phát tán từ polyme phải được duy trì ở một mức độ

nhất định để đảm bảo nồng độ trên bề mặt cao hơn nồng độ cần thiết duy trì quá trình

kiềm hãm sự phát triển của vi sinh vật. Để đạt được sự kiểm soát phù hợp với bề mặt

của thực phẩm ý tưởng sử dụng nhiều lớp màng (lớp kiểm soát, lớp kết dính và lớp

chắn) được đề xuất [67]. Lớp bên trong điều khiển tốc độ khuếch tán của các chất hoạt

tính, lớp liên kết chứa các chất hoạt tính còn lớp chắn bên ngoài ngăn cản sự khuếch

tán của các chất hoạt tính ra khỏi gói đựng.

1.3.2.3. Phủ hoặc hấp phụ chất kháng khuẩn lên bề mặt polyme

Chất kháng khuẩn không thể chịu được nhiệt trong quá trình gia công chế tạo

polyme nên thường được phủ lên bề mặt sau khi tạo hình hoặc thêm vào màng cán. Ví

dụ lớp phủ nisin/methylxenlulo cho màng polyetylen [70] và lớp phủ nisin/zein cho

thịt gia cầm [71]. Một ví dụ khác là sự hấp phụ của nisin lên PE, EVA, PP, Polyamit,

PET, acrylic và PVC [72, 73]. Bột sữa chứa pediocin được hấp phụ vào vỏ xenlulo và

lớp chắn [74] và dung dịch nisin/EDTA/citric phủ lên các lớp màng PVC, nilon và

LLDPE [75].

Lựa chọn dung môi hay cấu trúc của polyme cũng có thể nâng cao khả năng hấp

phụ chất kháng khuẩn. Màng poly(ethylen-methacrylic axit) được xử lý với natri

hidroxit và gây trương bằng axeton làm tăng khả năng hấp thụ và khuếch tán axit

benzoic và sorbic so với màng không xử lý. Màng được xử lý bằng NaOH cũng có

hiệu ứng ức chế cao nhất đối với nấm mốc [76]. Điều đó giải thích là do màng được xử

lý bằng NaOH có độ phân cực cao hơn, làm tăng cường sự hấp thụ các chất kháng

khuẩn. Chất kết dính như nhựa polyamide cũng được sử dụng nhằm tăng độ tương hợp

giữa polyolefin và các chất kháng khuẩn [77].

1.3.2.4. Cố định chất kháng khuẩn lên các polyme bằng liên kết ion hoặc liên kết

cộng hoá trị

Dưới đây là một vài ví dụ việc cố định chất kháng khuẩn lên polyme hay vật liệu

khác bằng liên kết ion và liên kết cộng hóa trị (bảng 1.7).

Bảng 1. 7 Cố định chất kháng khuẩn lên polyme bằng liên kết ion và liên kết cộng

hóa trị [60]

Kiểu cố định này đòi hỏi phải có mặt các nhóm chức trên cả chất kháng khuẩn và

polyme như peptit, enzym, amin và các axit hữu cơ. Polyme sử dụng trong bao bì thực

phẩm có mặt các nhóm chức năng được trình bày ở bảng 1.8.

Bảng 1. 8 Nhóm chức trong polyme thường được sử dụng làm vật liệu bao gói thực

phẩm [60]

Liên kết ion các chất kháng khuẩn lên polyme cho phép chất kháng khuẩn phát

tán chậm vào thực phẩm.

Lysozyme và chitinase đều có hoạt tính kháng vi khuẩn Gram dương, được cố

định bằng liên kết cộng hoá trị [62, 78]. Tuy nhiên, hoạt tính lại quá thấp để có thể ứng

dụng vào thương mại cho sản phẩm bao bì. Một số peptit được phân lập từ động vật,

thực vật, vi sinh vật và côn trùng, cũng như các đồng phân được tổng hợp hóa học, có

hoạt tính kháng khuẩn đối với các vi sinh vật kể cả các vi sinh vật có trong thực phẩm

[79, 63]. Do peptit có thể liên kết công hóa trị thông qua các nhóm amino và

cacboxylic nên chúng phù hợp để gắn lên các bề mặt polyme được chức hóa [80].

1.3.2.5. Sử dụng những polyme có sẵn khả năng kháng khuẩn

Một số polyme có sẵn khả năng kháng khuẩn, chúng thường được sử dụng trong

màng hoặc lớp phủ. Chitosan thường được sử dụng để làm lớp phủ và thường xuất

hiện trong công nghệ giữ rau quả tươi trước các tác động của nấm mốc. Mặc dù hiệu

ứng kháng khuẩn là do tính chất chống nấm của chitosan nhưng nó cũng có thể hoạt

động như một lớp chắn giữa chất dinh dưỡng có trong sản phẩm và các vi sinh vật

[81]. Những tấm màng làm bằng canxi alginat có tác dụng làm giảm sự phát triển của

các loại thực vật tự nhiên và cả các vi khuẩn E. coli trên thịt bò, có thể là do sự có mặt

của canxi clorit [82]. Chất diệt khuẩn polyme acrylic được tạo ra từ quá trình đồng

trùng hợp acrylic với các co-monome amin được proton hóa đã được đề xuất sử dụng

trong bao bì sản phẩm để làm tăng thời hạn sử dụng cho các loại rau củ [83].

1.4. Tình hình nghiên cứu về bao bì kháng khuẩn trong nước

Trong cơ cấu ngành nhựa Việt Nam hiện nay, nhựa bao bì đang chiếm tỷ trọng

lớn nhất (39%) và cũng là phân ngành có kim ngạch xuất khẩu lớn nhất.

Mai Văn Tiến và cộng sự đã nghiên cứu công nghệ và thiết bị sản xuất giấy bao

bì tự hủy phục vụ ươm giống cây trồng và bao gói hàng thực phẩm. Giấy bao bì tự hủy

bao gói hàng thực phẩm được chế tạo theo 2 quy trình: Cán láng một lớp phủ

(laminate) polyme trên cơ sở polyeste từ axit béo của dầu đậu tương lên bề mặt giấy

kraff; Gia công ép nóng tạo vật liệu giấy ép theo phôi gồm phụ gia, bột giấy, tác nhân

bền nước trên cơ sở canxi stearat và xenlulo stearat. Trần Vĩnh Hoàng và cộng sự [84]

nghiên cứu chế tạo và thử hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch nano bạc sử dụng

chitosan làm chất khử /chất ổn định. Các hạt nano Ag kích thước 7-12nm được ổn định

một lớp chittosan bền trong ít nhất 4 tháng, hoạt tính kháng khuẩn tăng cường do tác

động hợp trội của cả nano Ag và chitosan. Ngô Võ Kế Thành và cộng sự [85] nghiên

cứu hoạt tính kháng khuẩn của tấm vải cotton ngâm trong dung dịch keo nano bạc có

kích thước 7-11nm. Kết quả cho thấy hoạt tính kháng khuẩn tăng khi tăng nồng độ

dung dịch keo nano bạc, thời gian tiếp xúc với vi khuẩn và khả năng kháng khuẩn

giảm khi tăng số lần giặt. Trần Thị Dung và các cộng sự [86] trình bày một số kết quả

ứng dụng băng nano bạc điều trị vết thương bỏng. băng nano bạc được chế tạo bằng

cách ngâm vải không dệt vào dung dịch nano bạc có nồng độ 500mg/l và kích thước

hạt trung bình 20-25nm. Kết quả thu được cho thấy tổn thương bỏng được điều trị

bằng băng nano bạc cho kết quả tốt hơn đáng kể so với băng sunfadiazin với thời gian

phục hồi nhanh hơn và không để lại sẹo lồi như trong trường hợp sử dụng băng

sunfadiazin. Ngoài ra, một số công trình nghiên cứu tách chiết và thử hoạt tính kháng

khuẩn của các hợp chất tự nhiên như hợp chất từ vỏ quả măng cụt, chế phẩm từ tỏi,

chavicol và dẫn chất trong tinh dầu lá trầu không, tinh dầu rau má, dịch chiết cây xoài

[87-91]. Trên thị trường hiện nay, Công ty METECHVIETNAM đã nghiên cứu ứng

dụng công nghệ sản xuất dung dịch diệt khuẩn đa năng sử dụng trong lĩnh vực y tế,

môi trường , nông nghiệp với dòng sản phẩm medipag. Medipag sử dụng

polyguanidine là hoạt chất kháng khuẩn chính, là một polyme hữu cơ tổng hợp trong

cấu trúc của nó có phân tử guanidine. Phổ diệt khuẩn của polyguanidine rất rộng, có

hiệu quả với cả vi khuẩn Gram dương và Gram âm, các loại nấm mốc. Sản phẩm đã

được Bộ Y Tế chứng nhận, cấp phép lưu hành . Tháng 4/2014, mạng lưới nghiên cứu

bao bì thông minh ASEAN đã đề xuất một dự án R&D nhằm phát triển công nghệ bao

bì thông minh cho các sản phẩm thực phẩm ASEAN trong đó có sản xuất bao bì kháng

khuẩn. Theo nhận định đây là một hướng đi nhiều triển vọng. Việc nghiên cứu thành

công và chủ động được công nghệ này sẽ rất thuận lợi trong triển khai áp dụng vào

thực tế.

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM

2.1. Hóa chất và thiết bị

2.1.1. Nguyên liệu và hóa chất

- Hạt nhựa polyetylen tỷ trọng thấp LDPE (sản phẩm thương mại của Qatar) có

khối lượng riêng = 0,923 g/cm3, chỉ số chảy MFI (1900C/2,16kg) = 4g/10 phút.

- Hạt nhựa polyetylen mạch thẳng tỷ trọng thấp LLDPE (sản phẩm thương mại

của Đài Loan) có khối lượng riêng = 0,924 g/cm3, chỉ số chảy MFI (1900C/2,16kg) =

21g/10 phút.

- Hạt nhựa polypropylene PP (sản phẩm thương mại của ARập Xêut) chỉ số chảy

MFI (2300C/2,16kg) = 3g/10 phút.

- Hạt nhựa polyetylen tỷ trọng cao HDPE (sản phẩm thương mại của ARập Xêut)

có tỉ trọng = 0,956 g/cm3, chỉ số chảy MFI (1900C/2,16kg) = 20g/10 phút.

- Anhydrit benzoic C14H10O3, khối lượng riêng = 1,1989 g/cm3, M = 226,23 g/mol

(Trung Quốc).

- Phụ gia trợ gia công, HPPA®PPA-3MB910 (nhựa mang LLDPE, chỉ số chảy MFI

(1900C/2,16kg) = 20g/10 phút, khối lượng riêng 0,92 g/cm3, độ ẩm <1000 ppm) (Công

ty nhựa Hoàng Phát).

- Bạc nitrat AgNO3, tỷ trọng 4,35 g/cm3, M = 169,87 g/mol (Trung Quốc).

- Zeolit ZSM-5 dạng bột, hàm lượng SiO2 69,8%; Al2O3 13,5% (Công ty TNHH

TM DV hóa chất VT).

- Chế phẩm nisin dạng bột có hoạt độ 5000IU/mg được sản xuất từ chủng L.lactis

sub. lactis VLSH 10.1, thuộc Phòng Công nghệ vật liệu sinh học, Viện Công nghệ sinh

học - Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam.

- Vi khuẩn kiểm định Staphylococcus aureus ATCC 13709, Escherichia coli

O157:H7 ATCC 43888, chủng nấm men kiểm định Lipomyces. sp 505, dòng nấm mốc

kiểm định Aspergillus oryzae 505 trong tập hợp giống của Phòng Công nghệ vật liệu

sinh học, Viện Công nghệ sinh học, Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

- Vitamin B1 được cung cấp bởi Công ty cổ phần dược phẩm Đại Uy. Số lô:

0116 (nguyên trạng).

- Bánh ngọt được cung cấp bởi cửa hàng Anh Tú shop.

2.1.2. Dụng cụ và thiết bị

- Thiết bị Brabender (Plastic Corder) D 47055 .

- Máy trộn hai trục vít liên hợp với máy cắt hạt Series SHJ-30A, đường kính

trục vít 30mm, tỷ lệ L/D: 40.

- Thiết bị đùn thổi màng SJ-35, đường kính trục vít 35mm, tỷ lệ L/D: 28.

- Máy ép GOTECH áp lực 30 tấn (Đài Loan)

- Máy ép phun HC 250N, lực kẹp 250 tấn, đường kính trục vít 55 mm, tỷ lệ

L/D:18.

- Máy ép phun HD 120N, lực kẹp 120 tấn, đường kính trục vít 30 mm, tỷ lệ

L/D:12

- Máy đùn thổi THD1, đường kính trục vít 40 mm, lực kìm nén 350N, lực kìm

thổi 40N, trọng lượng ép 260 gam (Công ty nhựa Đức Tấn Sài Gòn).

- Thiết bị đo cơ lý đa năng INSTRON 5980.

- Hệ thống phân tích nhiệt trọng lượng TGA: máy TGA209F1, Netzsch (Đức).

- Hệ thống phân tích nhiệt vi sai quét DSC: máy DSC204F1Phoneix, Netzsch

(Đức).

- Kính hiển vi điện tử quét (SEM) JEOL 6390 và SM-6510LV (JEOL – Nhật

Bản).

- Thiết bị đo phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) X-Act (Oxford Instrument –

Anh).

- Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) Philips Tecnai-10 microscope (Viện

Vệ sinh dịch tễ trung ương).

- Cân điện tử: Scientech (Mỹ), độ chính xác 0,001 (g)

- Tủ sấy và một số thiết bị, dụng cụ phòng thí nghiệm

2.2. Các phương pháp phân tích đánh giá

2.2.1. Xác định tính chất cơ lý

Độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt được xác định theo tiêu chuẩn ASTM

D882 trên thiết bị đo cơ lý đa năng Instron 5980.

- Đo độ bền kéo đứt

Cắt mẫu thành hình mái chèo (kích thước: 25 x 110 mm) như sau.

Hình 2.1. Mẫu vật liệu đo độ bền kéo

- Đo độ dãn dài khi đứt

Độ dãn dài khi đứt được tính theo công thức:

 = . 100%

Trong đó:

 : độ dãn dài tương đối khi đứt (%)

l0 : độ dài giữa 2 điểm được đánh dấu lên mẫu trước khi kéo (mm)

l1 : chiều dài giữa 2 điểm đánh dấu trên mẫu ngay khi đứt (mm)

2.2.2. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Mẫu được cắt với kích thước thích hợp, gắn trên giá đỡ, bề mặt cắt của mẫu

được phủ một lớp bạc mỏng bằng phương pháp bốc hơi trong chân không để tăng độ

tương phản. Mẫu tạo được cho vào buồng đo của kính hiển vi điện tử quét JEOL-JSM

6390.

2.2.3. Phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)

Mẫu được đựng trong chén platin, gia nhiệt với tốc độ 100C/phút, trong môi

trường khí trơ, từ nhiệt độ phòng đến 6500C. Trước khi tiến hành phân tích mẫu được

sấy trong tủ sấy chân không ở 600C trong 10 giờ.

2.2.4. Phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC)

Phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC) được thực hiện trên máy

DSC204F1Phoneix, Netzsch (Đức). Mẫu được đựng trong chén platin, gia nhiệt với tốc

độ 100C/phút, trong môi trường khí trơ, từ nhiệt độ phòng đến 2000C. Trước khi tiến

hành phân tích mẫu được sấy trong tủ sấy chân không ở 600C trong 10 giờ.

2.2.5. Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX)

Phổ tán sắc năng lượng tia X (EDX) được thực hiện trên máy X-Act (Oxford

Instrument – Anh).

2.2.6. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn

* Môi trường thạch cải tiến

Hoạt tính kháng khuẩn của các mẫu màng được xác định theo phương pháp khuếch

tán trong môi trường thạch cải tiến. Các chủng vi khuẩn S.aureus và E.coli O157:H7

được nuôi cấy trong môi trường LB. Nấm men Lipomyces và nấm mốc Aspergillus

Oryzae lần lượt được nuôi cấy trong môi trường Hansen và Czapeck. Các mẫu màng

có kích thước 1 cm x 1 cm được đặt lên môi trường thạch bán lỏng trước đó đã cấy các

chủng vi khuẩn kiểm định. Các đĩa petri sau khi giữ ở nhiệt độ 4oC trong 4 giờ tiếp tục

được nuối cấy trong 24 giờ ở 37oC đối với vi khuẩn và 30oC đối với nấm men và nấm

mốc. Hoạt tính kháng khuẩn của các mẫu màng được xác định thông qua đo đường

kính vòng kháng khuẩn hình thành quanh các mảnh cắt. Mẫu đối chứng được tiến hành

tương tự nhưng không có phụ gia kháng khuẩn.

* Môi trường dịch thể

Đối với thí nghiệm kiểm tra khả năng kháng khuẩn trong môi trường dịch thể được

tiến hành theo phương pháp ủ trong dịch của Tony Jin và cộng sự [100].

Miếng màng có kích thước 2 × 1 cm2 được đặt vào ống nghiệm có chứa 2ml môi

trường dịch thể ứng với mỗi loại vi sinh vật. Khử trùng ở 1210C, 30 phút, mục đích để

tiệt trùng. Sau đó bổ sung 10 % dịch giống nuôi cấy 16 giờ vào ống nghiệm để đạt số

lượng vi khuẩn khoảng 106 CFU/ml. Mẫu được nuôi ở 37°C, lắc 200 vòng/phút, sau

20-24h đọc kết quả (Ống nghiệm có màng có khả năng kháng khuẩn sẽ được so sánh

với ống nghiệm đối chứng trước khi nuôi cấy, ống nghiệm nào đục chứng tỏ không có

khả năng kháng khuẩn, ống nghiệm nào trong chứng tỏ có khả năng kháng khuẩn). Từ

đó đánh giá được khả năng kháng khuẩn của màng.

Ống nghiệm đối chứng được chuẩn bị tương tự nhưng không có màng.

2.2.7. Nghiên cứu thời hạn kháng khuẩn

Để nghiên cứu thời hạn kháng khuẩn, các mẫu được oxy hóa nhiệt theo tiêu

chuẩn ASTM D5510. Mẫu được ủ trong tủ sấy tuần hoàn không khí ở 80oC trong thời

gian tối đa là 6 ngày. Định kỳ sau mỗi 2 ngày mẫu được lấy ra để xác định hoạt tính

kháng khuẩn. Theo tiêu chuẩn này 1 ngày oxy hóa mẫu tương đương với 4 tháng ở

điều kiện tự nhiên.

2.2.8. Phương pháp chế tạo mẫu màng

Hạt nhựa LDPE được trộn cơ học với phụ gia kháng khuẩn trên máy trộn trong

30 phút với tốc độ 50 vòng/phút. Hỗn hợp được đưa vào phễu nạp liệu của máy đùn

thổi màng series SJ-35 đã được điều chỉnh các thông số vận hành để thu được màng có

chiều dày 50 μm (máy đùn thổi có đường kính trục vít 35 mm, tỷ lệ L/D 28), nhiệt gia

công 170oC.

2.3. Phương pháp chế tạo mẫu và sản phẩm

2.3.1. Nghiên cứu lựa chọn tác nhân kháng khuẩn

2.3.1.1. Nghiên cứu chế tạo và khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa anhydrit

benzoic

Chế tạo màng kháng khuẩn LDPE chứa anhydit benzoic với hàm lượng là 0;

0,5; 1,0 và 1,5%, các mẫu được kí hiệu lần lượt là PE, PE-B1, PE-B2 và PE-B3. Tiến

hành đo tính chất cơ lý, hình thái học bề mặt (SEM), phân tích nhiệt trọng lượng

(TGA), nhiệt lượng quét vi sai (DSC), khả năng kháng khuẩn và thời hạn kháng khuẩn

của các mẫu màng.

Thành phần các chất trong nhựa được trình bày dưới bảng sau.

Bảng 2.1 Thành phần các chất trong mẫu màng chứa anhydrit benzoic

Thành phần LDPE Anhydrit benzoic Mẫu

PE 100% 0%

PE-B1 99,5% 0,5%

PE-B2 99,0% 1,0%

PE-B3 98,5% 1,5%

2.3.1.2. Nghiên cứu chế tạo và khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa nisin

Chế tạo màng kháng khuẩn LDPE chứa nisin với hàm lượng là 0; 1, 2 và 3 %,

các mẫu được kí hiệu lần lượt là PE, PE-N1, PE-N2 và PE-N3. Tiến hành đo tính chất

cơ lý, hình thái học bề mặt (SEM), phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), nhiệt lượng

quét vi sai (DSC), khả năng kháng khuẩn và thời hạn kháng khuẩn của các mẫu màng.

Mẫu nhựa chứa phụ gia kháng khuẩn nisin với hàm lượng khác nhau được tổng

hợp trong bảng 2.2.

Bảng 2.2 Thành phần và kí hiệu mẫu màng chứa nisin

Thành phần Nisin LDPE Mẫu Hàm lượng Nồng độ nisin (IU/mg)

100% PE 0% 0

99,0% PE-N1 1% 50.000

98,0% PE-N2 2% 100.000

97,0% PE-N3 3% 150.000

2.3.1.3. Nghiên cứu chế tạo và khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa zeolit bạc

* Nghiên cứu quy trình đưa bạc lên zeolit

Để khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến dung lượng trao đổi ion Ag+ của zeolit, 1,0

gam zeolit (kích thước hạt khác nhau) được cho vào 100 ml dung dịch AgNO3 (nồng

độ khác nhau) trong khoảng thời gian nhất định. Sau khi tiến hành trao đổi ion, mẫu

zeolit được lọc, rửa bằng nước cất đến khi loại hết muối AgNO3 dư (thử nước lọc bằng

dung dịch NaCl). Chất rắn sau khi trao đổi được lọc, rửa và sấy khô ở 100oC. Sau đó,

vật liệu được xử lý nhiệt trong dòng N2 ở nhiệt độ 350oC trong 2 giờ để chuyển Ag+

thành Ago. Các mẫu chế tạo được được đánh giá các đặc trưng lý hóa.

- Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc

Để nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến hàm lượng bạc trên zeolit, 1

gam zeolit có kích thước hạt 5 – 8 µm được cho vào 100 ml dung dịch AgNO3 0,070

mol/lít, khuấy từ liên tục, với thời gian tiếp xúc từ 1 – 10 giờ.

- Ảnh hưởng của kích thước hạt zeolit

Để nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước hạt zeolit đến hàm lượng bạc trên

zeolit, tiến hành trao đổi ion 1 gam zeolit có các kích thước hạt khác nhau (3 – 5

µm, 5 – 8 µm, 8 – 12 µm và 12 – 20 µm) với 100 ml dung dịch AgNO3 0,070

mol/lít trong thời gian 7 phút.

- Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch AgNO3

Để nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ của dung dịch AgNO3 đến hàm lượng bạc

trên zeolit, 1 gam zeolit (kích thước hạt 5 – 8 µm) được trao đổi ion trực tiếp với 100

ml dung dịch AgNO3 ở các nồng độ 0,05; 0,07; 0,09; 0,12 mol/lít trong thời gian 7

phút.

* Nghiên cứu chế tạo, đặc trưng lý hóa, khả năng kháng khuẩn của mẫu nhựa

chứa zeolit bạc

Để đưa được zeolit bạc vào màng, mẫu zeolit bạc tổng hợp được sau khi sấy

khô được nghiền nhỏ sử dụng máy nghiền bi, sau đó được sàng để lựa chọn các hạt

zeolit bạc có kích thước 5 - 10 µm.

Chế tạo màng kháng khuẩn LDPE chứa zeolit bạc với hàm lượng là 0,5; 2 và 3

%, các mẫu được kí hiệu lần lượt là PE-Z1, PE-Z2 và PE-Z3 (bảng 2.3). Tiến hành đo

tính chất cơ lý, hình thái học bề mặt (SEM), phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), nhiệt

lượng quét vi sai (DSC), khả năng kháng khuẩn và thời hạn kháng khuẩn của các mẫu

màng.

Bảng 2.3 Thành phần các chất trong mẫu màng chứa zeolit bạc

Thành phần LDPE Zeolit bạc Mẫu

PE-Z1 99,5% 0,5%

PE-Z2 98% 2%

PE-Z3 97% 3%

2.3.2. Quy trình công nghệ chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn

2.3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn tổ hợp nhựa nền

Mẫu được chế tạo với các tổ hợp nhựa nền LLDPE (MFI = 21)/LDPE (MFI = 4)

với tỷ lệ khác nhau (5/5 và 7/3). Hạt nhựa LLDPE, LDPE và các phụ gia kháng khuẩn

được đưa vào máy Brabender D47055, thực hiện quá trình trộn ở trạng thái nóng chảy

ở 1500C, tốc độ trục vít 40 vòng/phút, thời gian 7 phút. Tổ hợp nhựa nền được lựa

chọn thông qua đánh giá khả năng tương hợp (momen xoắn) và khả năng phân tán của

phụ gia (ảnh SEM mặt cắt).

2.3.2.2. Thông số công nghệ của quá trình chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn

2.3.2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn

Sơ đồ quy trình công nghệ chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn được trình bày trong

hình 2.2.

Hình 2. 2 Sơ đồ quy trình công nghệ chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn

Hạt nhựa kháng khuẩn được chế tạo trên máy trộn hai trục vít liên hợp với máy

cắt hạt Series SHJ-30A. Thông số kỹ thuật của máy:

+ Đường kính trục vít: D = 30mm

+ Tốc độ trục vít (tối đa) 600 vòng/phút

+ Tỷ lệ L/D: 40/1

+ Công suất động cơ chính 11kW

+ Năng suất tối đa 40kg/h

Nguyên liệu phối trộn

Máy đùn

Máy sấy

Bể làm mát bằng nước

Máy cắt hạt

trục vít

được đưa vào phễu

Hình 2. 3 Sơ đồ thiết bị tạo hạt

Sau quá trình trộn thô, hỗn hợp thu được sẽ được đưa đến bộ phận nạp liệu của

máy đùn. Nhựa được đùn qua một chuỗi những lỗ tròn bố trí xếp thành hàng ngang

trên khuôn tạo sợi để định dạng sợi nhựa tròn. Những sợi này được kéo liên tục qua

máng nước làm nguội, tại đây sợi nhựa sẽ đông cứng lại. Khi ra khỏi máng nước làm

nguội, nước còn dính lại trên sợi nhựa được lấy đi bằng cách dùng khí thổi mạnh vào

sợi nhựa hay sử dụng máy hút chân không để tránh nước văng ra khu vực xung quanh

máy. Sau khi làm khô sơ bộ bằng gió, sợi nhựa được kéo qua dao cắt liên tục gọi là

máy cắt sợi, nhựa được cắt thành hạt hình trụ ngắn và sau đó thoát ra cửa xả của máy

cắt và rơi vào máy tách hạt để tách những hạt nhựa vừa hoặc những hạt quá to.

- Bước 4: Sấy ở 60 – 700C trong vòng 15 phút.

- Bước 5: Bảo quản và lưu kho

Quá trình trộn và tạo masterbatch được thực hiện trên máy trộn 2 trục vít liên

hợp với máy cắt hạt series SHJ-30A với 8 vùng gia nhiệt. Khảo sát các thông số công

nghệ đến tính chất sản phẩm gồm:

- Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn:

Để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ trộn đến tính chất của hạt nhựa kháng

khuẩn, tốc độ nạp liệu 200 vòng/phút, tốc độ trục vít: 300 vòng/phút, nhiệt độ gia công

tại các khoang nhiệt được thay đổi ở các khoang từ 2 đến 7. Các mẫu masterbatch sau

khi gia công được cán mỏng và xác định độ bền kéo đứt của vật liệu.

- Ảnh hưởng của thời gian và tốc độ trộn

Để nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến tính chất của hạt nhựa, nhiệt độ

được giữ cố định. Thời gian trộn được thay đổi thông qua thay đổi tốc độ đùn của trục

vít từ 200 – 400 vòng/phút.

2.3.3. Quy trình chế tạo hộp đựng thực phẩm và lọ đựng dược phẩm

2.3.3.1. Quy trình chế tạo hộp đựng thực phẩm

Hộp đựng thực phẩm gồm 2 phần: thân hộp và nắp hộp, được chế tạo bằng

phương pháp ép phun trên máy HC 250N.

Sơ đồ quy trình công nghệ chế tạo hộp đựng thực phẩm được thể hiện trên hình 2.4

Hình 2. 4 Sơ đồ chế tạo hộp đựng thực phẩm

Quá trình chế tạo hộp đựng thực phẩm được thực hiện trên máy ép phun: HC

250N.

Các thông số kỹ thuật của máy:

- Lực kẹp : 250 tấn - Áp lực phun: 222 MPa

- Đường kính trục vít: 55 mm - Áp lực giữ: 197 MPa

- Tỷ lệ L/D: 18 - Khả năng nhựa hóa: 60 g/s

- Chiều cao khuôn nhỏ nhất: 220 mm - Dung lượng phễu sấy: 50 lít

- Chiều cao khuôn lớn nhất: 600 mm - Kích thước máy: 5,6 x 1,7 x 2,2 m

- Dung lượng bơm: 499 cm3 - Trọng lượng: 12,3 tấn

Hạt nhựa và các phụ gia sau khi được phối trộn đều ở thiết bị thùng quay được

đưa vào phễu nạp liệu rồi xuống trục vít. Trong quá trình nhựa hóa dưới tác dụng nhiệt

của điện trở và nhiệt nội ma sát, nhựa chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái chảy

nhớt. Trên trục vít được chia làm ba vùng chính: vùng nhập liệu, vùng nhựa hóa và

vùng định lượng.

- Vùng nhập liệu: ở gần phễu nạp liệu, có tác dụng chuyển nguyên liệu về phía

trước đồng thời gia nhiệt cho hỗn hợp nguyên liệu.

- Vùng nhựa hóa: ở giữa vít, tiếp tục gia nhiệt và nén ép nguyên liệu lỏng, đưa

nguyên liệu về phía trước.

- Vùng định lượng: dùng để xác định chính xác khối lượng nguyên liệu cần

chuyển vào khuôn.

Trong các giai đoạn nhập liệu, nhựa hóa, định lượng, trục vít quay chuyển khối

vật liệu qua các giai đoạn trên. Sau khi lượng nhựa trong khuôn đã đủ sẽ chuyển sang

quá trình đúc sản phẩm. Trong quá trình đúc sản phẩm trục vít chuyển động tịnh tiến

(dưới tác dụng của xylanh bơm thủy lực) chuyển khối vật liệu đã được định lượng vào

khuôn tạo hình. Quá trình đúc sản phẩm bao gồm các giai đoạn sau:

- Giai đoạn điền đầy

- Giai đoạn nén và duy trì lực nén

Quá trình làm nguội được tiến hành song song trong quá trình định hình sản

phẩm. Khi thời gian làm nguội đã đủ, khuôn mở, lấy sản phẩm ra ngoài. Khuôn đóng

để tiếp tục chu kỳ tiếp theo.

2.3.3.2. Xây dựng quy trình công nghệ chế tạo lọ bảo quản dược phẩm

Lọ bảo quản dược phẩm gồm 3 phần: thân lọ, nút trong và nắp lọ.

+ Nắp lọ được chế tạo bằng phương pháp ép phun trên máy HD 120N. Quá

trình chế tạo tiến hành tương tự như hộp đựng thực phẩm.

Các thông số kỹ thuật của máy HD120N

- Lực kẹp : 120 tấn - Áp lực phun: 122 MPa

- Đường kính trục vít: 30 mm - Áp lực giữ: 107 MPa

- Tỷ lệ L/D: 12 - Khả năng nhựa hóa: 45 g/s

- Chiều cao khuôn nhỏ nhất: 120 mm - Dung lượng phễu sấy: 30 lít

- Chiều cao khuôn lớn nhất: 400 mm - Kích thước máy: 2,6 x 0,96 x 1,2 m

- Dung lượng bơm: 300 cm3 - Trọng lượng: 7,3 tấn

+ Thân lọ và nút trong được chế tạo bằng phương pháp đùn thổi trên máy

THD1. Quy trình công nghệ chế tạo thân lọ và nút trong được thể hiện trong hình 2.5.

Hình 2. 5 Quy trình chế tạo thân lọ vào nút trong

Các thông số kỹ thuật của máy:

- Đường kính trục vít: 40 mm - Áp lực khí nén nhỏ nhất: 0,8 MPa

- Lực kìm ép: 350 kN - Dung lượng phễu sấy: 30 lít

- Lực kìm thổi: 40 kN - Kích thước máy: 3,1 x 1,2 x 2,2 m

- Trọng lượng ép: 260 g - Trọng lượng: 3,6 tấn

- Hệ thống áp lực: 14 MPa

Hạt nhựa và các phụ gia sau khi được phối trộn đều ở thiết bị thùng quay được

đưa vào phễu nạp liệu rồi xuống trục vít. Nhựa nhão sau khi ra khỏi đầu khuôn được

định hình thành dạng ống (phôi). Phôi sau khi ra khỏi đầu đùn được đưa vào bên trong

khuôn thổi, kế đến bộ phận điều khiển đóng mở sẽ đóng kín khuôn lại, cũng lúc khí

thổi được thổi vào với áp suất lớn khiến cho ống nhựa phình to ra, áp sát vào thành bên

trong của khuôn. Sau khi được làm nguội, bộ phận điều khiển đóng mở khuôn sẽ mở

khuôn tháo sản phẩm ra ngoài.

2.3.4. Ứng dụng trong bảo quản thực phẩm và dược phẩm

2.3.4.1. Trong bảo quản thực phẩm

* Bố trí thí nghiệm

Bánh ngọt có chất lượng theo tiêu chuẩn TCVN 7046:2002 được cắt thành hình

chữ nhật kích thước 4x5 cm2. Bánh được đặt vào trong hộp với số lượng (6

miếng/hộp), sau đó đậy chặt nắp và bảo quản trong tủ mát ở 70C. Mẫu đối chứng được

tiến hành tương tự. Định kỳ mẫu được lấy ra, đánh giá chất lượng cảm quan và các chỉ

tiêu vi sinh vật.

* Chỉ tiêu vi sinh vật:

Tổng vi khuẩn hiếu khí, tổng số nấm men, nấm mốc, vi khuẩn E.coli và vi

khuẩn B. cereus được thực hiện tại Viện tiêu chuẩn đo lường chất lượng.

2.3.4.2. Trong bảo quản dược phẩm

Viên nén B1 được đựng trong lọ kháng khuẩn và lọ đối chứng (không có phụ

gia kháng khuẩn) và bảo quản ở điều kiện cấp tốc (nhiệt độ 400C ± 20C, độ ẩm tương

đối 75% ± 5%) trong thời gian 6 tháng.

Định kỳ mẫu được lấy ra phân tích các chỉ tiêu:

- Cảm quan

- Định tính

- Độ hòa tan

- Độ rã

- Hàm lượng thiamin nitrat

- Tạp chất

theo Dược điển Việt Nam IV.

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Nghiên cứu chế tạo vật liệu kháng khuẩn

3.1.1. Khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa anhydrit benzoic

3.1.1.1. Hình thái học bề mặt (SEM)

Kết quả ảnh SEM của các mẫu màng PE không và có chứa anhydrit benzoic

được trình bày trong hình 3.1.

PE PE-B1

PE-B2 PE-B3

Hình 3.1 Ảnh SEM của các màng PE không và có anhydrit benzoic

Qua ảnh SEM nhận thấy, anhydrit benzoic phân bố tương đối đồng đều, có khả

năng phân tán tốt vào nhựa nền PE.

3.1.1.2. Tính chất cơ lý

Độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của màng PE khi không có và có anhydrit

benzoic với hàm lượng khác nhau được trình bày trong bảng 3.1.

Bảng 3.1 Tính chất cơ lý của màng polyetylen có và không có anhydrit benzoic

Tính chất cơ lý TT Mẫu Độ bền kéo đứt (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%)

1 PE 34,7 1148

2 PE-B1 35,2 1371

3 PE-B2 36,8 1359

4 PE-B3 36,5 1364

Kết quả cho thấy, khi bổ sung phụ gia anhydrit benzoic, độ bền kéo đứt của các

mẫu màng tăng nhẹ, độ dãn dài khi đứt tăng khá mạnh, khoảng 19% so với màng đối

chứng không chứa phụ gia, tức là màng trở nên mềm dẻo hơn.

3.1.1.3. Tính chất nhiệt

Kết quả phân tích nhiệt trọng lượng (TGA) và nhiệt lượng quét vi sai (DSC)

của các mẫu nhựa có và không có anhydrit benzoic được trình bày trong bảng 3.2.

Bảng 3.2 Tính chất nhiệt của màng polyetylen có và không có bổ sung anhydrit

benzoic

DSC TGA

Độ mất khối TT Mẫu Nhiệt độ bắt đầu Nhiệt độ phân lượng cực đại Tm phân hủy ( 0C) hủy cực đại (0C) (%)

1 PE 260 482 138,8 98,22

2 PE-B1 266 478 140,3 98,02

3 PE-B2 265 480 139,5 97,89

4 PE-B3 262 476 142,8 97,32

Giai đoạn giảm khối lượng bắt từ nhiệt độ khoảng 260oC và kết thúc ở khoảng

490oC. Các mẫu có một pic thu nhiệt ở nhiệt độ khoảng 140oC ứng với nhiệt độ nóng

chảy (Tm) của polyme nền. Có thể thấy, phụ gia anhydrit benzoic ít làm thay đổi tính

chất nhiệt của màng PE.

3.1.1.4. Khả năng kháng khuẩn

* Môi trường thạch cải tiến

Hoạt tính kháng khuẩn của màng PE bổ sung anhydrit benzoic đối với các chủng

vi sinh vật kiểm định được trình bày trong bảng 3.3.

Bảng 3.3 Khả năng kháng khuẩn của các mẫu màng chứa anhydrit benzoic

Đường kính vòng kháng khuẩn (mm)

ATCC 13709

ATCC 43888

Màng Lipomyces.sp Aspergillus S.aureus E.coli O57:H7

505 oryzae 505

PE 0 0 0 0

PE-B1 0 0 0 0

PE-B2 9,67 6,00 11,21 11,72

PE-B3 13,00 9,34 14,32 14,93

Kết quả cho thấy, màng PE không có khả năng ức chế sự phát triển của các vi

sinh vật kiểm định thể hiện ở việc không xuất hiện vòng kháng khuẩn. Các mẫu

màng PE-B2 và PE-B3 đều có hoạt tính kháng khuẩn. Mẫu PE-B1 không có hoạt tính

kháng khuẩn đối với các vi sinh vật nghiên cứu. Có thể lượng tác nhân kháng khuẩn

khuếch tán từ màng ra môi trường nhỏ nhất không đủ để đạt được nồng độ ức chế tối

thiểu (MIC).

Đường kính vòng kháng khuẩn của các mẫu màng đều tăng theo hàm lượng phụ

gia. Điều này được hiểu là do lượng anhydrit benzoic khuếch tán từ màng ra môi

trường bị thủy phân thành axit benzoic tăng.

Kết quả xác định đường kính vòng kháng khuẩn bước đầu cũng cho thấy tác

động ức chế sự phát triển của màng PE-B lên vi khuẩn Gram dương (S.aureus) mạnh

hơn so với vi khuẩn Gram âm (E.coli). Với cùng một mẫu màng, đường kính vòng

kháng khuẩn đối với S.aureus lớn hơn so với E.coli. Nguyên nhân là do thành tế bào vi

khuẩn Gram âm phức tạp hơn, có cấu tạo nhiều lớp hơn so với thành tế bào của vi

khuẩn Gram dương. Do đó, quá trình khuếch tán của axit benzoic từ môi trường ngoài

vào bên trong tế bào vi khuẩn Gram âm gặp khó khăn hơn; đồng thời khoảng không

gian chu chất chứa các enzym có thể làm mất tác dụng của axit benzoic trước khi tác

dụng lên màng sinh chất của tế bào [92, 93]. Vì vậy, để ức chế được sự phát triển của

của vi khuẩn Gram âm cần nồng độ tác nhân kháng khuẩn cao hơn.

So sánh đường kính vòng kháng khuẩn khi thử nghiệm với nấm men, nấm mốc

với hai dòng vi khuẩn nhận thấy, màng PE có bổ sung anhydrite benzoic có hiệu quả

kháng nấm tốt hơn so với vi khuẩn. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với các giá trị MIC

(nồng độ ức chế tối thiểu) của axit benzoic đối với các loại nấm và vi khuẩn đã được

công bố trong tài liệu [94].

* Môi trường dịch thể

Kết quả đánh giá khả năng kháng khuẩn của các mẫu màng PE có và không có

(b) Môi trường MRS với chủng kiểm định

Staphylococcus aureus sau 24h, 370C

(a) Môi trường LB với chủng kiểm định E. coli sau 24h, 37oC

(d) Môi trường Hansen dịch thể với chủng kiểm

Aspergillus Oryzae sau 72h, 300C

định Lipomyces sau 48h, 300C

anhydrit benzoic được trình bày trong hình 3.2.

Hình 3.2 Khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa anhydrit benzoic với các

Ghi chú: (1) – PE, (8) – PE-B1, (2) – PE-B2, (7) – PE-B3

chủng vi sinh vật kiểm định

Kết quả hình 3.2(a, b, d) cho thấy sau 24 giờ lên men với chủng kiểm định E.

coli và S. aureus, sau 48 giờ lên men với chủng nấm men Lipomyces, các mẫu PE-B2,

PE-B3 đều có khả năng kháng các chủng này nên dịch trong như màu môi trường

(ĐC), mẫu PE, PE-B1 không có khả năng kháng nên dịch có màu đục cho sự phát triển

của các tế bào vi khuẩn cũng như nấm men.

Hình 3.2c cho thấy khả năng kháng nấm mốc Aspergillus Oryzae của các màng.

Sau 72 giờ nuôi cấy lắc mẫu PE-B2, PE-B3 có khả năng kháng nấm mốc nên dịch môi

trường vẫn trong không có bào tử mốc xuất hiện. Mẫu PE, PE-B1 không có khả năng

kháng mốc nên các bào tử mốc mọc dày đặc xoắn lọn bám chặt vào thành ống

pinicilin.

3.1.1.5. Thời hạn kháng khuẩn

Khả năng kháng khuẩn của các mẫu màng PE chứa anhydrit benzoic theo thời

gian được thể hiện trong bảng 3.4.

Bảng 3.4 Đường kính vòng kháng khuẩn của mẫu màng chứa anhydrit benzoic

sau quá trình oxy hóa nhiệt (mm)

PE-B2 PE-B3 Thời

E.coli Lipomyces

A. oryzae

S. aureus

A. oryzae

S. aureus

gian

(ngày)

6,00 11,21 11,72 13,00 9,34 14,32 14,93 0 9,67

5,89 11,02 11,56 12,43 9,11 13,89 14,56 2 9,63

5,46 10,52 11,04 11,86 8,74 12,24 13,84 4 8,92

5,21 10,16 10,67 10,34 7,21 10,49 11,21 6 8,65

Kết quả cho thấy khi tăng thời gian lão hóa nhiệt, các mẫu màng đều giảm khả

năng kháng khuẩn. Tuy nhiên sau thời gian 6 ngày lão hóa nhiệt, các mẫu màng vẫn

còn khả năng kháng khuẩn. Như vậy các mẫu này có thể duy trì khả năng kháng khuẩn

lên đến 24 tháng ở điều kiện thường.

3.1.2. Khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa nisin

3.1.2.1. Hình thái học bề mặt (SEM)

Hình thái học bề mặt của các mẫu màng không và có bổ sung nisin được trình

bày trong hình 3.3.

PE PE-Nisin

Hình 3.3 Ảnh SEM của mẫu màng PE không và có chứa nisin

Quan sát ảnh SEM thấy rằng nisin phân tán đồng đều trên nhựa nền.

3.1.2.2. Tính chất cơ lý

Kết quả đo tính chất cơ lý của mẫu nhựa không có và có nisin (với hàm lượng

khác nhau) được trình bày trong bảng 3.5.

Bảng 3.5 Tính chất cơ lý của mẫu thử nghiệm

STT Mẫu Độ bền kéo đứt (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%)

1 PE 36,7 1148

2 PE-N1 36,2 1141

3 PE-N2 36,0 1140

4 PE-N3 35,9 1140

Từ bảng 3.5, nhận thấy, đối với cả hai mẫu nhựa, khi đưa thêm nisin vào, các giá

trị độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt đều giảm nhẹ. Như vậy, nisin ít làm biến đổi

tính chất cơ lý của nhựa nền.

3.1.2.3. Tính chất nhiệt

Kết quả phân tích nhiệt của các mẫu nhựa đối chứng và chứa nisin được trình bày

trong bảng 3.6.

Bảng 3.6 Độ bền nhiệt của các mẫu màng

Độ mất khối lượng Nhiệt độ bắt đầu phân Nhiệt độ phân hủy cực Mẫu cực đại (%) hủy, Tb, ( 0C) đại, Tmax, (0C)

93,2 PE 260 482

93,3 259 481 PE-N1

93,5 260 482 PE-N2

94,0 259 481 PE-N3

Kết quả trong bảng 3.6 cho thấy, các mẫu đều thay đổi rất ít về tính chất nhiệt.

Theo kết quả nghiên cứu của Stela Maris Meister Meria và cộng sự [95], nhiệt độ

phân hủy của nisin là khoảng 290 – 300oC, khoảng nhiệt độ này trùng với khoảng nhiệt độ phân hủy của nhựa nên không quan sát được rõ ràng trên đường TGA.

3.1.2.4. Khả năng kháng khuẩn

Hoạt tính kháng khuẩn của màng PE bổ sung nisin đối với các chủng vi sinh vật

kiểm định được trình bày trong bảng 3.7.

Bảng 3.7 Khả năng kháng khuẩn của các mẫu màng chứa nisin

Đường kính vòng kháng khuẩn (mm)

ATCC 13709

ATCC 43888

Màng Lipomyces.sp Aspergillus S.aureus E.coli O57:H7

505 oryzae 505

PE 0 0 0 0

PE-N1 0 0 0 0

PE-N2 0 0 0 0

PE-N3 Vòng mờ 0 0 0

Kết quả cho thấy trong môi trường bán thạch, các màng LDPE chứa nisin

không có hoạt tính kháng khuẩn với các chủng S.aureus, E.coli, Lipomyces,

Aspergillus oryzae, chỉ có màng PE-N3 là thể hiện hoạt tính kháng khuẩn yếu với

chủng S.aureus.

Thí nghiệm đánh giá khả năng kháng khuẩn của màng đối với các chủng vi

khuẩn, nấm men và nấm mốc trên trong môi trường dịch thể cũng được tiến hành. Kết

quả được trình bày trong hình 3.4.

(a) Môi trường LB với chủng kiểm định E. coli sau 24h, 370C (b) Môi trường MRS với chủng kiểm định Staphylococcus aureus sau 24h, 370C

(c) Môi trường Czapeck với chủng kiểm định Aspergillus Oryzae sau 72h, 300C (d) Môi trường Hansen dịch thể với chủng kiểm định Lipomyces sau 48h, 300C

Hình 3.4 Khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa nisin với các chủng vi sinh vật

kiểm định

Ghi chú: (1)–PE, (11) – PE-N1, (5) – PE-N2, (9) – PE-N3

Kết quả cho thấy trong môi trường dịch thể các mẫu màng PE chứa nisin cũng có

hoạt tính kháng S. aureus rất yếu, khả năng kháng khuẩn tăng khi tăng nồng độ nisin

trong màng, không có khả năng kháng E. Coli, Lipomyces. Trong thử nghiệm với nấm

mốc thấy rằng các lọ penicilin đều xuất hiện các bào tử nấm mốc dày đặc, bám chặt

vào thành ống.

Khả năng ức chế các chủng vi sinh vật thấp có thể do sự giảm hoạt tính của nisin.

Quá trình đùn thổi màng được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 1700C, trong khi theo Ku

K. [96] nisin bền ở 1000C với sự có mặt của nước. Vì thế ở nhiệt độ gia công, cùng với

thời gian gia nhiệt dài, nisin đã bị phân hủy nên bị giảm hoạt tính. Do khả năng kháng

khuẩn kém khi kết hợp nisin vào màng PE, vì thế thời hạn kháng khuẩn của các màng

chứa nisin đã không được nghiên cứu.

3.1.3. Khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa zeolit bạc

3.1.3.1. Nghiên cứu chế tạo Ag-zeolit

a. Ảnh hưởng của các yếu tố tới hàm lượng bạc trên zeolit bạc

* Ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc

Kết quả phân tích hàm lượng bạc trên zeolit sau những khoảng thời gian tiếp

xúc khác nhau được trình bày trong bảng 3.8.

Bảng 3.8 Hàm lượng bạc trên zeolit sau những khoảng thời gian tiếp xúc khác

nhau

Thời gian (giờ) 1 2 3 5 7 10

Hàm lượng bạc 0,055 0,081 0,095 0,111 0,120 0,121 (g Ag/ g zeolit)

Kết quả bảng 3.8 cho thấy, khi thời gian tiếp xúc tăng, dung lượng trao đổi ion

Ag+ với zeolit tăng. Tuy nhiên sau 7 giờ dung lượng trao đổi ion Ag+ tăng lên không

đáng kể. Như vậy có thể kết luận sau 7 giờ, quá trình trao đổi ion đã gần đạt tới trạng

thái cân bằng. Và thời gian tiếp xúc 7 giờ được chọn để thực hiện các nghiên cứu tiếp

theo.

* Ảnh hưởng của kích thước hạt

Ảnh hưởng của kích thước hạt zeolit tới hàm lượng bạc trên zeolit được trình

bày trong bảng 3.9.

Bảng 3.9 Hàm lượng bạc của các mẫu zeolit có kích thước khác nhau

5 – 8 Kích thước hạt (µm) 3 – 5 8 – 12 12 – 20

Hàm lượng bạc (g Ag/ g zeolit) 0,112 0,120 0,109 0,099

Kích thước hạt có ảnh hưởng đến khả năng trao đổi ion của zeolit. Kích thước hạt

nhỏ làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hạt và dung dịch, dẫn tới làm tăng dung lượng

trao đổi ion. Tuy nhiên, hạt zeolit có kích thước khác nhau sẽ có những khác nhau về

cấu trúc mao quản, diện tích bề mặt.

Kết quả trong bảng 3.9 cho thấy, mẫu zeolit có kích thước hạt 5 – 8 µm có hàm

lượng bạc cao nhất 0,120 g/g. Do đó, kích thước hạt 5 – 8 µm được chọn cho nghiên

cứu tiếp theo.

* Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch AgNO3

Để tìm điều kiện tối ưu về nồng độ của dung dịch AgNO3, zeolit được trao đổi

ion trực tiếp với dung dịch AgNO3 ở các nồng độ 0,05; 0,07; 0,09; 0,12 mol/lít. Biến

thiên hàm lượng bạc trên zeolit theo nồng độ AgNO3 được thể hiện trên hình 3.5.

Hình 3. 5 Ảnh hưởng của ở các nồng độ dung dịch AgNO3 khác nhau đến hàm lượng

bạc zeolit

Từ hình 3.5 nhận thấy, khi nồng độ dung dịch AgNO3 tăng từ 0,05 lên 0,09

mol/lít, hàm lượng bạc trên zeolit tăng từ 0,110 đến 0,135 g/g. Khi nồng độ AgNO3

tăng lên 0,12 mol/lít, hàm lượng bạc chỉ tăng nhẹ lên 0,140 g/g. Điều này chứng tỏ tại

nồng độ 0,09 mol/lít, zeolit đã gần đạt tới dung lượng trao đổi ion lớn nhất. Tuy nhiên,

trong thực tế, nhằm đưa lượng bạc lên zeolit là lớn nhất nên nồng độ AgNO3 0,12

mol/lít vẫn được chọn. Sau mỗi lần trao đổi ion, xác định lại nồng độ AgNO3 còn lại,

bổ sung thêm lượng AgNO3 cho đủ thì có thể đảm bảo dung lượng trao đổi luôn lớn

nhất và tận dụng được nguồn muối bạc còn dư.

* Đặc trưng lý hóa của zeolit bạc

- Hình thái học bề mặt (SEM):

Hình thái học bề mặt của mẫu zeolit trước và sau khi trao đổi bạc được thể hiện

trong hình 3.6.

Zeolit Zeolit bạc

Hình 3.6 Ảnh SEM của zeolit ban đầu và zeolit đã trao đổi bạc

Kết quả cho thấy khi trao đổi bạc hình thái học bề mặt của zeolit đã thay đổi.

Zeolit ban đầu có bề mặt tương đối mịn, sau khi trao đổi bạc quan sát được hình ảnh

các hạt bạc bám trên bề mặt zeolit.

3.1.3.2. Tính chất của các màng PE chứa Ag-zeolit

* Tính chất cơ lý

Độ bền kéo đứt và độ dãn dài khi đứt của các mẫu màng được trình bày trong

bảng 3.10.

Bảng 3.10 Tính chất cơ lý của màng polyetylen có và không có bổ sung zeolit bạc

Tính chất cơ lý

TT Mẫu

Độ bền kéo đứt (MPa) Độ dãn dài khi đứt (%)

1 PE 1210 37,0

2 PE-Z1 1291 33,9

3 PE-Z2 1263 34,7

4 PE-Z3 1146 34,7

Kết quả cho thấy, khi bổ sung phụ gia zeolit bạc, độ bền kéo đứt và độ dãn dài

khi đứt của các mẫu đều không thay đổi nhiều so với màng PE ban đầu.

* Nhiệt lượng quét vi sai (DSC) và phân tích nhiệt trọng lượng (TGA)

Giản đồ DSC của các mẫu màng PE chứa zeolit bạc được thể hiện trên hình 3.7.

Hình 3. 7 Giản đồ nhiệt lượng quét vi sai (DSC)

Nhận thấy, giản đồ của các mẫu đều có hình dạng giống nhau, với chỉ một pic ở

nhiệt độ khoảng 135oC ứng với nhiệt độ nóng chảy (Tm) của polyme (nhiệt độ cụ thể

của từng mẫu được liệt kê trong bảng 3.11). So sánh Tm của từng mẫu nhận thấy sự có

mặt của zeolit bạc không ảnh hưởng đến nhiệt độ nóng chảy của polyme nền. Sự khác

biệt chỉ quan sát được khi so sánh ΔH của từng mẫu. Cụ thể, giá trị ΔH tăng theo hàm

lượng zeolit bạc trong màng. Có thể do zeolit bạc có nhiệt dung riêng lớn hơn so với

LDPE nên khi tăng nhiệt độ của màng chứa zeolit bạc cần nhiều năng lượng hơn.

Bảng 3.11 trình bày kết quả thu được từ giản đồ TGA của các mẫu màng.

Bảng 3.11 Tính chất nhiệt của màng polyetylen có và không có bổ sung zeolit bạc

Tính chất nhiệt

STT Mẫu TGA DSC

Nhiệt độ phân hủy Độ mất khối lượng ΔH Tm (oC) cực đại (%) (J/g) cực đại, Tmax (0C)

PE 482,0 99,0 1 135,3 172,3

PE-Z1 482,4 98,3 2 134,8 182,2

PE-Z2 483,1 97,5 3 134,2 193,8

PE-Z3 482,1 96,8 4 136,1 206,1

Giản đồ TGA của các mẫu cũng có hình dạng hoàn toàn giống nhau, đều chỉ có

một giai đoạn giảm khối lượng duy nhất từ nhiệt độ khoảng 400oC và kết thúc ở

khoảng 500oC.

Như vậy, kết quả nghiên cứu cho thấy, các tính chất nhiệt của màng PE ít thay

đổi khi bổ sung thêm zeolit bạc. Kết quả này cũng tương tự với công bố của nhóm tác

giả Pehlivan và cộng sự [45].

* Hình thái học bề mặt

Ảnh SEM của các mẫu màng được trình bày trên hình 3.8.

(b) (d)

Hình 3.8 Ảnh SEM của các màng PE (a), PE-Z1 (b), PE-Z2 (c), PE-Z3 (d)

Quan sát ảnh SEM nhận thấy, các mẫu màng có bổ sung zeolit bạc với hàm

lượng 0,5 và 2 % không xuất hiện tình trạng co cụm. Điều này chứng tỏ zeolit bạc

phân tán tốt vào nhựa nền PE. Khi hàm lượng zeolit bạc tăng lên đến 3%, đã xuất hiện

tình trạng co cụm của các hạt zeolit bạc trên bề mặt màng.

* Hàm lượng nguyên tố

Phổ EDX của mẫu PE-Z2 được trình bày trên hình 3.9.

Hình 3.9 Phổ EDX của mẫu PE-Z2

Kết quả cho thấy ngoài các pic đặc trưng cho nguyên tố C của polyme nền, Na,

Al và Si của zeolit còn xuất hiện pic đặc trưng của Ag với hàm lượng phần trăm khối

lượng là 0,23%. Tương tự, hàm lượng Ag của các mẫu PE-Z1 và PE-Z3 được xác định

bằng phổ EDX lần lượt là 0,10 và 0,35%. Theo kết quả nghiên cứu [97], khi tổng hợp

zeolit bạc theo phương pháp trao đổi ion và nung trong điều kiện khí trơ, bạc tồn tại ở

trạng thái kim loại trong các mao quản của zeolit với kích thước nano. Như vậy, kết

quả phổ EDX đã khẳng định được việc tổng hợp thành công zeolit bạc và đưa nó vào

màng LDPE.

3.1.3.3. Khả năng kháng khuẩn

* Môi trường thạch cải tiến

Hoạt tính kháng khuẩn của màng PE bổ sung zeolit bạc đối với các chủng vi

sinh vật kiểm định được trình bày trong bảng 3.12.

Bảng 3. 12 Khả năng kháng khuẩn của các mẫu màng chứa zeolit bạc

Đường kính vòngkháng khuẩn (mm)

ATCC 13709

ATCC 43888

Màng Lipomyces.sp Aspergillus S.aureus E.coli O57:H7

oryzae 505 505

PE 0 0 0 0

PE-Z1 11,24 13,67 vòng mờ 11,84

PE-Z2 15,33 17,45 14,21 16,72

PE-Z3 16,71 18,52 15,32 17,93

Các mẫu màng PE-Z1, PE-Z2 và PE-Z3 đều có hoạt tính kháng khuẩn với các

chủng vi sinh vật kiểm định.

So sánh đường kính vòng kháng khuẩn cho thấy với cùng một mẫu màng, đường

kính vòng kháng khuẩn đối với E.coli lớn hơn so với S.aureus hay nói cách khác tác

động ức chế sự phát triển của màng lên vi khuẩn Gram âm (E.coli) mạnh hơn so với vi

khuẩn Gram dương (S.aureus). Kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu trước đó của

Ngô Võ Kế Thành [85]. Kết quả cũng cho thấy màng PE chứa zeolit bạc có khả năng

kháng nấm men và nấm mốc tốt. Khả năng kháng khuẩn của các mẫu màng tăng khi

tăng hàm lượng zeolit bạc trong màng từ 0,5 đến 2%, tuy nhiên khi tăng đến 3% thì

tính kháng khuẩn lại tăng không nhiều. Điều này có thể do khi bổ sung 3% zeolit bạc

vào trong màng xuất hiện tình trạng co cụm nên làm hạn chế hoạt tính của chúng.

Khả năng kháng khuẩn của các mẫu màng chứa zeolit bạc trong môi trường

dịch thể được thể hiện trên hình 3.10.

(a) Môi trường LB với chủng kiểm định E. coli sau 24h, 370C (b) Môi trường MRS với chủng kiểm định Staphylococcus aureus sau 24h, 370C

(c) Môi trường Czapeck với chủng kiểm định Aspergillus Oryzae sau 72h, 300C (d) Môi trường Hansen dịch thể với chủng kiểm định Lipomyces sau 48h, 300C

Hình 3.10 Khả năng kháng khuẩn của màng PE chứa zeolit bạc với các chủng vi

sinh vật kiểm định.

Ghi chú: (1)–PE, (4) – PE-Z1, (12) – PE-Z2, (13) – PE-Z3

Như vậy trong môi trường dịch thể các mẫu màng chứa zeolit bạc cũng thể

hiện khả năng kháng khuẩn các chủng vi khuẩn cũng như nấm men, nấm mốc. Khi

tăng hàm lượng zeolit bạc trong màng thì khả năng kháng khuẩn tăng.

3.1.3.4. Thời hạn kháng khuẩn

Khả năng kháng khuẩn của các mẫu màng PE chứa zeolit bạc theo thời gian được

thể hiện trong bảng 3.13.

Bảng 3. 13 Đường kính vòng kháng khuẩn của mẫu màng chứa zeolit bạc sau quá

trình lão hóa nhiệt (mm)

PE-Z2 PE-Z3 Thời

E.coli Lipomyces

A. oryzae

oryzae

aureus

gian S. E.coli Lipomyces (ngày) aureus

0 15,33 17,45 14,21 16,72 16,71 18,52 15,32 17,93

2 15,02 17,34 14,00 16,64 16,34 17,84 15,27 17,56

4 14,45 16,85 13,58 15,91 15,42 17,46 14,58 16,93

6 13,98 15,47 12,82 15,06 15,08 16,24 13,02 15,48

Tương tự như màng chứa anhydrit benzoic, khi tăng thời gian oxy hóa mẫu thì

các mẫu màng khả năng kháng khuẩn đều giảm. Sau 6 ngày oxy hóa mẫu, các mẫu các

mẫu màng chứa zeolit bạc này vẫn còn khả năng kháng khuẩn. Như vậy các mẫu này

có khả năng kháng khuẩn lên đến 24 tháng ở điều kiện thường.

3.2. Quy trình công nghệ chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn

Đơn phối liệu cho quá trình trộn hợp tạo hạt nhựa kháng khuẩn được tổng hợp trong

bảng 3.14.

STT Nguyên liệu CT1 CT2 CT3 CT4

1 LLDPE (MFI = 21) 39,5 32 55,3 44,8

2 LDPE (MFI = 4) 39,5 32 23,7 19,2

3 Zeolit-Ag 20 35 20 35

4 Phụ gia trợ gia công 1 1 1 1

Tổng 100 100 100 100

Bảng 3.14 Đơn phối liệu (phần khối lượng) cho quá trình trộn hợp tạo hạt nhựa

kháng khuẩn

3.2.1. Xác lập công thức

Khả năng phân tán của phụ gia vào trong nhựa nền được đánh giá thông qua ảnh

SEM bề mặt cắt của các mẫu và được thể hiện trong hình 3.11

CT1 CT3

CT2 CT4

Hình 3.11 Ảnh SEM mặt cắt của các mẫu hạt nhựa kháng khuẩn

Quan sát ảnh SEM cho thấy ở các công thức CT1, CT3, CT4 phụ gia phân tán

đồng đều vào trong màng, trong khi CT2 thì phụ gia không được phân tán tốt, bị co

cụm. Điều này có thể giải thích khi tăng hàm lượng LLDPE sẽ làm giảm độ nhớt của

hỗn hợp nhựa mang tạo điều kiện thuận lợi cho việc phân tán của zeolit bạc vào hỗ

hợp nhựa mang.

Vì thế đã lựa chọn công thức 4 để đưa vào chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn.

3.2.2. Ảnh hưởng của thông số công nghệ

3.2.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ trộn

Để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ trộn đến tính chất của hạt nhựa kháng

khuẩn, nhiệt độ gia công tại các khoang nhiệt được thay đổi ở các khoang từ 2 đến 7.

Các mẫu hạt nhựa sau khi gia công được cán mỏng và xác định độ bền kéo đứt của vật

liệu. Kết quả ảnh hưởng nhiệt độ trộn đến độ bền kéo đứt của hạt nhựa gia công ở chế

độ nhiệt độ khác nhau được thể hiện ở bảng 3.15.

Bảng 3.15 Ảnh hưởng của nhiệt độ gia công đến cơ lý của vật liệu

Độ bền Nhiệt độ thí Đầu kéo đứt 1 2 3 4 5 6 7 nghiệm đùn (MPa)

Chế độ 1, oC 150 155 156 158 158 160 160 160 10,2

Chế độ 2, oC 157 160 165 165 175 175 175 175 13,4

Chế độ 3, oC 165 170 1170 170 180 180 180 180 11,3

Tốc độ nạp liệu: 200 vòng/phút

Tốc độ trục đùn chính: 300 vòng/phút

Tốc độ cắt hạt: 400 vòng/phút

Độ bền kéo đứt của hạt nhựa kháng khuẩn tăng khi nhiệt độ gia công từ nhiệt độ

theo chế độ gia công 1 lên chế độ gia công 2. Khi ta tiếp tục tăng nhiệt độ lên chế độ

gia công 3, giá trị độ bền kéo đứt giảm xuống. Do vậy, nhiệt độ thích hợp để gia công

chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn là theo chế độ gia công 2.

3.2.1.2. Ảnh hưởng của thời gian và tốc độ trộn

Để nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian đến tính chất của hạt nhựa, nhiệt độ được

chọn theo chế độ gia công 2. Kết quả nghiên cứu được thể hiện trong bảng 3.16 dưới

đây.

Bảng 3.16 Ảnh hưởng của thời gian và tốc độ trộn đến tính chất cơ lý

Thí nghiệm Độ bền kéo đứt (Mpa

Tốc độ trục vít 1:200 vòng/phút 9,3

Tốc độ trục vít 2: 300 vòng/phút 13,4

Tốc độ trục vít 3: 400 vòng/phút 10,5

Chế độ nạp liệu: Chế độ 2; Tốc độ nạp liệu: 200 vòng/phút; Tốc độ cắt hạt: 400

vòng/phút

Căn cứ theo bảng trên, lựa chọn tốc độ trục vít 300 vòng/phút.

Như vậy các thông số công nghệ tối ưu của quá trình trộn cắt hạt nhựa được trình

bày trong bảng 3.17.

Bảng 3.17 Thông số công nghệ quá trình trộn cắt hạt nhựa

1 2 3 4 5 6 7 Đầu đùn Nhiệt độ các

vùng (0C) 157 160 165 165 175 175 175 175

Tốc độ nạp liệu: 200 vòng/phút; Tốc độ trục vít: 300 vòng/phút

3.2.3. Tính chất sản phẩm hạt nhựa kháng khuẩn

Đã tiến hành sản xuất 200 kg hạt nhựa kháng khuẩn, lấy 5 mẫu bất kỳ trong quy

trình sản xuất để phân tích nhất lượng sản phẩm.

Một số thông số kỹ thuật của hạt nhựa được trình bày trong bảng 3.18.

Bảng 3.18 Thông số kỹ thuật của hạt nhựa kháng khuẩn

Đơn vị tính Phương pháp phân tích Chỉ tiêu

- Ngoại quan - Lần 1 Lần 2 Màu Màu nâu nâu Giá trị Lần 3 Màu nâu Lần 4 Màu nâu Lần 5 Màu nâu

35,0 35,2 35,1 35,0 34,9 %

g/cm3 ASTM D792 1,20 1,18 1,19 1,2 1,19

Pellet/g 60 60 60 61 62 -

< 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02 < 0,02 Hàm lượng phụ gia (zeolit bạc) Khối lượng riêng Kích thước hạt nhựa Độ ẩm %

> 350 > 350 > 350 > 350 > 350 Nhiệt độ phân hủy Khối lượng Phân tích nhiệt trọng lượng

1,5 – 8 1,5 – 8 1,5 – 8 1,5 – 8 % 1,5 – 8 Hàm lượng sử dụng trong sản phẩm

Kết quả đo cho thấy khối lượng riêng của hạt nhựa trộn phụ gia đã tăng lên so

với nhựa PE nguyên sinh. Điều này là do trọng lượng riêng của phụ gia cao hơn so với

nhựa PE. Kết quả cũng cho thấy hạt có kích thước khá đồng đều, độ ẩm đều <0,02%.

Độ ẩm này là lý tưởng để đưa vào gia công vật liệu nhằm hạn chế bóng khí trong sản

phẩm. Phân tích nhiệt trọng lượng (hình 3.12) cho thấy hạt nhựa trên 3500C mới bắt

đầu phân hủy. Như vậy độ bền nhiệt của hạt nhựa hoàn toàn đáp ứng được điều kiện

gia công.

Hình 3.122 Giản đồ TGA của mẫu hạt nhựa kháng khuẩn

Khả năng kháng khuẩn của các mẫu hạt nhựa cũng được đánh giá. Kết quả được

tổng hợp trong bảng 3.19.

Bảng 3. 19 Khả năng kháng khuẩn của mẫu hạt nhựa kháng khuẩn

Mẫu hạt nhựa kháng khuẩn Vi sinh vật Tiêu chuẩn HN1 HN2 HN3 HN4 HN5

Escherichia coli + + + + + TCVN

9064:2012 Staphylococcus aureus + + + + +

Lipomyces + + + + + Tham khảo

ASTM E2180 Aspergillus oryzae + + + + +

Ghi chú: (+): có khả năng kháng khuẩn

Kết quả cho thấy các mẫu hạt nhựa đều có khả năng kháng vi khuẩn, nấm men và

nấm mốc.

3.2.4. Quy trình chế tạo hộp đựng thực phẩm và lọ đựng dược phẩm

* Hộp đựng thực phẩm:

Các thông số kĩ thuật cơ bản của hộp đựng thực phẩm từ nhựa kháng khuẩn

được trình bày trong bảng 3.20.

Bảng 3. 20 Các thông số cơ bản của hộp đựng thực phẩm từ nhựa kháng khuẩn

TT Thông số Đơn vị Giá trị

1 - Chiều dài miệng hộp mm 169

2 - Chiều rộng miệng hộp mm 105

3 - Chiều dài đáy hộp mm 151

4 - Chiều rộng đáy hộp mm 96

5 - Chiều cao mm 38

6 - Độ dày thành mm 0,5

7 - Khối lượng thân hộp g 15,84

8 - Khối lượng nắp hộp g 9,92

Đơn phối liệu cho quá trình gia công chế tạo hộp đựng thực phẩm được trình bày

trong bảng 3.21

Bảng 3. 21 Đơn phối liệu chế tạo hộp đựng thực phẩm

STT Thành phần Phần khối lượng

1 2 97 2

3 Nhựa PP Hạt nhựa kháng khuẩn (zeolit bạc 35%) Phụ gia trợ gia công Tổng 1 100

Thông số kỹ thuật của quá trình ép phun tạo hộp đựng thực phẩm:

- Áp lực bơm (kg/cm2): 1244 – 1481 – 1945

- Vận tốc bơm nhựa (cm3/s): 207 – 272 – 324

- Tốc độ trục vít (rpm): 216

- Nhiệt độ gia công (0C): 185 – 197 – 212

- Thời gian 01 chu kỳ: 15s

*Lọ đựng dược phẩm:

Các thông số kĩ thuật cơ bản của lọ đựng dược phẩm từ nhựa kháng khuẩn được

trình bày trong bảng 3.22.

Bảng 3. 22 Các thông số cơ bản của lọ đựng dược phẩm từ nhựa kháng khuẩn

TT Thông số Đơn vị Giá trị

1 - Đường kính miệng lọ mm 38

2 - Chiều cao lọ mm 96

3 - Thể tích lọ ml 125

4 - Độ dày thành lọ mm 1

5 - Khối lượng thân lọ g 1,1

6 - Khối lượng nắp lọ g 20,4

7 - Khối lượng nút trong g 3,9

Đơn phối liệu cho quá trình gia công chế tạo lọ bảo quản dược phẩm được trình

bày trong bảng 3.23.

Bảng 3. 23 Đơn phối liệu chế tạo lọ bảo quản dược phẩm

Sản phẩm Thành phần Phần khối lượng

97 Nhựa HDPE Thân lọ và nút 2 Hạt nhựa kháng khuẩn (zeolit bạc 35%) trong 1 Phụ gia trợ gia công

100 Tổng

96 Nhựa HDPE

2 Hạt nhựa kháng khuẩn (zeolit bạc 35%)

1 Phụ gia trợ gia công Nắp lọ

1 Hạt màu trắng

100 Tổng

Thông số kỹ thuật của quá trình ép phun tạo nắp lọ:

- Áp lực bơm (kg/cm2): 879 – 1012 – 1321

- Vận tốc bơm nhựa (cm3/s): 189 – 195 – 213

- Tốc độ trục vít (rpm): 187

- Nhiệt độ gia công (0C): 180 – 197 – 212

- Thời gian 01 chu kỳ: 16s

Thông số kỹ thuật của quá trình thổi tạo thân và nắp lọ

- Thân lọ: Áp suất thổi (kg/cm2) : 15.

Thời gian thổi (s): 12.

- Nút trong: Áp suất thổi (kg/cm2) : 13.

Thời gian thổi (s): 17.

3.3. Ứng dụng hộp (lọ) kháng khuẩn trong bảo quản thực phẩm và dược phẩm

3.3.1. Bảo quản thực phẩm

Khi vi sinh vật phát triển trên thực phẩm chúng sẽ chuyển hóa các chất làm

nguồn thức ăn của chúng dẫn đến thực phẩm bị hỏng, hoặc trong quá trình sinh trưởng

chúng sản sinh ra các độc tố làm nhiễm độc thực phẩm. Vì thế, chỉ tiêu vi sinh vật là

một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của thực phẩm, mức độ an

toàn của thực phẩm đối với người tiêu dùng. Chúng tôi lựa chọn các chỉ tiêu sau để

đánh giá: tổng vi sinh vật hiếu khí; tổng nấm men, nấm mốc; vi khuẩn E.coli và vi

khuẩn B.cereus. Kết quả phân tích được tổng hợp trong bảng 3.24.

Bảng 3.24. Chỉ tiêu vi sinh vật của các mẫu bánh theo thời gian bảo quản

QĐ Thời gian Mẫu 3 ngày 5 ngày 8 ngày 10 ngày 46/BYT Chỉ tiêu

- 1,1x102 1,0x102 5,3x102 ĐC Tổng số vi khuẩn 104 hiếu khí (CFU/g) 4,0x101 <4,0x101 6,0x101 3,2 x102 KK

- 0 0 0 ĐC 3 E.coli (CFU/g) 0 0 0 0 KK

- ĐC <1,0x101 <1,0x101 <1,0x101

B.cereus (CFU/g) 10 <1,0x10 KK <1,0x101 <1,0x101 <1,0x101

- ĐC 6,0x101 7,5x101 1,4x102 Tổng số nấm men 102 nấm mốc (CFU/g) KK <1,0x101 <4,0x101 <4,0x101 5,0x101

Kết quả cho thấy tổng số vi khuẩn hiếu khí ở cả hai mẫu tăng theo thời gian bảo

quản. Giá trị này ở mẫu kháng khuẩn tăng chậm hơn so với mẫu đối chứng.

Kết quả phân tích cũng cho thấy không phát hiện vi khuẩn E.coli, đồng thời vi

khuẩn B.cereus đều < 10 CFU/g trong cả hai mẫu bánh.

Về chỉ tiêu tổng số nấm men, nấm mốc thì thu được kết quả giống như tổng số

vi khuẩn hiếu khí. Tăng thời gian bảo quản thì tổng số nấm men, nấm mốc tăng và ở

mẫu đối chứng lớn hơn ở mẫu kháng khuẩn tại thời điểm bất kỳ phân tích mẫu.

So sánh với tiêu chuẩn QĐ 46/BYT của Bộ Y tế về “quy định giới hạn tối đa ô

nhiễm sinh học và hóa học trong thực phẩm” thấy rằng, các chỉ tiêu vi sinh vật đều

nằm trong giới hạn cho phép sau 8 ngày bảo quản đối với mẫu đối chứng và sau 10

ngày bảo quản đối với mẫu kháng khuẩn.

Tuy trong thời gian nghiên cứu các mẫu vẫn đảm bảo về yêu cầu vi sinh vật,

nhưng giá trị cảm quan cũng quan trọng. Kết hợp cả hai yếu tố trên thấy rằng, mẫu

bánh đối chứng dùng tốt nhất sau 3 ngày bảo quản, và mẫu bánh bảo quản bằng hộp

kháng khuẩn dùng tốt nhất sau 8 ngày bảo quản.

3.3.2. Bảo quản dược phẩm

Vitamin B1 là một trong những vitamin dễ bị hỏng bởi các điều kiện môi

trường nhất. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của thuốc bao gồm: nhiệt độ, độ

ẩm, oxy hóa, ánh sáng, độ axit kiềm.... Theo nguyên tắc thực hành tốt bảo quản thuốc

(GSP) của Bộ Y Tế điều kiện bảo quản bình thường là nhiệt độ từ 15 đến 250C và độ

ẩm tương đối không vượt quá 70%. Trong khi đó, Việt Nam là nước khí hậu nhiệt đới

gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều, bức xạ mặt trời lớn, > 199 ngày/năm và 20 giờ/ngày có

nhiệt độ > 200C và độ ẩm tương đối > 80%, vì thế 55% thời gian trong năm là điều

kiện tốt cho vi nấm và vi khuẩn phát triển gây khó khăn cho công tác bảo quản. Thuốc

nếu bảo quản không tốt, không đúng rất dễ bị hư hỏng trong quá trình tồn trữ, lưu

thông và sử dụng, điều này không chỉ gây thiệt hại về mặt kinh tế mà quan trọng hơn

là có thể gây nguy hại cho tính mạng, sức khỏe của người dùng. Vì thế đã đã đánh giá

hiệu quả bảo quản thuốc của bao bì kháng khuẩn so với bao bì bình thường hiện nay.

Các kết quả được tổng hợp trong bảng 3.25.

Thuốc đựng trong lọ đối chứng sau 4 tháng bảo quản ở điều kiện lão hóa cấp

tốc đã không đảm bảo chất lượng theo Dược điển Việt Nam IV, thuốc đựng trong lọ

kháng khuẩn sau 8 tháng các chỉ tiêu chất lượng gần như không đổi.

Bảng 3.25. Chất lượng thuốc theo thời gian bảo quản (khi mở nắp)

Đối chứng Lọ kháng khuẩn Tiêu Chỉ tiêu Yêu cầu chuẩn 0 tháng 2 tháng 4 tháng 6 tháng 8 tháng 2 tháng 4 tháng 6 tháng 8 tháng

- Viên màu đồng đều Màu DĐV Đạt Đạt Đạt Đạt ngả Cảm quan - Viên không bị gãy vỡ, bở vụn Đạt Đạt Đạt Đạt N IV trong quá trình bảo quản vàng

DĐV Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Độ hòa tan Phải đạt theo quy định Đạt Đạt Đạt N IV

Thời gian rã không được quá 15 DĐV Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Độ rã N IV phút

DĐV Hl thiamin 90 – 110% 100 98 95 87 85 99 102 97 96 N IV mononitrat

Không có pic tạp nào có diện tích

lớn hơn pic chính trên sắc ký đồ DĐV Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt

của dung dịch N IV

đối chiếu ( 1 ,0 %).

Tạp chất Tổng diện tích của các pic tạp

không được lớn hơn 1,5 DĐV Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt Đạt

lần pic chính trên sắc ký đồ của N IV

dung dịch đối chiếu (1,5 %).

KẾT LUẬN

1. Đã xây dựng công thức và chế tạo mẫu màng LDPE chứa các phụ gia kháng

khuẩn anhydrit benzoic, nisin, zeolit bạc. Đã đánh giá khả năng kháng khuẩn của các

mẫu màng với các chủng vi sinh vật kiểm định S.aureus, E.coli O157:H7, Lipomyces

và Aspergillus oryzae. Do quá trình đùn thổi màng được thực hiện ở nhiệt độ khoảng

170oC nên nisin bị phân hủy nên không phù hợp để chế tạo màng kháng khuẩn với

phương pháp gia công trên. Trong số hai phụ gia zeolit bạc và anhydrit benzoic thì

zeolit bạc có khả năng kháng khuẩn tốt hơn, phổ kháng khuẩn rộng hơn và thời gian

kháng khuẩn dài hơn nên đã chọn zeolit-Ag để chế tạo vật liệu.

2. Đã xác định điều kiện công nghệ chế tạo hạt nhựa kháng khuẩn: Chế độ 2:

Tốc độ nạp liệu: 200 vòng/phút; Tốc độ trục đùn chính: 300 vòng/phút; Tốc độ cắt hạt:

400 vòng/phút.

3. Đã ứng dụng hộp kháng khuẩn trong bảo quản bánh ngọt: Thời gian bảo quản

bánh bằng hộp kháng khuẩn là 8 ngày, hộp đối chứng 3 ngày. Đã ứng dụng lọ kháng

khuẩn trong bảo quản thuốc vitamin B1: sử dụng lọ kháng khuẩn kéo dài thời gian bảo

quản gấp đôi so với lọ đối chứng.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Robertson, G. L. (2006), Food packaging: principles and practice, CRC Press,

Taylor&Francis Group, LLC, Bocva Raton, FL, ix, 676.

[2]. Han, J. H. (2005). "Antimicrobial packaging systems", Innovations in Food

Packaging, J. H. Han, ed., Elsevier/Academic Press, Amsterdam, London, 517.

[3]. Suppakul, P. (2004). "Study of antimicrobial polymeric packaging films

containing basil extracts." Ph.D. dissertation, Victoria University of

Technology, Melbourne.

[4]. Khan, G. M. (2001). "Controlled release oral dosage forms: Some recent

advances in matrix type drug delivery systems." The Sciences, 1(5), 350-354.

[5]. Kshirsagar, N. A. (2000). "Drug delivery systems." Indian Journal of

Pharmacology, 32, S54-S61.

[6]. Sidwell, J. (2007). "Chemical migration from multi-layer packaging into food."

Chemical migration and food contact materials, K. Barnes, R. Sinclair, and D.

H. Watson, eds., Crc; Woodhead, Boca Raton, Fla.; Cambridge, xvi, 464.

[7]. Lück, E., and Jager, M. (1997). Antimicrobial food additives: characteristics,

uses, effects, Springer, Berlin ; New York, xxv, 260.

[8]. Devidson, P. M., and Zivanovic, S. (2003). "The use of natural antimicrobials."

Food Preservation Techniques, P. Zeuthen and L. Bøgh-Sørensen, eds.,

Woodhead Pub., Cambridge, 581.

[9]. Minakshi De, A. K. D. A. B. B. (1999). "Antimicrobial screening of some

indian spices", Phytotherapy Research, 13(7), 616-618.

[10]. Chaisawadi, S., Thongbute, D., Methawiriyasilp, W., Pitakworarat, N.,

Chaisawadi, A., Jaturonrasamee, K., Khemkhaw, J., and Tanuthumchareon, W.

(2005). "Preliminary study of antimicrobial activities on medicinal herbs of thai

food ingredients", WOCMAP III - Thailand, J. Bernáth, E. Németh, L. E.

Craker, and Z. E. Gardner, eds., ISHS Acta Horticulturae 675, Chiang Mai,

Thailand, 111-114.

[11]. Bertelli, D., Plessi, M., and Miglietta, F. (2003). "Effect of microwaves on

volatile compounds in origanum." Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie,

36(6), 555-560.

[12]. Ultee, A., and Smid, E. J. (2001). "Influence of carvacrol on growth and toxin

production by Bacillus cereus." International Journal of Food Microbiology,

64(3), 373-378

[13]. Devidson, P. M., and Zivanovic, S., "The use of natural antimicrobials", Food

Preservation Techniques, P. Zeuthen and L. Bogh-Sorensen, eds., Woodhead

Pub., Cambridge. 581, 2003.

[14]. Lou Y. and Yousef, A.E., “Characteristics of Listeria monocytogenes

importaint to food processors”, Ryser, Elliot T. and Marth, Elmer H, Listeria,

Listeriosis, and Foof Safety, 2nd ed., Marcel Dekker, Inc., New York, NY, pp.

131-205,1999.

[15]. Kasrazadeh, M. and Genigeorgis, C., “Potential growth and control of

Escherichia coli 0157:H7 in soft hispanic type cheese”, International Journal of

Food Science, 25, p. 289-300,1995.

[16]. Hwang, C.A. and Beachaut. L.R., "Efficacy of a lactic acid/sodium benzoate

wash solution in reducing bacterial contamination of raw chicken”, International

Journal of Food Microbiology, 27, p. 91-98,1995.

[17]. Han JH, Floros JD., “Casting antimicrobial packaging films and measuring

their physical properties and antimicrobial activity”, J Plastic Film Sheeting, 13

(4), p. 287-298, 1997.

[18]. Weng YM, Chen MJ, Chen W., “Antimicrobial food packaging materials from

poly(ethylene-comethacrylic acid)”. Lebensm. Wiss. Technol., 32(4), p. 191 -

195, 1999.

[19]. Ouattara B, Simard RE, Piette G, Begin A, Holley RA., “Inhibition of surface

spoilage bacteria in processed meats by application of antimicrobial films

prepared with chitosan”. Int J Food Microbiol, 62(1-2), p. 139 – 148, 2000a.

[20]. Ouattara B, Simard RE, Piette G, Begin A, Holley RA., “Diffusion of acetic

and propionic acids from chitosan-based antimicrobial packaging films”. J

Food Sci, 65 (5), p. 768-773, 2000b.

[21]. Weng YM, Hotchkiss J H., “Anhydrides as antimycotic agents added to

polyethylene films for food packaging”. Packag. Technol. Sci., 6(3), p.123-128,

1993.

[22]. Huang LJ, Huang CH, Weng YM., “Using antimicrobial polyethylene films and

minimal microwave heating to control the microbial growth of tilapia fillets

during cold storage”. Food Sci Taiwan, 24(2), p. 263 – 268, 1997.

[23]. Dobias J, Chudackova K, Voldrich M, Marek M., “Properties of polyethylene

films with incorporated benzoic anhydride and/or ethyl and propyl esters of 4-

hydroxybenzoic acid and their suitability for food packaging”. Food Add

Contamin, 17(12), p. 1047 – 1053, 2000.

[24]. Parada JL, Caron CR, Medeiros ABP, Soccol CR, “Bacteriocins from lactic

acid bacteria: purification, properties and use as biopreservatives”, Braz arch

biol technol, 50(3), p. 521-542, 2007.

[25]. Sánchez-Barrena MJ, Martínez-Ripoll M, Gálvez A, Valdivia E, Maqueda M,

Cruz V, Albert A., “Structure of bacteriocin AS-48: From soluble state to

membrane bound state”, J Mol Biol, 334, p. 541-549, 2003.

[26]. Nes IF, Diep DB, Holo H, “Bacteriocin diversity in Streptocuccusand

Enterococcus”, J Bacteriol, 189(4), p. 1189-1198, 2007.

[27]. Riley MA, Chavan MA, “Bacteriocins: Ecology and evolution”, Springer-

Verlag Berlin Heidelberg, 2007.

[28] Desriac F, Defer D, Bourgougnon N, Brillet B, Le Chevalier P, Fleury Y,

“Bacteriocin as weapons in the marine animal-associated bacteria warfare:

inventory and potential applications as an aquaculture probiotic”, Mar Drugs,

2010.

[29]. Bower. C.K. McGuire, J. and Daeschel. M.A., “Suppression of Listeria

monocytogenes colonization following adsorption of nisin onto silica surfaces”,

Applied and Enviromental Microbiology, p. 992-997. March 1995.

[30]. Ming. Xintain. Weber, George H., Ayres, James W. and Sandine , William E.,

“Bacteriocins applied to food packaging materials to inhibit Listeria

monocytogenes on meats”, Journal of Food Science , 62(2) , p. 413-415,1997.

[31]. Padgett. T. Han. I.Y. and Dawson. P.L., "Incorporation of food-grade

antimicrobial compounds into biodegradable packaging films", Journal of Food

Protection. 61(10): 1330-1335 ,1998.

[32]. Wells. J.M., Liao, C.H., and Hotchkiss. A.T., 'In vitro inhibition of soft-rotting

bacteria by EDTA and nisin and in vitro respone on inoculation of fresh cut

carrots”, Plant Dis., 82, p. 491-495,1998.

[33]. Boziaris. I.S. and Adams, M.R., “Effect of chelators and nisin produced in situ

on inhibition and inactivation of gram negatives’’, International Journal of

Food Microbiology, 53, p. 105-113,1999.

[34]. Coma V., Sebti I., Pardon P., Deschamps A. and Pichavant F. H.

“Antimicrobial edible packaging based on cellulosic ethers, fatty acidsmand

nisin incorporation to inhibit Listeria innocua and Staphylococcus aureus”. J.

Food Prot., 64 (4), p. 470-475, 2001.

[35]. Janes, M. E., Kooshesh, S. and Johnson, M. G., “Control of Listeria

monocytogenes on the surface of refrigerated, ready to eat chiken coated with

edible zein film coatings containing nisin and / or calcium propionate”, J. Food

Sci., 67 (7), p. 2754-2757, 2002.

[36]. Ko, S., Janes, M. F. Hettiarachchy, N. S. and Jonhson, M. G., “Physical and

chemical properties of edible films containing nisin and their action against

Listeria monocytogenes”. J. Food Sci., 66 (7), p. 1006 – 1011, 2001.

[37]. Coma V., Sebti I., Pardon P., Deschamps A. and Pichavant F. H.

“Antimicrobial edible packaging based on cellulosic ethers, fatty acids and

nisin incorporation to inhibit Listeria innocua and Staphylococcus aureus”. J.

Food Prot., 64(4), p. 470 – 475, 2001.

[38]. Rodrigues ET, Han JH., “Antimicrobial wheyprotein films against spoilage and

pathogenic bacteria”. Proceedings of the IFT Annual Meeting; Dallas, Tex.;

June 10-14. Chicago, Ill.: Institute of Food Technologists, p 191, 2000.

[39]. Nguyễn Kim Thoa, “Nghiên cứu sinh tổng hợp nisin và ứng dụng trong màng

bảo quản hoa quả”, mã số KC02.TN05/11-15 thuộc Chương trình trọng điểm

cấp nhà nước KC02/11-15.

[40]. Brody, Aaron, “What’s active in active packaging,” Food Technology, 55(9), p.

104-106, 2001

[41]. Vermeiren L, Devlieguere F, Debevere J, “Effectiveness of some recent

antimicrobial packaging concepts”. Food Addit Contam, 19, p. 163-171, 2002.

[42]. Guidance for Industry, Bioavailability and Bioequivalence Studies for Orally

Administered Drug Products — General Considerations, U.S. Department of

Health and Human Services, Food and Drug Administration Center for Drug

Evaluation and Research (CDER), 2003.

[43]. L. Ferreira, A. M. Fonseca, G. Botelho, C. Almeida- Aguiar, I. C. Neves,

"Antimicrobial activity of faujasite zeolits doped with silver", Microporous and

Mesoporous Materials., 160, p. 126-132, 2012.

[44]. D. L. Boschetto, L. Lerin, R. Cansian, S. B. C. Pergher, M. Di Luccio,

"Preparation of antimicrobial activity of polyethylene composite films with

silver exchanged zeolit- Y", Chemical Engineering Journal, 204-206, 210-216,

2012.

[45]. H. Pehlivan, D. Balkose, S. Ulku, F. Tihminlioglu, "Characterization of pure

and silver exchanged natural zeolit filled polypropylene composite films",

Composites Science and Technology, 65, p. 2049-2058, 2005.

[46]. Brody, Aaron. Strupinsky, Eugene R. and Kline, Lauri R., “Antimicrobial

Packaging” in Active Packaging for Food Appilications, Technomic Publishing

Company. Inc., Lancaster, PA, p. 131-188, 2001.

[47]. AglON Technologies L.L.C., "Colorcon introduces No-Tox® AM inks and

coatings for food medical and pharmaceutical packaging applications”, Press

Release, November 2,2001.

[48]. Podhajny, Richard M., “No-Tox®AM™ inks and coatings,” Oral Presention,

Technology Presentation Series James Ford Bell Technology Center,

Minneapolis, MN, Fcrbruary 2002.

[49]. Cooksey, Kay, "Antimicrobial food packaging”, Food, Cosmetics and Drug

Packaging, p.133-137, July 2001.

[50]. Brody AL, Strupinsky ER, Kline, LR. Active packaging for food applications.

Lancaster:Technomic Publishing Co., Inc, p.218, 2001.

[51]. Renae F. McKinley, “Use of silver zeolit as an antimicrobial agent in packaging

film”, Master of Science, Michigan State University, 2003.

[52]. M. Rai, A. Yaday, A. Gade, “Silver nanoparticles as a new generation of

antimicrobial”, Biotechnol Adv, 27(1), p. 76–83, 2009.

[53]. Kyung-Hwan Cho, Jong-Eun Park, Tetsuya Osaka, Soo-Gil Park, “The study of

antimicrobial activity and preservative effects of nanosilver ingredient”,

Electrochimica Acta, 51(5), p. 956–960, 2005.

[54]. Han J. H, Floros J. D., “Casting antimicrobial packaging films and measuring

their physical properties and antimicrobial activity”. J Plast Film Sheet, 13, p.

287-298, 1997.

[55]. Luis Bastarrachea, Sumeet Dhawan. Shyam S. Sablani, "Engineering Properties

of Polymeric-Based Antimicrobial Films for Food Packaging", Food Eng. Rev.,

3, p. 79-93, 2011.

[56]. Robertson GL , “Food packaging: principles and practice. Marcel Dekker Inc,

New York, 1993.

[57]. Bastarrachea L, Dhawan S, Sablani S, Mah J, Kang D, Zhang J,Tang J,

“Biodegradable poly(butylene adipate-co-tere-phthalate) ﬁlm incorporated with

nisin:characterization and effectiveness against Listeria innocua”. J Food Sci,

75(4), p. 215–224, 2010.

[58]. Rooney. M., “Active Food Packaging”. Glasgow. UK: Blackie Academic and

Professional, 1995.

[59]. Smith. J.. Hoshino. J., & Abe. Y., “Interactive packaging involving sachet

technology. In M. L. Rooney, Acti e Food Packaging” p. 143 . Glasgow, UK:

Blackie Academic and Professional, 1995.

[60]. Paola Appendinia, Joseph H. Hotchkiss, “Review of antimicrobial food

packaging”, Innovative Food Science & Emerging Technologies, 3(2), p.113-

126, 2002.

[61]. Ishitani, T., “Active Packaging for food quality preservation in Japan”. In P.

Ackermann, M. Jaegerstaad. & T. Ohlsson. Foods and Packaging Materials -

Chemical Interactions, p. 177-188. Letchworth. UK: Royal Society of

Chemistry. (1995).

[62]. Appendini, P., & Hotchkiss, J., “Immobilization of lysozyme on food contact

polymers as potential antimicrobial ﬁlms”. Packaging Technology and Science,

10, p. 271-279, 1997.

[63]. Appendini, P., & Hotchkiss, J., “Antimicrobial activity of a 14-residue synthetic

peptide against foodborne microorganisms”. Journal of Food Protection, 63

(7), p. 889-893, 2000.

[64]. Devlieghere, F., Vermeiren, L., Jacobs, M., & Debevere, J. “The effectiveness

of hexamethylenetetramine-incorporated plastic for the active packaging of

foods”. Packaging Technology and Science, 13, p. 117-121, 2000.

[65]. Vojdani, F., & Torres, A., “Potassium sorbate permeability of methylcellulose

and hydroxypropyl methylcellulose multi-layer ﬁlms”. Journal of Food

Processing and Preseration, 13, p. 417-430, 1989.

[66]. Vojdani, F., & Torres, A., “Potassium sorbate permeability of methylcellulose

and hydroxypropyl methylcellulose coatings. Effects of fatty acids”. Journal of

Food Science, 55 (3) , p. 841-846, 1990.

[67]. Floros, J., Nielsen, P., & Farkas, J., “Advances in modiﬁed atmosphere and

active packaging with applications in the dairy industry”, Bulletin of the

International Dairy Federation No.346 Packaging of Milk products, p.22-28,

2000.

[68]. Han, J., & Floros, J., “Potassium sorbate diffusivity in American processed and

mozzarella cheeses”. Journal of Food Science, 63, p. 435-437, 1998a.

[69]. Han, J., & Floros, J. “Simulating diffusion model and determining diffusivity of

potassium sorbate through plastics to develop antimicrobial packaging ﬁlm”.

Journal of food Processing and Preservation, 22 (2), p. 107-122, 1998b.

[70]. Cooksey. K. “Utilization of antimicrobial packaging films for inhibition

ofselected microorganisms”. In S. Risch. Food Packaging: Testing Methods and

Applications pp. 17-25 . Washington D.C.: ACS, 2000.

[71]. Food Safety Consortium Newsletter, 10 (3), 2000.

[72]. Daeschel, M., & McGuire, J., “Bacteriocidal surfaces and articles with attached

bacteriocin”. US patent, 5, p. 451, 1995.

[73]. Wilhoit D., “Film and method for surface treatment of food-stuffs with

antimicrobial compositions ”, US Patent 5573797, 1996.

[74]. Ming, X., Weber, G., Ayres, J., & Sandine, W., “Bacteriocins applied to food

packaging materials to inhibit Listeria monocytogenes on meats”. Journal of

Food Science, 62 (2), p. 413-415, 1997.

[75]. Natrajan. N., & Sheldon, B., “Efficacy of nisin-coated polymer films to

inactivate Salmonella typhimurium on fresh broiler skin”. Journal of Food

Protection, 63(9), p. 1189-1196, 2000.

[76]. Weng, Y., Chen, M., & Chen, W., “Antimicrobial food packaging materials

from poly (ethylene-co-methacrylic) acid”. Lebensmittel Wiss and

Technologies, 32 (4), p. 191-195, 1999.

[77]. An. D., Kim, Y., Lee, S., Paik, H., & Lee, D., “Antimicrobial low density

polyethylene film coated with bacteriocins in binder medium”. Food Science

and Biotechnology. 9 (1), p. 14-20, 2000.

[78]. Wang, S., & Chio, S., R”eversible immobilization of chitinase via coupling to

reversible soluble polymer”. Enzyme and Microbial Technology, 22(7), p. 634-

640, 1998.

[79]. Abler, L., Klapes, N., Sheldon, B., & Klaenhammer, T., “Inactivation of food-

borne pathogens with magainin peptides”. Journal of Food Protection, 58 (4),

1995.

[80]. Appendini, P., & Hotchkiss, J., “Surface modification of poly(styrene) by the

attachment of an antimicrobial peptide”. Journal of Applied Polymer Science,

81, p. 609-616, 2001.

[81]. Cuq, B.. Gontard, N., & Guilbert, “Edible films and coatings as active layers”.

In M. L. Rooney, Active Food Packaging (p. 111-142) . Glasgow, UK: Blackie

Academic and Professional, 1995.

[82]. Cuq, B., Gontard, N., & Guilbert, S., “Edible ﬁlms and coatings as active

layers”. In M. L. Rooney, Active Food Packaging (pp. 111-142). Glasgow,

UK:Blackie Academic and Professional, 1995.

[83]. Pardini, S. “Method for imparting antimicrobial activity from acrylics”, US

Patent:4,708,870, 1987.

[84]. Trần Vĩnh Hoàng và nnk, "Nghiên cứu chế tạo và thử hoạt tính kháng khuấn

của dung dịch nano bạc sứ dụng chitosan làm chất khử/chất ổn định", Tạp chí

Khoa học và Công nghệ, 49(6), 2011.

[85]. Ngô Võ Kế Thành và nnk. "Nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của tấm vải

cotton ngâm trong dung dịch keo nano bạc", Tạp chí Phát triển K.H&CN,

12(3), 69-76, 2009.

[86]. Trần Thị Ngọc Dung. Nguyễn Hoài Châu, Đào Trọng Hiền, Nguyễn Thuý

Phượng, Ngô Quốc Bưu, Nguyễn Gia Tiên, "Nghiên cứu tác dụng của băng

nano bạc lên quá trình điều trị vết thương bỏng", Hội nghị khoa học Kỷ niệm 35

năm Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Tiểu ban: Môi trường và Năng

lượng, 208-213. Hà Nội 10/2010.

[87]. Hoàng Đình Hoà, Phan Thanh Tâm, Phạm Thị Thu Hiền. "Nghiên cứu hoạt tính

kháng khuấn của các chế phẩm từ tỏi (Allium Sativum) nhằm ứng dụng để bảo

quán thực phẩm", Hội nghị Khoa học lần thứ 20- Đại học Bách khoa Hà nội,

Phân ban: CN Sinh học-Thực phẩm, 120-125.

[88]. Nguyễn Ngọc Hạnh, Lê Ngọc Thạch, "Nghiên cứu thành phần hoá học và hoạt

tính kháng khuẩn của tinh dầu rau má (Centella asiatica (L.) Urban)", Tạp chí

Dược học, số 48 năm 51, 27-30, 12/2011.

[89]. Hà Lê Đan Thảo, Trương Ngọc Tuyền, Trần Cát Đông, Trần Thành Đạo, "Tổng

họp và kháo sát tác dụng kháng khuẩn của chavicol và dẫn chất liên quan”, Tạp

chí dược học, số 440 năm 52, 23-27, 12/2012.

[90]. Nguyễn Quang Huy, Nguyễn Thị Mai Duyên, "Nghiên cứu hoạt tính kháng

khuẩn sâu răng từ dịch chiết cây xoài", Tạp chí Dược học, sô 420 năm 51, 37-

42, 4/2011.

[91]. P. Michael Davidson, John N. Sofos and A. L. Branen, “Antimicrobials in

foods”, Third Edition, Taylor & Francis Group, p. 11 – 48, 2005.

[92]. Maria H. Borawska, Sylwia K. Czechowska, Renata Markiewicz, Jerzy Palka,

Renata Swislocka, Wlodzimiers Lewandowski, “Antimicrobial activity and

cytotoxicity of picolinic acid and selected picolinates as potential food

preservatives”, Polish Journal of Food and Nutrition Sciences, 58 (4), p. 415 –

418, 2008.

[93]. Barbana M. Lund, Tony C. Baird – Parker, Grahame W.gold., “The microbiological

safety and quality of food”, An Aspen Publication , 1, p. 185 – 186, 2006.

[94]. Stela Maris Meiter Meira, et. Al, “Starch – halloysite nanocomposites

containing nisin: Characterization and in soft cheese”, Food Science and

Technology, 68, p. 226 – 234, 2016.

[95]. Ku K1, Song KB., “Physical properties of nisin-incorporated gelatin and corn

zein films and antimicrobial activity against Listeria monocytogenes”. J

Microbiol Biotechnol, 17(3), p.520-523, 2007.

[96]. P. Lalueza, M. Monzón, M. Arruebo, Jesús Santamaria, “Bactericidal effects of

diferent silver-containing material”, 46(11), p. 2070–2076, 2011.

PHỤ LỤC

1. Một số hình ảnh thử hoạt tính kháng khuẩn trong môi trường thạch cải tiến

của các mẫu màng

Hình ảnh định tính hoạt tính kháng khuẩn Hình ảnh định tính hoạt tính kháng khuẩn

của màng trên môi trường Hansen với của màng trên môi trường LB với chủng

chủng kiểm định nấm men Lipomyces sau kiểm định Staphylococcus aureus sau 24h,

24h, 300C. 370C.

9 8

6 3 10 11

5 7

Hình ảnh định tính hoạt tính kháng khuẩn Hình ảnh định tính hoạt tính kháng khuẩn

của màng trên môi trường Czapeck với của màng trên môi trường LB với chủng

chủng kiểm định Aspergillus Oryzae sau kiểm định E. coli sau 24h, 370C

24h, 300C.

2. Một số hình ảnh trong quá trình bảo quản bánh

Ban đầu

3. Một số hình ảnh trong quá trình bảo quản thuốc

Ban đầu

Sau 2 tháng lão hóa cấp tốc

Sau 8 tháng lão hóa cấp tốc

nghiên cứu chế tạo nhựa kháng khuẩn ứng dụng làm vật liệu đựng thực phẩm và thuốc chữa bệnh

NGUYỄN THỊ LIÊN PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NHỰA KHÁNG KHUẨN ỨNG DỤNG LÀM

VẬT LIỆU ĐỰNG THỰC PHẨM VÀ THUỐC CHỮA BỆNH

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGUYỄN THỊ LIÊN PHƯƠNG

VẬT LIỆU ĐỰNG THỰC PHẨM VÀ THUỐC CHỮA BỆNH

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

2. Một số hình ảnh trong quá trình bảo quản bánh

3. Một số hình ảnh trong quá trình bảo quản thuốc

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok

nghiên cứu chế tạo nhựa kháng khuẩn ứng dụng làm vật liệu đựng thực phẩm và thuốc chữa bệnh

NGUYỄN THỊ LIÊN PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO NHỰA KHÁNG KHUẨN ỨNG DỤNG LÀM

VẬT LIỆU ĐỰNG THỰC PHẨM VÀ THUỐC CHỮA BỆNH

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGUYỄN THỊ LIÊN PHƯƠNG

VẬT LIỆU ĐỰNG THỰC PHẨM VÀ THUỐC CHỮA BỆNH

LUẬN ÁN THẠC SĨ KHOA HỌC

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

2. Một số hình ảnh trong quá trình bảo quản bánh

3. Một số hình ảnh trong quá trình bảo quản thuốc

Có thể bạn quan tâm

Tài liêu mới

AI tóm tắt

Giới thiệu tài liệu

Đối tượng sử dụng

Từ khoá chính

Nội dung tóm tắt

Giới thiệu

Về chúng tôi

Việc làm

Quảng cáo

Liên hệ

Chính sách

Thoả thuận sử dụng

Chính sách bảo mật

Chính sách hoàn tiền

DMCA

Hỗ trợ

Hướng dẫn sử dụng

Đăng ký tài khoản VIP

093 303 0098

support@tailieu.vn

Phương thức thanh toán

Theo dõi chúng tôi

Facebook

Youtube

TikTok