Tài liệu Nghiên cứu tạo màng bao thực phẩm từ chitosan và gelatin, ứng dụng bao gói chả cá chuồn

i LỜI CẢM ƠN Trải qua bốn năm học tập tại trường Đại Học Nha Trang, cho đến nay, em đã hoàn thành gần xong chương trình học và làm đề tài tốt nghiệp tại phòng thí nghiệm.Với sự biết ơn chân thành nhất, em xin gửi lời cảm ơn tới:  Ban giám hiệu Trường Đại học Nha Trang. Ban chủ nhiệm Khoa Chế Biến, cùng các quý thầy cô trong khoa đã giúp em hoàn thành khóa học của mình.  Thầy giáo Phạm Văn Đạt đã hướng dẫn, chỉ bảo em rất tận tình, và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu suốt những ngày tháng làm đề tài tốt nghiệp.  Các quý thầy cô quản lý phòng thí nghiệm đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em trong thời gian qua.  T.s. Nguyễn Văn Tường cùng các thầy giáo Khoa Cơ Khí, bộ môn Chế Tạo Máy đã giúp em thực hiện tốt yêu cầu của đề tài.  Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới bố mẹ đã nuôi dưỡng, động viên, và tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt khóa học cũng như với đề tài này. Nha Trang ngày 26/6/2011 Sinh viên Hoàng Thị Hồng ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH .............................................................................................iv DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. v LỜI MỞ ĐẦU .......................................................................................................1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................2 1.1. TỔNG QUAN VỀ CHITIN-CHITOSAN. ...........................................2 1.1.1. Giới thiệu chung về chitin – chitosan..........................................2 1.1.2. Tính chất của chitosan. ...............................................................3 1.1.3. Ứng dụng của chitosan ...............................................................5 1.2. TỔNG QUAN VỀ PHỤ LIỆU...........................................................10 1.2.1. Gelatin......................................................................................10 1.2.2. Kalisorbate. ..............................................................................13 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỦA MÀNG MỎNG CHITOSAN TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC..................................................15 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước..............................................15 1.3.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước..............................................18 1.4. Lý do kết hợp chitosan – gelatin. .......................................................20 1.5. Đặt vấn đề. ........................................................................................21 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.....................22 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU. ..........................................................22 2.1.1. Nguyên liệu chính. ..................................................................22 2.1.2. Nguyên phụ liệu ......................................................................22 2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU......................................................23 2.2.1. Thí nghiệm tạo màng. ...............................................................23 2.2.2. Xác định các chỉ tiêu cơ lý của màng........................................23 2.2.3. Xác định màu sắc màng bằng phương pháp cảm quan ..............24 2.2.4. Xác định độ mất nước bằng phương pháp cân...........................24 2.2.5. Xác định vi sinh vật. .................................................................24 2.2.6. Quy trình đề xuất. .....................................................................25 iii 2.2.7. Bố trí thí nghiệm.......................................................................28 2.2.8. Thử nghiệm bảo quản sản phẩm chả cá chuồn. .........................29 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................. 32 3.1. KẾT QUẢ XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIÊU CƠ LÝ CỦA CÁC LOẠI MÀNG THU ĐƯỢC...................................................................................32 3.1.1. Kết quả xác định độ giãn của màng...........................................33 3.1.2. Kết quả xác định ứng suất kéo của màng ..................................35 3.1.3. Kết quả xác định khả năng thấm nước của màng. .....................36 3.2. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT CẢM QUAN CỦA CÁC MÀNG........................................................................................................37 3.3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DÙNG MÀNG MỎNG TỐI ƯU BẢO QUẢN CHẢ CÁ CHUỒN. .........................................................................40 3.3.1. Kết quả xác định giá trị cảm quan của sản phẩm.......................41 3.3.2. Kết quả xác định độ mất nước của sản phẩm.............................42 3.3.3. Kết quả xác định vi sinh vật của mẫu khi bao gói bằng hai loại màng khác nhau. .........................................................................................42 3.4. TÍNH TOÁN SƠ BỘ GIÁ THÀNH MÀNG MỎNG. ........................44 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN ..................................................................46 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................48 PHỤ LỤC iv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 : Cấu trúc phân tử chitin............................................................................ 2 Hình1.2: Cấu trúc phân tử chitosan......................................................................... 3 Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn biến dạng dài của các loại màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung kalisorbate 0.1%....................................................................... 34 Hình 3.2: Biểu đồ biểu diễn ứng suất kéo của các loại màng chitosan phối trộn gelatin có bổ sung kalisorbate 0.1%....................................................................... 35 Hình 3.3: Biểu đồ biểu diễn độ thấm nước của các loại màng chitosan phối trộn tinh bột có bổ sung kalisorbate 0.1%. ........................................................................... 36 v DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Các chỉ tiêu chất lượng của chitosan nguyên liệu................................... 22 Bảng 2.2: Kí hiệu tên các màng. ............................................................................ 27 Bảng 3.1 : Kết quả đánh giá chất lượng cảm quan của màng sau thời gian bảo quản màng. .................................................................................................................... 37 Bảng 3.2 : Các thông số của màng mỏng tối ưu chọn được:................................... 39 Bảng 3.3 : Giá trị cảm quan của sản phẩm khi bao gói bằng hai loại màng khác nhau, bảo quản ở 0÷50C......................................................................................... 41 Bảng 3.4 : Độ mất nước của sản phẩm khi bao gói bằng hai loại màng khác nhau, bảo quản ở 0÷50C. ................................................................................................. 42 Bảng 3.5 : Kết quả xác định tổng số vi sinh vật hiếu khí của mẫu bảo quản bằng màng tối ưu và mẫu bảo quản bằng túi PE sau các thời điểm khác nhau ................ 42 Bảng 3.6 : Kết quả xác định E.Coli của mẫu bảo quản bằng màng tối ưu và mẫu bảo quản bằng túi PE sau các thời điểm khác nhau....................................................... 43 Bảng 3.7: Kết quả xác định Staphylococcus.aureus của mẫu bảo quản bằng màng tối ưu và mẫu bảo quản bằng túi PE sau các thời điểm khác nhau.......................... 43 Bảng 3.8: Đơn giá nguyên vật liệu dùng chế tạo màng. ......................................... 44 Bảng 3.9: Chi phí tạo 1 m2 màng mỏng tối ưu ....................................................... 45 1 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, màng nhựa PE, PP là các vật liệu được dùng phổ biến với số lượng lớn để bao gói thực phẩm. Tuy nhiên, dùng các vật liệu này có một số hạn chế là tổn thất chất dinh dưỡng của thực phẩm trong quá trình lạnh đông và bảo quản, hơn nữa do thời gian phân hủy kéo dài, xử lý khó khăn đồng thời gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy nghiên cứu màng chitosan có bổ sung phụ liệu để thay thế những loại bao bì trên là việc làm mang lại giá trị to lớn về mặt xã hội mặc dù giá trị kinh tế thì có thể chưa bằng các loại bao bì truyền thống, bên cạnh đó giúp gia tăng giá trị của phế liệu thủy sản. Hơn nữa, màng tạo ra mà chỉ gồm chitosan sẽ làm cho giá thành sản phẩm của màng cao sẽ làm hạn chế giá trị sử dụng của màng. Vì vậy, đề tài này sẽ nghiên cứu phối trộn chitosan và gelatin để tạo ra màng có giá thành rẻ hơn. Trước tình hình thực tế trên, em đã chọn đề tài “nghiên cứu tạo màng bao thực phẩm từ chitosan và gelatin, ứng dụng bao gói chả cá chuồn” và được sự hướng dẫn rất tận tình của thầy Phạm Văn Đạt giúp em hoàn thành đề tài này. Nội dung chính của đề tài: – Tìm hiểu về màng chitosan và màng mỏng chitosan – Xác định nồng độ chitosan và tỷ lệ chitosan/gelatin thích hợp để tạo – Xác định các đặc tính cơ lý và cảm quan của màng – Ứng dụng màng chitosan/gelatin để bao gói và bảo quản chả cá chuồn màng Mặc dù đã có nhiều cố gắng tìm hiểu, nghiên cứu nhưng do hiểu biết còn hạn chế, kinh nghiệm còn non kém nên đồ án cũng không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý của thầy cô và các bạn để đề tài thêm hoàn thiện. 2 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. TỔNG QUAN VỀ CHITIN-CHITOSAN. 1.1.1. Giới thiệu chung về chitin – chitosan.  Chitin. Chitin là một polysaccarit hữu cơ phổ biến trong tự nhiên chỉ sau cellulose, chúng được tạo ra trung bình 20g trong 1 năm/1m2 bề mặt trái đất. Chitin là thành phần quan trọng của vỏ giáp xác, chiếm khoảng 14-35% trọng lượng khô của vỏ giáp xác. Hình 1.1 : Cấu trúc phân tử Chitin Trong thế giới động vật, chitin là thành phần cấu trúc quan trọng của lông, da, trong vỏ bao của một số động vật không xương sống như: côn trùng, giáp xác.  Tính chất chitin: – Chitin không tan trong nước, trong môi trường kiềm, acid loãng… nhưng tan trong dung dịch đậm đặc của muối Thioxinat Liti (LiSCN) và Thioxinat Canxi Ca(SCN)2 tạo thành dung dịch keo. – Chitin tương đối ổn định trong các chất oxy hóa khử như thuốc tím, oxy già, nước Javen (NaClO),… – chitosan. Chitin đun nóng trong môi trường kiềm đặc, khử gốc acetyl thu được 3  Chitosan. Chitosan là chitin đã được deacetyl hóa bằng kiềm hoặc một số chủng enzyme đặc biệt. Chitosan là một polymer hữu cơ có cấu trúc tuyến tính từ các đơn vị β-D Glucosamin liên kết với nhau bằng liên kết β -1,4 glucoside. Công thức phân tử: (C6H11O4N)n Phân tử lượng: MChitosan= (161,07)n Hình1.2: Cấu trúc phân tử chitosan. 1.1.2. Tính chất của chitosan. 1.1.2.1. Tính chất hóa học của chitosan . – Chitosan là một chất rắn, xốp, nhẹ, hình vảy, có thể xay nhỏ thành các kích cỡ khác nhau. Có màu trắng hay vàng nhạt, không mùi vị. – Chitosan không tan trong nước, dung dịch kiềm, acid đậm đặc nhưng tan trong acid loãng như acid formic, acetic, citric,… tạo dung dịch keo dương trong có khả năng tạo màng tốt. – Chitosan là một polysacharide có khả năng bám dính vào các bề mặt có điện tích âm. – Phản ứng với iod và sulfurid tạo màu tím. Nhờ tính chất này mà có thể dùng trong phân tích định tính chitosan. 4 1.1.2.2. Tính chất tạo màng của chitosan. Chitosan khi hòa tan và tráng lên một mặt phẳng, để khô tạo thành màng mỏng có các đặc tính cơ lý như: độ giãn, sức căng, độ thấm nước,... phụ thuộc nhiều vào phân tử lượng và độ deacetyl hóa của chitosan. Chitosan có độ deacetyl cao có ứng suất kéo và độ giãn dài giới hạn cao hơn màng chitosan có độ deacetyl thấp, tuy nhiên chúng có độ trương nở ít hơn. Ngoài ra, tính chất của màng chitosan phụ thuộc rất nhiều vào dung môi sử dụng hòa tan chitosan để tạo màng. [ 1] 1.1.2.3. – Khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan: Chitosan có khả năng ức chế nhiều chủng vi sinh vật: vi khuẩn Gram âm, Gram dương và vi nấm. Khả năng ức chế vi sinh vật của chitosan phụ thuộc vào độ deacetyl, phân tử lượng. Chitosan có độ deaetyl >85% thì khả năng kháng khuẩn và kháng nấm tốt hơn. Chitosan có phân tử lượng dưới 2000 dalton thì khả năng ức chế vi sinh vật kém. – Chitosan có khả năng ức chế các loài sau: Staphylococcus.aureus Rhodotorula glutensis E.coli Bacillus cereus Saccharomyces ceveisiae Botrytis cinerea Rhizopus stolonifer Aspergillus niger Nồng độ ức chế của chitosan phụ thuộc vào loại chitosan, loài vi sinh vật, điều kiện áp dụng... [1] Cơ chế kháng khuẩn, kháng nấm của chitosan là chưa chắc chắn. Tuy nhiên có một vài giả thiết đã được đưa ra:[2] Chitosan có thể cản trở và làm mất cân bằng sự phát triển của vi sinh vật do có khả năng lấy đi các ion kim loại đóng vai trò quan trọng trong thành phần 5 enzyme như Cu2+, Co2+, Cd 2+... của tế bào vi sinh vật do tạo phức với nhóm –NH2 trong chitosan và sự ảnh hưởng của các nhóm này với các anion trên bề mặt tế bào. Ngăn chặn và phá hoại chức năng màng tế bào vi sinh vật. Gây ra sự tổ hợp polyelectrolyte với polymer mang tính chất acid trên bề mặt tế bào vi khuẩn. 1.1.3. Ứng dụng của chitosan: Chitosan có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp, thực phẩm, y học, nuôi trồng... Ở trạng thái nguyên chất thì chitosan không có nhiều tác dụng nhưng chúng có thể được bào chế thành nhiều dạng khác nhau: chất dẻo, bột, màng, hoặc dạng hơi xịt...  Trong công nghiệp thực phẩm. [1] Chitosan là polymer tự nhiên an toàn với những tính chất đặc trưng như: khả năng kháng nấm, kháng khuẩn, chống oxy hóa, tạo màng, tạo gel, hấp phụ màu, làm trong... nên chitosan được ứng dụng nhiều trong công nghệ chế biến và bảo quản thực phẩm. – Chitosan đã được nghiên cứu ứng dụng bảo quản nhiều loại rau quả như vải, dâu, xoài, chuối, táo, cà rốt... ngăn chặn được sự biến màu nâu của vỏ. – Đối với một số loại quả vỏ mềm như dâu, hồng, cà chua... chitosan được sử dụng để gia tăng độ cứng của vỏ trong quá trình bảo quản. – Chitosan có tính kháng khuẩn và hạn chế quá trình oxy hóa lipid nên được dùng để bảo quản thịt nhằm hạn chế quá trình hư hỏng của thịt. Hiệu quả xử lý của chitosan để ổn định các chất chống oxy hóa trên thịt bò đã được Darmadji và Izumimoto nghiên cứu, kết quả quan sát cho thấy, khi sử dụng nồng độ chitosan 1% làm giảm 70% giá trị TBA sau 3 ngày bảo quản ở 40C. Sử dụng để chống hiện tượng mất nước trong quá trình làm lạnh, làm đông thực phẩm nhờ khả năng không cho nước đi qua của lớp màng mỏng chitosan.[3]. Đây là một ứng dụng lớn đang được nhiều nhà khoa học nghiên cứu. Hiện nay có rất nhiều đề tài nghiên cứu sử dụng các hợp chất polymer sinh học tự nhiên như: tinh bột, agar, protein, chitosan... làm màng bao để bảo quản hoa quả, thịt, thủy sản. 6 Ưu điểm của phương pháp này là ít ảnh hưởng tới môi trường vì sau một khoảng thời gian lớp màng này sẽ tự phân hủy. Trong các hợp chất sinh học để tạo màng trên thì chitosan thu hút được nhiều sự chú ý vì tạo màng có nhiều ưu điểm như: – Chống mất nước, hạn chế sự phát triển của vi sinh vật, hạn chế quá trình oxy hóa lipid... – Ứng dụng trong công nghệ làm chất keo tụ, tạo bông để làm trong trong công nghệ sản xuất nước quả… – Ở Việt Nam, chitosan sản xuất từ vỏ tôm đã được sử dụng thay thế hàn the trong sản xuất bánh cuốn, bánh suse.  Làm màng bao ăn được từ chitosan: Sử dụng màng ăn và bao bọc để kéo dài thời gian bảo quản và cải thiện chất lượng của thực phẩm tươi, thực phẩm cấp đông đã được thử nghiệm suốt trong những năm qua. Những lớp màng này có thể cung cấp, bổ sung và là công cụ cần thiết để kiểm soát những sự thay đổi về sinh lý, hình thái, lý hóa ở các sản phẩm thực phẩm. Có nhiều cơ chế liên quan đến kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm do sử dụng màng bao, bao gồm: kiểm soát sự truyền ẩm giữa thực phẩm và môi trường xung quanh, ức chế sự phát triển của vi sinh vật, điều khiển sự giải phóng các thành phần hóa học như những chất kháng vi sinh vật, chống oxy hóa… Màng chitosan có độ chống thấm cao đối với các chất béo, củng cố cấu trúc thực phẩm và giữ mùi. Màng chitosan không độc, bền và thân thiện với môi trường sống.  Trong nông nghiệp và nuôi trồng. - Trong nông nghiệp, chitin - chitosan được sử dụng để tăng cường sự hoạt động của các vi sinh vật có lợi trong đất, bọc các hạt giống nhằm mục đích ngăn ngừa sự tấn công của nấm trong đất và tăng cường khả năng nảy mầm của hạt, kích thích sinh trưởng và tăng năng suất thu hoạch. Ở miền bắc, Viện Khoa học Việt Nam đã kết hợp với xí nghiệp thủy sản Hà Nội sản xuất chitosan và ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp ở đồng lúa Thái Bình cho kết quả lúa có năng suất cao. 7 – Từ chitosan người ta đã nghiên cứu và sản xuất thành công chế phẩm Chimex dùng trong nông nghiệp, không độc hại, an toàn cho người và môi trường xung quanh, kích thích cây phát triển, nhanh ra rễ, hoa, lá, tạo nhiều diệp lục tố, chống bệnh đạo ôn khô vằn cho lúa. [4] – Chitosan có khả năng cố định phân bón, thuốc trừ sâu. – Bentech nghiên cứu ứng dụng thành công chitosan trong việc bọc nang hạt giống để ngăn ngừa sự tấn công của nấm trong đất. Nghiên cứu cho thấy trong những vùng mà cây sinh trưởng thường bị nấm tấn công vào rễ, nếu hạt giống được bọc bằng chitosan sẽ cho năng suất thu hoạch cao lên 29% so với mẫu đối chứng. Công trình nghiên cứu được cấp bằng sáng chế năm 1987. – Ngoài ra chitosan được ứng dụng trong việc bảo quản các sản phẩm thu hoạch của nông nghiệp như xoài, vải, nhãn, hồng xiêm… – Trong nuôi trồng thủy sản đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng chitin, chitosan như: chitin, chitosan được nghiên cứu bổ sung vào thức ăn cho tôm, cá để kích thích sinh trưởng, tăng miễn dịch và cải thiện môi trường ao nuôi. Ngoài ra chitosan được ứng dụng làm màng bao, làm chất kết dính để làm tăng độ ổn định của thức ăn tôm. [1, tr 69]  Trong y học. Chitin, chitosan có khả năng hòa hợp sinh học rất cao và thúc đẩy việc gắn liền vết thương. Nó có tác dụng bảo vệ, chống nhiễm trùng, chống mất nước, tăng khả năng tái tạo da. Trong việc điều trị viêm loét dạ dày, tá tràng: về tác dụng trị viêm loét dạ dày – tá tràng, chitosan cũng có tính hỗ trợ. Khi uống vào, chitosan nhờ môi trường axit ở dạ dày tạo thành gel che phủ niêm mạc và phát huy tác dụng bảo vệ niêm mạc. Năm 1999, một số tác giả người Nhật đã chứng minh qua mô hình thử nghiệm trên chuột tác dụng của chitosan bảo vệ chống loét dạ dày (gây ra bởi rượu ethanol và axit acetic), tác dụng bảo vệ này tương đương thuốc kinh điển trị viêm loét dạ dày – tá tràng là sucralfat. Chitosan cũng được chứng minh có tác dụng ức chế sự phát triển của nhiều loại vi khuẩn, trong đó có vi khuẩn gây viêm loét dạ dày – tá tràng là 8 Helicobacter pylori. Tuy nhiên, đó chỉ mới dựa vào dược lý thực nghiệm. Cho đến nay, chitosan được dùng như “thực phẩm chức năng” hỗ trợ điều trị viêm loét dạ dày – tá tràng. [5] Tạo da nhân tạo chống nhiễm khuẩn và cầm máu. Tại cuộc chiến với Irắc vừa qua, Mỹ cũng dùng loại băng cứu thương kiểu mới, kỹ thuật cao, có thành phần cấu tạo bởi chitosan. So với các loại băng thường, tốc độ cầm máu, tính sát khuẩn và thời gian lành mô khi sử dụng loại băng này hiệu quả hơn gấp nhiều lần. Và từ lâu, một số chuyên gia ở Trung tâm Huyết học thuộc Viện Hàn lâm Y học Nga cũng đã phát hiện, chitosan có thể ngăn chặn sự phát triển của chứng nhồi máu cơ tim và bệnh đột quỵ. Hình 1.3: Da nhân tạo có thành phần cấu tạo bởi chitosan – Trường đại học Delaware đã chế tạo thành công chỉ khâu phẫu tự tiêu từ chitin, nhờ phát hiện ra một dung môi đặc biệt có khả năng hòa tan chitin ở nhiệt độ thường mà không làm phá hủy cấu trúc polymer. – Chitin, chitosan có đặc tính miễn dịch và chống khối u do nó có tác dụng kích thích các tế bào giữ nhiệm vụ bảo vệ miễn dịch. – Ứng dụng trong làm bao viên thuốc. 9 – Làm chất mang trong việc kiểm soát quá trình giải phóng thuốc và chất mang vận chuyển thuốc. – Chitosan ứng dụng trong việc kiểm soát cân nặng và giảm cholesterol: Nhiều nghiên cứu cho thấy chitosan có những tác dụng sinh học có triển vọng dùng trong điều trị. Trước hết, chitosan có tác dụng hạ cholesterol máu theo cơ chế tại chỗ… chitosan khi uống vào đến ruột được dịch tiêu hoá hoà tan tạo thành dạng gel, sẽ bẫy chất béo (chứa triglycerid và cholesterol) có trong thức ăn, thức uống không cho hấp thu vào. Do ức chế sự hấp thu chất béo, trong đó có cholesterol, nên chitosan hỗ trợ hạ cholesterol máu.[5] – Năm 2003, theo nghiên cứu của các bác sĩ bệnh viện U Bướu Hà Nội cho biết chitosan có thể làm giảm tác dụng phụ của hóa trị và xạ trị. Qua thí nghiệm được thực hiện trên 60 bệnh nhân tuổi từ 35-76 của nhóm bác sĩ bệnh viện Hà Nội vào năm 2003 đã chứng minh, chitosan có tác dụng hỗ trợ và điều trị bệnh ung thư.  Trong công nghệ sinh học. – Ứng dụng trong việc cố định enzyme và tế bào. – Ứng dụng chitosan và dẫn xuất của nó trong việc chế tạo màng bao, vi bao, chất mang sinh học và nuôi cấy mô.  Ứng dụng trong xử lý môi trường:[1] Nhờ khả năng hấp phụ, tạo phức với ion kim loại (Pb, Hg,…) các chất màu, khả năng keo tụ, tạo bông rất tốt với các chất hữu cơ. Do đó chitin, chitosan được sử dụng như là một trong các tác nhân chính để xử lý chất thải . – Ứng dụng thu hồi protein trong nước thải: nhiều công trình nghiên cứu thu hồi protein từ nước rửa surimi, dịch thải máu cá, nước thải trong quá trình chế biến cá, sữa… – Ứng dụng chitosan trong việc xử lý chất màu trong nước thải các nhà máy dệt nhuộm: chitosan có khả năng hấp phụ các thuốc nhuộm nhờ phản ứng trao đổi ion tại pH thích hợp và hấp phụ vật lý. [1, tr 78] 10  Trong các ngành khác. - Trong hóa mỹ phẩm, chitosan còn được sử dụng để sản xuất kem giữ ẩm chống khô da do tính chất của chitosan là có thể cố định dễ dàng trên biểu bì của da nhờ các nhóm - NH4+. Nhờ vậy các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng chitosan làm các loại kem chống nắng bằng cách ngăn các chất độc, lọc tia cực tím với nhóm - NH4+. - Chitosan được sử dụng là thành phần của keo xịt tóc, do chitosan là một polyamin (điện dương) có thể kết hợp với protein của tóc và nhờ độ keo của nó khi khô sẽ làm cho tóc cứng giữ được nếp của tóc. - Do cấu trúc tương tự cellulose, nên chitosan được nghiên cứu bổ sung vào nguyên liệu sản xuất giấy. Chitosan làm tăng độ bền dai của giấy, qua nghiên cứu cho thấy khi bổ sung 1% chitosan thì độ bền của giấy tăng lên khi bị ướt, độ nét của chữ tăng lên khi in... 1.2. TỔNG QUAN VỀ PHỤ LIỆU 1.2.1. Gelatin. 1.2.1.1. Cấu tạo: Gelatin là các polypeptide cao phân tử dẫn xuất từ collagen, là thành phần protein chính trong các tế bào liên kết của nhiều loại động vật bao gồm xương, da,… Thủy phân với enzyme, Collagen – kiềm, acid Gelatin Chuỗi acid amin chủ yếu là glyxin, prolin và hydroprolin. Trong phân tử gelatin , các acid amin liên kết với nhau tạo chuỗi xoắn ốc có khả năng giữ nước. 11 Hình 1.4: Cấu trúc phân tử của gelatin  Tính chất : – Về bản chất cấu tạo của gelatin là protein. Protein chiếm từ 85-92%, còn lại là muối khoáng và lượng ẩm còn lại sau khi sấy. – Gelatin là chất rắn dạng miếng, vảy, bột hoặc hạt, không mùi không vị, trong, có màu từ vàng nhạt đến hổ phách. – Gelatin tan trong nước nóng, các rượu đa chức như: glycerol, propylene glycol, sorbitol… acid acetic và tan trong các dung môi hữu cơ. – Gelatin trương nở khi cho vào nước lạnh, lượng nước hấp thu khoảng 5-10 lần thể tích của chính nó. – Tan chảy khi gia nhiệt, đông đặc (tạo gel) khi làm lạnh. Nhiệt độ đông đặc của gelatin phụ thuộc vào nồng độ của nó. – Nhiệt độ nóng chảy: 27÷ 34 0C. – Gelatin có thể hình thành màng với tính chất quang học tốt, đầy đủ chỉ tiêu cơ lý và là hàng rào ngăn ẩm tốt do đó có thể làm vật liệu chế tạo bao bì sinh học. 1.2.1.2. Ứng dụng: [6]  Trong thực phẩm. Tính năng tạo nhũ cùng với khả năng ổn định nhũ hiệu quả nên gelatin được ứng dụng nhiều trong công nghệ thực phẩm: chế biến các sản phẩm dạng thạch, kẹo gôm, kẹo dẻo, sữa chua ít béo, nấu thịt đông, thịt đóng hộp, bánh kem... 12  Gelatin là thành phần cơ bản để sản xuất kẹo dẻo, kẹo mềm. Trong kẹo, gelatin giữ vai trò: - Chất tạo bọt: làm giảm sức căng bề mặt của pha lỏng. - Chất ổn định: tạo độ bền cơ học cần thiết tránh biến dạng sản phẩm. - Chất liên kết: liên kết một lượng lớn nước kéo dài thời gian bảo quản sản phẩm.  Sản xuất kem dùng gelatin để duy trì nhũ tương bền của nguyên liệu và tạo hình cho cây kem. Gelatin có vai trò: - Tạo cấu trúc mềm mại cho sản phẩm. - Ngăn cản quá trình tách lỏng khi làm đông lạnh kem. - Tránh tạo tinh thể đá khi bảo quản.  – Trong y học: Dùng làm vỏ thuốc nhộng cứng và mềm để bảo vệ dược phẩm không tiếp xúc với ánh sáng và oxy. – Bổ sung vào thuốc mỡ, kem đánh răng. – Trong công nghệ dược phẩm, gelatin được sử dụng phổ biến làm vỏ bọc capsule, vỏ bao con nhộng… Gelatin không phải là một nguồn protein hoàn chỉnh do thiếu thành phần axit amin thiết yếu là tryptophan và có rất ít methionine. Tuy nhiên, nó lại dễ tiêu hoá và có mức lysine cao (4%) nên có thể được sử dụng làm thức ăn cho người bệnh. Hơn nữa, việc sử dụng từ 7-10 g/ngày giúp kích thích quá trình tạo móng, mọc tóc và làm chúng chắc khoẻ hơn. Gelatin cũng rất có lợi đối với bệnh nhân bị viêm khớp khi sử dụng thường xuyên.  Trong khoa học kỹ thuật: – Sử dụng trong kỹ thuật đúc điện, chống thấm nước, nhuộm và phủ lam kính hiển vi. – Gelatin được sử dụng làm keo và chất hồ vải. – Gelatin có khả năng kết dính rất tốt. Tính năng này được ứng dụng để sản xuất keo công nghiệp; đối với sản xuất phim ảnh nó có khả năng tạo sự gắn kết 13 giữa các muối bạc; hay được sử dụng làm chất kết dính bột diêm, tạo bề mặt cho giấy giáp…  Trong y tế: Băng y tế có chứa gelatin: băng này gồm các phân tử và tế bào giúp sửa chữa mô bị tổn thương do có dạng lỏng và đông lại khi đổ lên vết thương.  Ngoài ra, trong một số lĩnh vực khác như: – Khi thêm vào một ít nước sôi để nguội và một chút hương liệu, gelatin có thể trở thành một loại gel tạo kiểu tóc có giá thành rẻ hơn rất nhiều so với các loại gel thông thường, tuy nhiên thời gian bảo quản của nó là rất ngắn, chỉ được một vài tuần. Gelatin được sử dụng làm môi trường nuôi cấy tế bào… – 1.2.1.3. – Trong lĩnh vực khác như: nhận dạng dấu vân tay. Màng bao ăn được từ gelatin. [7] Năm 1986, 1988 màng gelatin đơn chất được thực hiện bởi Guilbert bằng cách tráng dung dịch gelatin 20% có chứa từ 0 – 10% glycerin. – Năm 1952, Bradbury cùng Marty thực hiện tạo màng gelatin bằng cách sấy nóng khô dung dịch gelatin trong nước; màng được làm khô ở 20 0C có độ bền cơ học tốt, bền hơn màng được làm khô ở 600C. 1.2.2. Kalisorbate. [8] – Là muối của acid sorbic. – Tên thương mại: Potassium sorbate. – Công thức hóa học: C5H7COOK. – Khối lượng phân tử: 150.22 g/mol. – Điểm nóng chảy 270°C . – Tỉ trọng 1.363 g/cm3 . – Khả năng tan trong nước 58.2% ở 20 °C . 14 Hình 1.4 : Hình ảnh kalisorbate  Ứng dụng: – Loại trừ sự có mặt của nấm mốc và nấm men trong quá trình lên men – Tiêu diệt nấm mốc trong sản xuất phomai, các sản phẩm bánh, nước quả, lactic. bia và những sản phẩm tương tự. – Các loại bánh ngọt, nước quả, cream sử dụng với liều lượng 0.05 ÷ 0.1% kali sorbate bằng cách phun lên bề mặt. – Các loại nước giải khát, thường kết hợp giữa sorbate và benzoat với liều lượng 0.05 ÷ 0.1%. – Các loại rau quả, phun sorbate bền mặt với liều lượng 5 ÷ 10% – Margarin: 0.1% – Sữa tươi đem sấy khô phun dung dịch sorbate 10% – Các loại sucxich được phun dung dịch sorbate 2.5% – Cá hun khói phun sorbate dung dịch 5% – Các loại đồ chua: 0.05 ÷ 0.08% – Chocolate, siro: 0.15% 15  – Cách sử dụng. Bổ sung trực tiếp vào thực phẩm bằng cách trộn vào thực phẩm, phun vào thực phẩm ... – Được sử dụng trong các thực phẩm có pH thấp hơn 4,8. – Có thể sử dụng trong môi trường pH trung tính nhưng hiệu quả giảm khi pH tăng. 1.3. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CỦA MÀNG MỎNG CHITOSAN TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC. 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước. Hai nhà khoa học Bùi Văn Miên và Nguyễn Anh Trinh của Khoa Công Nghệ Thực Phẩm Trường Đại Học Nông Lâm Tp.HCM đã hoàn thành đề tài khoa học: nghiên cứu tạo màng chitosan từ vỏ tôm và ứng dụng bảo quản thủy sản. Nghiên cứu này đã cho ra đời một loại bao bì mới có những tính năng đặc biệt, không những bảo quản tốt thực phẩm mà còn góp phần giải quyết ô nhiễm môi trường. Những vỏ bọc đầu tiên ra đời được chế tạo để nhồi xúc xích. Khi sử dụng màng chitosan để bao gói ngoài việc giúp cho sản phẩm xúc xích có hình dáng đẹp, lớp màng chitosan này còn có tác dụng đặc biệt là không làm mất màu và mùi đặc trưng của xúc xích. Từ thành công này, các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu sử dụng vỏ bọc chitosan để bảo quản thủy sản tươi và khô, kết quả thu được rất khả quan. [9] Tiếp đó, nhóm nghiên cứu khoa học Bùi Văn Miên và Nguyễn Anh Trinh cùng cộng sự đã nghiên cứu một số yếu tố như: nhiệt độ và thời gian làm khô, chất phụ gia, nồng độ chitosan tới độ dày và áp suất phá vỡ của màng chitosan. Kết quả cho thấy: áp suất phá vỡ và độ dày của màng chitosan tăng lên phụ thuộc vào nồng độ chitosan. Điều kiện môi trường không ảnh hưởng tới độ dày nhưng ảnh hưởng đến áp suất phá vỡ của màng. Chất phụ gia thêm vào làm tăng cả độ dày và áp suất phá vỡ của màng. Ở đây, chất phụ gia được thêm vào là guargum, tinh bột biến tính, PEG 400 cho kết quả guargum kết hợp PEG 400 có áp suất phá vỡ cao nhất. [10] Cùng đó các nhà khoa học Đống Thị Anh Đào và Châu Trần Diễm Ái thuộc Khoa Công Nghệ Hóa Học Và Dầu Khí - trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM