Nghiên cứu tổng hợp màng composite phân hủy sinh học chitosan và tinh bột sử dụng để kháng khuẩn xâm nhập

https://twitter.com/daykemquynhon 

https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn 

www.facebook.com/daykem.quynhon 

https://daykemquynhon.blogspot.com 

MỤC LỤC 

http://daykemquynhon.ucoz.com 

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / 

Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định 

LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 7 

1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................ 7 

2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................... 8 

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................... 8 

4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................ 9 

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .................................................... 9 

6. Cấu trúc báo cáo ......................................................................................... 9 

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................. 10 

1. Tổng quan về chitin - chitosan .................................................................. 10 

1.1. Giới thiệu về chitin - chitosan ......................................................................... 10 

1.2. Cấu trúc hóa học của chitin và chitosan .......................................................... 10 

1.2.1. Chitin ........................................................................................................... 10 

1.2.2. Chitosan và dẫn xuất .................................................................................... 11 

1.3. Tính chất vật lý của chitin – chitosan .............................................................. 12 

1.3.1. Tính tan ....................................................................................................... 12 

1.3.2. Độ deacetyl hóa ........................................................................................... 12 

1.3.3. Phân tử lượng .............................................................................................. 12 

1.4. Tính chất hóa học của chitin - chitosan ........................................................... 13 

1.4.1. Thủy phân trong môi trường acid và môi trường kiềm ................................. 13 

1.4.2. Phản ứng tạo phức với ion kim loại .............................................................. 14 

1.4.3. Phản ứng N-acyl hóa .................................................................................... 15 

1.4.4. Phản ứng alkyl hóa ...................................................................................... 15 

1.5. Ứng dụng của chitosan [36] ............................................................................ 15 

1.5.1. Trong y dược ............................................................................................... 15 

1.5.2. Trong công nghiệp ....................................................................................... 15 

DIỄN ĐÀN TOÁN - LÍ - HÓA 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN 

1.5.3. Trong nông nghiệp ....................................................................................... 15 

1.5.4. Trong công nghệ thực phẩm......................................................................... 16 

1.5.5. Ứng dụng trong mỹ phẩm ............................................................................ 16 

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/ 

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN 

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú 

www.facebook.com/daykemquynhonofficial 

www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial








1.5.6. Ứng dụng trong xử lý môi trường ................................................................ 16 

2. Giới thiệu tinh bột .................................................................................... 16 

2.1. Hình dạng, đặc điểm, kích thước hạt tinh bột [20], [28] ................................. 17 

2.2. Thành phần hóa học của tinh bột [9], [8], [27] ................................................ 20 

2.3. Thành phần cấu trúc của amylose [8], [9] ....................................................... 20 

2.4. Thành phần cấu trúc của amylopectin [9] ........................................................ 22 

2.5. Các phản ứng tiêu biểu của tinh bột [8], [9] .................................................... 23 

2.5.1. Phản ứng thủy phân ..................................................................................... 23 

2.5.2. Phản ứng tạo phức [8], [9] ........................................................................... 24 

2.5.3. Tính hấp thụ của tinh bột ............................................................................. 24 

2.5.4. Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột ............................. 25 

2.6. Những tính chất vật lí của huyền phù tinh bột trong nước [8], [11] ................. 25 

2.6.1. Độ hòa tan của tinh bột ................................................................................ 25 

2.6.2. Sự trương nở ................................................................................................ 25 

2.6.3. Tính chất hồ hóa của tinh bột ....................................................................... 25 

2.7. Độ nhớt của hồ tinh bột .................................................................................. 26 

2.8. Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel ............................................................... 26 

3. Giới thiệu màng tinh bột sắn - chitosan .................................................... 32 

3.1. Phương pháp tạo màng [1], [7], [10] ............................................................... 32 

3.2. Cơ chế hóa dẻo hóa của màng tinh bột sắn - chitosan [13] .............................. 33 

3.3. Tác nhân dẻo hóa cho màng tinh bột sắn - chitosan ......................................... 33 

3.3.1. Nước[13] ..................................................................................................... 33 

3.3.2. Glycerol [32], [34] ....................................................................................... 33 

4. Một số đặc tính của màng tinh bột sắn – chitosan [34] ...................................... 34 

4.4.1. Đặc tính thấm nước của màng[23], [31] ....................................................... 34 

4.4.2. Tính chất cơ lý của màng [23], [31] ............................................................. 35 

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ............................................................................. 36 

1. Nội dung nghiên cứu ............................................................................... 36 


2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị .................................................................... 36 

2.1. Hóa chất, nguyên liệu ..................................................................................... 36 

2.2. Dụng cụ, thiết bị ............................................................................................. 36 













3. Thực nghiệm tổng hợp màng .................................................................... 36 

3.1. Tổng hợp chitosan từ vỏ tôm .......................................................................... 36 

3.2. Tách amilozo từ tinh bột sắn ........................................................................... 38 

3.3. Tổng hợp màng ............................................................................................... 40 

4. Các phương pháp phân tích, khảo sát. ...................................................... 42 

4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ............................................................... 42 

4.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) .................................................................. 43 

4.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy-SEM) ....... 43 

4.4. Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TGA) ............................................. 44 

4.5. Phương pháp định tính chitosan ..................................................................... 45 

4.6. Phương pháp phenol-sulfuric để định lượng amylose trong tinh bột sắn......... 46 

4.6.1. Nguyên tắc .................................................................................................. 46 

4.6.2. Cách tiến hành ............................................................................................ 46 

4.6.3. Tính hàm lượng amylose trong mẫu tinh bột sắn ......................................... 47 

4.7. Khảo sát các tính chất của màng [22], [31] .................................................... 48 

4.7.1 Độ hút ẩm của màng ..................................................................................... 48 

4.7.2. Độ hòa tan của màng .................................................................................. 48 

4.7.3. Xác định tính chất cơ học của màng tinh bột sắn – chitosan ........................ 48 

4.7.4. Xác định độ dày màng ................................................................................ 49 

4.7.5. Phương pháp thử tính kháng khuẩn với vi khuẩn Ecoly ............................... 49 

CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................... 51 

1. Tách amylose từ tinh bột - hiệu suất tách amylose .................................... 51 

1.1. Xây dựng đường chuẩn để định lượng amylose trong mẫu tinh bột sắn .......... 51 

1.2. Hàm lượng amylose tách được từ tinh bột sắn ................................................ 53 

2. Tổng hợp chitosan .................................................................................... 54 

3. Tổng hợp màng chitosan - tinh bột ........................................................... 56 

3.1. Khảo sát điều kiện khuấy ................................................................................ 56 

3.2. Khảo sát nhiệt độ tổng hợp và thời gian khuấy................................................ 57 


3.3. Khảo sát nhiệt độ sấy và thời gian sấy để tạo màng tinh bột sắn - chitosan ..... 58 

3.4. Khảo sát tỷ lệ nguyên liệu ............................................................................... 59 

4. Cấu trúc và các tính chất cơ học, tính kháng khuẩn của màng .................. 60 













4.1. Độ bền kéo và độ dãn dài ................................................................................ 60 

4.2. Hấp thụ nước và độ bền ướt của màng ............................................................ 61 

4.3. Phân tích XRD ................................................................................................ 61 

4.4. Kết quả SEM .................................................................................................. 64 

4.5. Quang phổ FTIR ............................................................................................. 64 

4.6. Giản đồ phân tích nhiệt TGA .......................................................................... 67 

5. Hoạt tính kháng khuẩn của màng ....................................................................... 69 

KẾT LUẬN ........................................................................................................... 70 

KIẾN NGHỊ .......................................................................................................... 71 

TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 72 














DANH MỤC HÌNH VẼ 

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của chitin ................................................................. 11 

Hình 1.2. Công thức cấu tạo của chitosan ............................................................. 11 

Hình 1.3. Quá trình deacetyl hoá chitin thành chitosan ......................................... 14 

Hình 1.4. Phức chiosan với kim loại ..................................................................... 14 

Hình 1.5. Phản ứng N-acyl hóa ............................................................................. 15 

Hình 1.6. Phản ứng alkyl hóa ................................................................................ 15 

Hình 1.7. Một số ứng dụng của chitosan ............................................................... 16 

Hình 1.8. (1) tinh bột sắn 1500X (2) tinh bột sắn 3500X…………………………19 

Hình 1.9. Cấu tạo của tinh bột .............................................................................. 20 

Hình 1.10. Cấu trúc amylose ................................................................................ 22 

Hình 1.11. Amylose và amylopectin ..................................................................... 22 

Hình 1.12. Phản ứng thủy phân của tinh bột ......................................................... 23 

Hình 1.13. Sơ đồ phân tử thể hiện các nhóm hydroxyl .......................................... 24 

Hình 2.1. Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể ................................................ 42 

Hình 3.1. Đường hồi quy tuyến tính biểu diễn sự phụ thuộc của mật độ quang vào 

nồng độ D-glucose ............................................................................................... 52 

Hình 3.2. Màng tinh bột sắn - chitosan (1:1) tạo thành ở điều kiện khuấy trong bình 

teflon .................................................................................................................... 57 

Hình 3.3. Màng amylose - chitosan (1): Tỷ lệ 1/1, (2): Tỷ lệ 2/1 ......................... 59 

Hình 3.4. Kết quả cường độ chịu lực, độ dãn dài khi đứt của màng amylose- 

chitosan ................................................................................................................ 60 

Hình 3.5. Ảnh chụp SEM của các mẫu (1) chitosan; (2) tinh bột; (3) màng amylose 

– chitosan ............................................................................................................. 64 

Hình 3.6. IR của tinh bột, chitosan, màng amylose - chitosan ............................... 66 

Hình 3.7. Giản đồ phân tích nhiệt TGA (1) tinh bột; (2) chitosan (3) màng amylose - 

chitosan ................................................................................................................ 68 














DANH MỤC BẢNG BIỂU 

Hình 1.1. (1) tinh bột sắn 1500X (2) tinh bột sắn 3500X ....................................... 19 

Bảng 1.2. Nhiệt độ hồ hóa của một số loại tinh bột ............................................... 26 

Bảng 3.1. Mật độ quang của các dung dịch D-glucose chuẩn ................................ 51 

Bảng 3.2. Hệ số tương quan của D-glucose ở các khoảng nồng độ khác nhau ....... 52 

Bảng 3.3. Kết quả xác định lượng amylose trong tinh bột sắn theo nhiệt độ .......... 53 

Bảng 3.4. Tính chất cảm quan của các màng ở các điều kiện khuấy khác nhau ..... 56 

Bảng 3.5. Tính chất cảm quan của các mẫu khảo sát nhiệt độ tổng hợp và thời gian 

khuấy .................................................................................................................... 57 

Bảng 3.6. Tính chất cảm quan của các màng ở các nhiệt độ sấy khác nhau. .......... 58 

Bảng 3.7. Tính chất cảm quan của màng amylose - chitosan ................................. 59 

Bảng 3.8. Các peak đặc trưng của chitosan, tinh bột và màng amylose - chitosan 66 











LỜI MỞ ĐẦU 




1. Lý do chọn đề tài 

Ngày nay vấn đề an toàn thực phẩm đang rất được quan tâm. Vì lý do lợi 

nhuận và tiện lợi rất nhiều loại hóa chất độc hại nhằm bảo quản rau quả tươi 

lâu đã được sử dụng. Hóa chất được sử dụng phun lên trái cây để bảo quản 

trái cây tươi lâu hầu hết đều nằm ngoài danh mục và với hàm lượng không thể 

kiểm soát được. Không chỉ làm giảm chất lượng của trái cây mà những chất 

này còn gây ra những bệnh nguy hiểm cho người tiêu dùng. Hiện nay, ngoài 

việc sử dụng hóa chất cách bảo quản phổ biến nhất là bảo quản lạnh. Nhưng 

theo các chuyên gia dinh dưỡng, cách bảo quản này không tiết kiệm năng 

lượng lại đòi hỏi chi phí cao. Trước thực trạng đó, các nhà khoa học đã và 

đang ngiên cứu tìm ra các giải pháp bảo quản thực phẩm một cách an toàn 

bằng cách sử dụng các loại màng có tính kháng khuẩn. 

Có rất nhiều loại màng polymer sinh học được nghiên cứu thành công. 

Chúng được làm từ các vật liệu khác nhau như protein, dẫn xuất pectin, 

polysaccarit (tinh bột, xenlulozo), chitosan… Một số màng polysaccarit và 

protein chắn khí tốt nhưng chắn ẩm kém. Màng chitosan có tính kháng khuẩn 

tốt tuy nhiên chi phí vẫn tương đối cao. Vì vậy chúng ta cần lựa chọn loại 

màng nào tối ưu nhất (rẻ tiền, dễ kiếm, không ôi nhiễm môi trường…). 

Chitossan là một hợp chất sinh học có tính ưu việt rất phù hợp cho việc 

bảo quản rau quả, ngoài khả năng kháng vi sinh vật, chitossan còn có khả 

năng hạn chế quá trình hô hấp hiếu khí tự nhiên của rau quả vì thế trái cây sẽ 

được bảo quản lâu hơn và trạng thái tự nhiên biến đổi ít hơn- điều này đã 

được nhiều đề tài chứng minh bằng thực nghiệm. Chitosan tích điện dương 

nên có khả năng liên kết hóa học với những chất mang tích điện âm như chất 

béo, lipid, cholesterol, protein và các đại phân tử khác. Mặc dù, chitosan có 

tính chống thấm nước, tính dẻo và tính cơ học khá cao nhưng các đặc tính này 

sẽ được cải thiện nhiều hơn nữa khi liên kết với các loại vật liệu tạo màng 

khác. Hoaglan và Parris (1996) đã tổng hợp thành công màng chitosan-pectin, 

Hosokawa et al. (1990) đã chứng minh khả năng phân hủy sinh học tăng lên 

nhiều khi kết hợp chitosan và cellulose [24]. 


Bên cạnh đó tinh bột là một nguồn nguyên liệu đồi dào, rẻ tiền, an toàn. 

Tinh bột cũng được sử dụng rất nhiều để tổng hợp vật liệu phân hủy sinh học 

thay thế cho nhựa polymer do chi phí thấp và khả năng tái sinh. Tuy nhiên, 




7 










vật liệu đi từ tinh bột chưa được ứng dụng nhiều bởi khả năng hòa tan trong 

nước kém, dòn. Để khắc phục điều này, Jagannath et al. (2003) đã tổng hợp 

tinh bột – protein nhằm tăng khả năng tan trong nước, tăng độ bền kéo, độ 

bền nhiệt. 

Việc kết hợp giữa chitosan và tinh bột là một hướng đi mới trong việc 

tổng hợp màng kháng khuẩn. Nghiên cứu để chế tạo nên một loại vật liệu 

polymer mới sử dụng chitosan làm pha gia cường và pha nền là các hạt tinh 

bột đang được các nhà khoa học đặc biệt quan tâm. Sự kết hợp giữa chitosan 

và tinh bột theo những tỉ lệ thích hợp cho ta một loại vật liệu mới gọi là vật 

liệu composide có khả năng phân hủy sinh học. So với chitosan và tinh bột 

ban đầu thì chitosan-tinh bột là một loại vật liệu được cải thiện đáng kể về độ 

dai, độ bền, tính chống thấm nước…và khả năng kháng khuẩn so với các loại 

vật liệu ban đầu. 

Để tăng hoạt tính kháng khuẩn của các loại màng polyme, nhiều phụ gia đã 

được thêm vào như các benzoate, sorbate, hay nano bạc... Công nghệ nano 

bạc đang được quan tâm nghiên cứu và sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kĩ 

thuât, y tế, thực phẩm, mỹ phẩm... bởi tính kháng khuẩn rất cao và không gây 

độc hại khi sử dụng. 

Với mong muốn tăng hoạt tính kháng khuẩn của màng chitosan - tinh bột, 

bước đầu chúng em bổ sung thêm dung dịch nano Bạc vào nguyên liệu tổng 

hợp màng để khảo sát tính kháng khuẩn của màng tổng hợp được. 

Xuất phát từ thực tiễn đó, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: “ 

Nghiên cứu tổng hợp màng composite phân hủy sinh học chitosan và tinh 

bột sử dụng để kháng khuẩn xâm nhập” 

2. Mục tiêu nghiên cứu 

Tổng hợp vật liệu màng nanocomposite bạc kháng khuẩn từ chitosan và 

tinh bột; khảo sát tính kháng khuẩn và tính chất cơ lí của vật liệu. 

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 

- Vỏ tôm 

- Tinh bột sắn 





8 










4. Phương pháp nghiên cứu 

Phương pháp thực nghiệm: phương pháp tổng hợp vật liệu; phương pháp 

định tính, định lượng chitosan; phương pháp trắc quang ; phương pháp thử 

các tính chất cơ lý của màng tinh bột sắn – chitosan; phương pháp thử hoạt 

tính kháng khuẩn. 

Phương pháp xác định cấu trúc của vật liệu tổng hợp: phương pháp nhiễu 

xạ tia X; phương pháp phổ hồng ngoại; phương pháp hiển vi điện tử quét. 

5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 

- Ý nghĩa khoa học: Các điều kiện tổng hợp vật liệu nanocomposite từ 

nguồn nguyên liệu có sẵn ở Việt Nam (chitosan, tinh bột), số liệu về 

khả năng kháng khuẩn. 

- Ý nghĩa thực tiễn: mẫu vật liệu mới có khả năng kháng khuẩn, phân 

hủy sinh học, dùng để bảo quản thực phẩm. 

6. Cấu trúc báo cáo 

Báo cáo chia thành các chương sau: 

Chương 1. Tổng quan 

Chương 2. Thực nghiệm 

Chương 3. Kết quả và thảo luận 





9 










1. Tổng quan về chitin - chitosan 

1.1. Giới thiệu về chitin - chitosan 

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 

Chitin – chitosan là một polysacharide tồn tại trong tự nhiên với sản lượng 

rất lớn (đứng thứ 2 sau cenllulose). Trong tự nhiên chitin tồn tại ở động vật và 

thực vật và là thành phần chính trong bộ xương ngoài của động vật giáp xác 

như tôm, cua hay mực [30]. 

Ở động vật, chitin là thành phần quan trọng của các vỏ một số động vật 

không xương sống như: côn trùng, nhuyễn thể, giáp xác và giun tròn. Ở động 

vật bậc cao monomer của chitin là một thành phẩn chủ yếu trong mô, da nó 

giúp cho sự tái tạo và gắn liền các vết thương ở da. Trong thực vật chitin có ở 

thành tế bào nấm họ zygenmyctes, các sinh khối nấm mốc, một số loại tảo… 

[4]. 

Chitin – chitosan có khối lượng phân tử lớn. Cấu trúc của chitin là tổ hợp 

các monosaccharide liên kết với nhau bằng các liên kết glycozit và hình thành 

các sợi có tổ chức. Hơn nữa, chitin rất hiếm khi tồn tại ở trạng thái tự do và 

hầu như luôn luôn nối với các hợp chất như protein, CaCO 3 và các hợp chất 

hữu cơ khác [26]. 

Trong các loài thủy sản đặc biệt là trong vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng chitin 

chiếm khá cao từ 14 – 35 % so với khối lượng khô [6]. 

Về mặt lịch sử chitin được Braconnot phát hiện đầu tiên vào năm 1821 trong 

cặn dịch chiết từ một loại nấm. Ông đặt tên cho chất này là “Fungine” để ghi 

nhớ nguồn gốc của nó. Năm 1823, Odier phân lập được một chất từ bọ cánh 

cứng mà ông gọi là chitin hay “chiton”, tiếng hy lạp có nghĩa là vỏ giáp, 

nhưng ông không phát hiện ra sự có mặt của nitơ trong đó. Cuối cùng, cả 

Odier và Braconot điều đi đến kết luận chitin có công thức giống cellulose 

[12]. 





10 







1.2. Cấu trúc hóa học của chitin và chitosan 




1.2.1. Chitin 

Chitin (C 8 H 13 O 5 N) là một polymer của N-acetylglucosamin, dẫn xuất của 

glucose, trong đó nhóm (-OH) ở nguyên tử C 2 được thay thế bằng nhóm 

acetamido (-NHCOCH 3 ). Như vậy, chitin là poli (N-acetyl-2-amino-2-deoxiβ-D-glucopyranose) 

liên kết với nhau bằng liên kết β-(C-1-4) glycoside, trong 

đó các mắt xích của chitin cũng được đánh số như glucose [26], [38]. 

Công thức cấu tạo của chitin: 

Hình 1.1. Công thức cấu tạo của chitin 

Tên gọi: Poly (1-4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucose hay poly(1-4)-2- 

acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranose. 

Công thức phân tử: [C 8 H 13 O 5 N] n 

Phân tử lượng: M chitin = (203,09) n 

1.2.2. Chitosan và dẫn xuất 

Chitosan là một polysaccharide mạch thẳng cấu tạo từ các mắt xích D- 

glucosamine liên kết tại vị trí β-(1-4) là sản phẩm deacetyl hóa của chitin. 

Chitosan là dẫn xuất deacetyl hóa của chitin trong đó nhóm (-NH 2 ) thay thế 

nhóm (-NHCOCH 3 ) ở vị trí C 2 [26], [37]. 

Công thức cấu tạo của chitosan 





11 










Hình 1.2. Công thức cấu tạo của chitosan 

Tên gọi khoa học: Poly(1-4)-2-amino-2-deoxy-β-D-glucose hay poly(1-4)- 

2-amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose 

Công thức phân tử: [C 6 H 11 O 4 N] n 

- Phân tử lượng: M chitosan = (161,07) n 

Cấu trúc của chitin và chitosan cho thấy chitin chỉ có một loại nhóm chức 

hoạt động đó là nhóm (–OH) (H ở nhóm hydroxyl bậc 1 linh động hơn H ở 

nhóm hydroxyl bậc 2 trong vòng 6 cạnh), nhóm NHCOCH 3 có hoạt tính thấp 

còn chitosan có 2 nhóm chức hoạt động là (–OH) và (-NH 2 ), do đó chitosan 

dễ dàng tham gia phản ứng hóa học hơn chitin. Trong thực tế các mạch chitin 

- chitosan đan xen nhau, vì vậy chúng tạo ra nhiều sản phẩm đồng thời và việc 

tách và phân tích chúng rất phức tạp. 

1.3. Tính chất vật lý của chitin – chitosan 

Chitin - chitosan là chất rắn màu trắng ngà hoặc vàng nhạt, tồn tại dạng bột 

hoặc dạng vảy, không mùi không vị, nhiệt độ nóng chảy 309 - 311 0 C. 

1.3.1. Tính tan 

Chitosan có cấu trúc phân tử bền vững, là một base nên dễ dàng tác dụng 

với các dung dịch acid để tạo thành muối hình thành chất điện ly cao phân tử, 

mà tính tan của các phân tử này hình thành phụ thuộc vào bản chất của các 

ion có trong nó. 

Chitin có cấu trúc bền vững không tan trong nước, acid loãng, kiềm loãng, 

không tan trong cồn và các dung môi hữu cơ thông thường. Chitin tan trong 

một số acid vô cơ đặc như HCl, H 2 SO 4 , sự hòa tan này dẫn đến sự thay đổi 

phân tử lượng, độ acetyl hóa và năng suất quay cực của chitin. 

1.3.2. Độ deacetyl hóa 

Quá trình deacetyl hóa bao gồm quá trình loại nhóm acetyl khỏi chuỗi 

phân tử chitin và hình thành phân tử chitosan với nhóm amin hoạt động hóa 

học cao. Độ deacetyl hóa là một tính chất quan trọng của chitosan bởi vì nó 

ảnh hưởng đến tính chất lý hóa và khả năng ứng dụng của chitosan sau này. 

Độ deacetyl hóa của chitosan vào khoảng 56 – 99 % (nhìn chung là 80%) phụ 

thuộc vào loại giáp xác và phương pháp deacetyl hóa. Chitin có độ deacetyl 

hóa khoảng 75% trở lên thường được gọi là chitosan. 





12 










Có rất nhiều phương pháp để xác định độ deacetyl hóa của chitosan như sử 

dụng thuốc thử ninhydrin, chuẩn độ theo điện thế, quang phổ hồng ngoại, 

chuẩn độ bằng HI, chuẩn độ acid - base [36]. 

1.3.3. Phân tử lượng 

Chitosan là một polymer sinh học có phân tử lượng cao. Tùy theo nguồn 

nguyên liệu và phương pháp chế biến, phân tử lượng của chitin thường lớn 

hơn 1 triệu Dalton trong khi các sản phẩm chitosan thương mại có khối lượng 

khoảng 100.000 – 1.200.000 Dalton. 

Độ nhớt là một nhân tố quan trọng để xác định phân tử lượng của chitosan. 

Chitosan phân tử lượng cao thường làm cho dung dịch có độ nhớt cao. Độ 

nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ và khối lượng phân tử của chitosan [17]. 

Phân tử lượng của chitosan được xác định thông qua độ nhớt đặc trưng. Độ 

nhớt đặc trưng có đơn vị là 100ml/g. 

Mối quan hệ giữa độ nhớt đặc trưng và phân tử lượng của polymer được biểu 

thị bằng phương trình Mark – Houwink [15t]. 

[η] = KM ν 

α 

Trong đó: K và α là các hệ số đặc trưng và phân tử lượng của polymer, dung 

môi cho trước ở nhiệt độ xác định. 

1.4. Tính chất hóa học của chitin - chitosan 

Phân tử chitin - chitosan có các nhóm chức -OH, -NHCOCH 3 trong các mắt 

xích N-acetyl-D-glucosamin và nhóm –OH, nhóm -NH 2 trong các mắt xích 

D-glucosamin; điều này có nghĩa chúng vừa là ancol vừa là amin, vừa là 

amid. Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm chức tạo ra dẫn xuất thế 

O-, dẫn xuất thế N- hoặc dẫn xuất thế O-, N. 

Mặt khác, chitin - chitosan là polimer mà các monomer được nối với nhau 

bởi các liên kết β-(1-4)-glycoside, các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các 

chất hoá học như: acid, base, tác nhân oxy hóa và các enzym thuỷ phân. Do 

đó chitin - chitosan có những tính chất sau [2], [ 3], [12] 

1.4.1. Thủy phân trong môi trường acid và môi trường kiềm 


Sự thủy phân trong môi trường kiềm là phản ứng deacetyl hóa chitin thành 

chitosan 




13 










H 

CH 2 OH 

OH 

H 

O 

H 

NHCOCH 3 

O 

H 

CH 2 OH 

OH 

H 

H 

H 

O 

NHCOCH 3 

Deacetylation 

NaOH 

Hydrosis 

HCl 

H 

H 

HO 

CH 2 OH 

OH 

H 

OH 

H 

O 

CH 2 OH 

NH 2 

O 

Glucosamine 

H 

O 

HO 

H 

NH 2 HCl 

H 

Chitosan 

Hình 1.3. Quá trình deacetyl hoá chitin thành chitosan 

1.4.2. Phản ứng tạo phức với ion kim loại 

CH 2 OH 

Chitosan tạo phức với ion kim loại chuyển tiếp nên chitosan được ứng dụng 

trong xử lý môi trường. 

Trong phân tử chitin - chitosan và một số dẫn xuất của chitin có các nhóm chức 

mà trong đó các nguyên tử oxy và nitơ của nhóm chức còn cặp electron chưa sử 

dụng, do đó chúng có khả năng tạo phức, phối trí với hầu hết các kim loại nặng và 

các kim loại chuyển tiếp như: Hg 2+ , Cd 2+ , Zn 2+ , Cu 2+ , Ni 2+ , Co 2+ ... Tuỳ nhóm chức 

trên mạch polymer mà thành phần và cấu trúc của phức khác nhau. Ví dụ, phức 

Ni(II) với chitin có cấu trúc bát diện với số phối trí bằng 6, còn phức Ni(II) với 

chitosan có cấu trúc tứ diện với số phối trí bằng 4. 


Hình 1.4. Phức chiosan với kim loại 

a) Cấu trúc của phức chitosan với Ni 2+ b) Cấu trúc của phức chitosan với Cu 2+ 

OH 

H 

H 

NH 2 

H 

O 




14 







1.4.3. Phản ứng N-acyl hóa 

Đây là phản ứng giữa anhydride acid với chitosan để điều chế N-acyl chitosan 




O 

HO 

CH 2 

OH 

O 

NH 2 

O 

+ 

1.4.4. Phản ứng alkyl hóa 

O 

C 

C 

O 

O 

- H 2 

O 

O 

HO 

Hình 1.5. Phản ứng N-acyl hóa 

CH 2 

OH 

Phản ứng này dùng để điều chế các dẫn xuất của N-alkyl chitosan 

R 1 

R 2 

NH 

+ + 

O C 

N C 

R 2 

1.5. Ứng dụng của chitosan [36] 

1.5.1. Trong y dược 

R 1 

Hình 1.6. Phản ứng alkyl hóa 

Từ chitosan vỏ cua, vỏ tôm có thể sản xuất glucosamin, một dược chất quý 

dùng để chữa khớp. Chúng thường được dùng làm các tác nhân hạ 

cholesterol, vật liệu vá vết thương, vật liệu chữa bỏng, vật liệu y sinh học và 

dược phẩm, chất chống đông máu, chống ung thư và làm kính áp tròng. 

1.5.2. Trong công nghiệp 

Chitosan được dùng trong nhiếp ảnh, trong ngành giấy và trong xử lý dệt 

nhuộm và in. 

1.5.3. Trong nông nghiệp 


Chitosan được dùng làm phân bón kích thích sinh trưởng cây trồng, bảo 

quản rau quả, hạt giống mang lại hiệu quả cao, dùng như một thành phần 

O 

R 1 

R 2 

C 

O 

N 

N 

C 

O 

O 

CH 




15 







chính trong thuốc trừ nấm bệnh (đạo ôn, khô vằn…), làm thuốc kích thích 

sinh trưởng cây trồng cho lúa, cây công nghiệp, cây trồng, cây ăn quả. 




1.5.4. Trong công nghệ thực phẩm 

Dùng làm sản phẩm bảo quản hoa quả tươi và thực phẩm chức năng cho con 

người. 

1.5.5. Ứng dụng trong mỹ phẩm 

Dùng làm sản phẩm chăm sóc da, chăm sóc tóc. 

1.5.6. Ứng dụng trong xử lý môi trường 

Dùng đề xử lý kim loại nặng trong nước thải, xử lý nước thải dệt nhuộm 

(trừ nước thải chứa thuốc nhuộm base). 

2. Giới thiệu tinh bột 

Hình 1.7. Một số ứng dụng của chitosan 

Tinh bột là polysaccarit chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Một 

lượng tinh bột đáng kể có trong các loại quả như chuối và nhiều loại rau trong 

đó xảy ra sự biến đổi thuận nghịch từ tinh bột thành đường glucose phụ thuộc 

vào quá trình chín và chuyển hóa sau thu hoạch. Tinh bột có vai trò dinh 





16 










dưỡng đặc biệt lớn vì trong quá trình tiêu hóa chúng bị thủy phân thành 

đường glucose là chất tạo nên nguồn calo chính của thực phẩm cho con 

người. Tinh bột giữ vai trò quan trọng trong công nghiệp thực phẩm do những 

tính chất lý hóa của chúng. Tinh bột thường được dùng làm chất tạo độ nhớt 

sánh cho thực phẩm dạng lỏng, là tác nhân làm bền cho thực phẩm dạng keo, 

là các yếu tố kết dính và làm đặc tạo độ cứng và độ đàn hồi cho nhiều thực 

phẩm. Hiện nay, tinh bột còn có những ứng dụng to lớn trong công nghiệp 

đặc biệt là công nghiệp ứng dụng tinh bột để xử lý nước thải, tạo màng bao 

bọc kị nước trong sản xuất thuốc nổ nhũ tương, thành phần kết dính trong 

công nghệ sơn [19]. Các tính chất “sẵn có” của tinh bột có thể thay đổi nếu 

chúng bị biến tính (hóa học hoặc sinh học) để thu được những tính chất mới 

hoặc hoàn toàn mới lạ. 

2.1. Hình dạng, đặc điểm, kích thước hạt tinh bột [20], [28] 

Tinh bột là polysaccarit chủ yếu có trong hạt, củ, thân cây và lá cây. Tinh 

bột cũng có nhiều ở các loại củ như khoai tây, sắn, củ mài. Một lượng đáng kể 

tinh bột cũng có trong các loại quả như chuối và nhiều loại rau. Tinh bột có 

nhiều trong các loại lương thực do đó các loại lương thực được coi là nguồn 

nguyên liệu chủ yếu để sản xuất tinh bột. Hình dạng và thành phần hóa học 

của tinh bột phụ thuộc vào giống cây, điều kiện trồng trọt, … 

Tinh bột không phải là một chất riêng biệt, nó bao gồm hai thành phần 

amylose và amylopectin. Hai chất này khác nhau về nhiều tính chất lí học và 

hóa học. Dựa vào sự khác nhau đó có thể phân chia được hai thành phần trên 

để điều chế dạng tinh khiết. Các phương pháp để tách và xác định hàm lượng 

amylose và amylopectin là: 

- Chiết rút amylose bằng nước nóng 

- Kết tủa amylose bằng rượu 

- Hấp thụ chọn lọc amylose trên xenlulozơ 

Tinh bột là loại polysaccarit khối lượng phân tử cao gồm các đơn vị 

glucose được nối nhau bởi các liên kết α-glycoside, có công thức phân tử là 

(C 6 H 10 O 5 ) n , ở đây n có thể từ vài trăm đến hơn 1 triệu. Tinh bột giữ vai trò 

quan trọng và được ứng dụng rộng rãi là do những tính chất hóa lí của chúng. 

Tinh bột thường dùng làm chất tạo độ sánh cho các thực phẩm dạng lỏng hoặc 

là tác nhân làm bền keo hoặc nhũ tương, như các yếu tố kết dính và làm đặc 





17 







tạo độ cứng, độ đàn hồi cho nhiều loại thực phẩm. Ngoài ra tinh bột còn có 

nhiều ứng dụng trong ngành dược phẩm, công nghiệp dệt và hóa dầu, …[29]. 




Trong thực vật, tinh bột thường có mặt dưới dạng không hòa tan trong 

nước. Do đó có thể tích tụ một lượng lớn ở trong tế bào mà vẫn không bị ảnh 

hưởng đến áp suất thẩm thấu. Các cacbonhydrat đầu tiên được tạo ra ở diệp 

lục do quang hợp, nhanh chóng được chuyển thành tinh bột. Tinh bột ở mức 

độ này được gọi là tinh bột đồng hóa, rất linh động, có thể được sử dụng ngay 

trong quá trình trao đổi chất hoặc có thể được chuyển hóa thành tinh bột dự 

trữ ở trong hạt, quả, củ, rễ, thân và bẹ lá. 

Có thể chia tinh bột thành ba hệ thống 

Nguồn 

- Hệ thống tinh bột của các hạt cốc; 

- Hệ thống tinh bột của các hạt họ đậu; 

- Hệ thống tinh bột của các củ. 

Hạt ngô 10-30 

Bảng 1.1. Đặc điểm của một số loại tinh bột [9] 

Kích thước 

hạt (nm) 

Hình dáng 

Đa giác hoặc 

tròn 

Hàm lượng 

amylase 

(%) 

25 67-75 

Lúa mì 5-50 Tròn 20 56-80 

Lúa 

đen 

mạch 

5-50 Tròn dài 46-62 

Đại mạch 5-40 Bầu dục 68-90 

Yến mạch 5-12 Đa giác 1 55-85 

Lúa 2-10 Đa giác 13-35 70-80 

Đậu đỗ 30-50 Tròn 46-54 60-71 

Kiều mạch 5-15 Tròn dẹp 

Nhiệt độ 

hồ hóa( 0 C) 




Chuối 5-60 Tròn 17 56-69 


18 







Khoai tây 1-120 Bầu dục 23 52-64 

Khoai lang 5-50 Bầu dục 20 




Sắn 5-35 Tròn 

Dong riềng 10-130 Bầu dục 38-41 

Hạt tinh bột của tất cả hệ thống nêu trên hoặc có dạng hình tròn, hình bầu 

dục, hay hình đa giác. Hạt tinh bột khoai tây lớn nhất và bé nhất là hạt tinh 

bột thóc. 

Kích thước các hạt khác nhau dẫn đến những tính chất cơ lí khác nhau như 

nhiệt độ hồ hóa, khả năng hấp thụ xanh metylen…Có thể dùng phương pháp 

lắng để phân chia một hệ thống tinh bột ra các đoạn có kích thước đồng đều 

để nghiên cứu [29]. 

Tinh bột sắn có dạng hình cầu, hình trứng hoặc hình mũ, có một số hạt 

trũng, điều này có thể nhận thấy từ kết quả chụp hiển vi điện tử quét [8], [9]. 

(1) 

Hình 1.1. (1) tinh bột sắn 1500X (2) tinh bột sắn 3500X 

Kích thước hạt tinh bột qua phương pháp nhiễu xạ laze: 

Kính hiển vi điện tử quét có thể xác định kích thước trung bình của hạt 

tinh bột nhưng chỉ những hạt nằm trong vùng quan sát của kính, nên số liệu 

không đặc trưng cho toàn khối hạt. Những phương pháp khác như phương 

pháp lắng, hoặc rây, sàng để phân chia hệ thống tinh bột ra các đoạn có kích 

thước đồng đều rồi nghiên cứu thì mất thời gian, không chính xác (hạt to lẫn 

hạt nhỏ). 


(2) 




19 










Để khắc phục điều này, ta có thể sử dụng phương pháp nhiễu xạ X-ray. 

Nó có thể phân tích và xử lý số liệu đo được một cách nhanh chóng và chính 

xác [5]. 

2.2. Thành phần hóa học của tinh bột [9], [8], [27] 

Tinh bột không phải một hợp chất đồng thể mà gồm hai polysaccarit khác 

nhau: amylose và amylopectin. Tỉ lệ amylose/amylopectin xấp xỉ 1/4. 

Trong tinh bột nếp (gạo nếp hoặc ngô nếp) gần như 100% là amylopectin. 

Trong tinh bột đậu xanh, dong riềng hàm lượng amylose chiếm trên 50%. 

Hình 1.9. Cấu tạo của tinh bột 

2.3. Thành phần cấu trúc của amylose [8], [9] 

Trong vi hạt, tinh bột tồn tại dưới dạng hạt có kích thước trong khoảng từ 

0,02 – 0,12 nm. Hạt tinh bột của tất cả các hệ có dạng hạt hình tròn, hình bầu 

dục hay hình đa diện. Cấu tạo và kích thước của hạt tinh bột phụ thuộc vào 

giống cây, điều kiện trồng trọt cũng như quá trình sinh trưởng của cây. 

Cấu tạo bên trong của vi hạt tinh bột khá phức tạp. Vi hạt tinh bột có cấu 

tạo lớp, trong mỗi lớp đều có lẫn lộn các amylose dạng tinh thể và 

amylopectin xắp xếp theo phương hướng tâm. 

Nhờ phương pháp hiển vi điện tử quét và nhiễu xạ tia X thấy rằng trong 

hạt tinh bột “nguyên thủy” các chuỗi polysaccarit của amyloza và 

amylopectin tạo thành xoắn ốc với ba gốc glucose một vòng. 

Trong tinh bột của các hạt ngũ cốc, các phân tử có chiều dài từ 0,35 – 0,7 

µm; trong khi đó chiều dày của một lớn hạt tinh bột là 0,1 µm. Hơn nữa, các 

phân tử lại sắp xếp theo hướng tâm nên các mạch glucoside của các 

polysaccarit phải ở dạng gấp khúc nhiều lần. 





20 










Các mạch polysaccarit sắp xếp hướng tâm tạo ra độ tinh thể: các mạch 

bên của một phân tử amylopectin này nằm xen kẽ giữa các mạch bên của 

phân tử kia. 

Ngoài cách sắp xếp bên trong như vậy, mỗi hạt tinh bột còn có vỏ bọc 

phía ngoài. Đa số các nhà nghiên cứu [29] cho rằng vỏ hạt tinh bột khác với 

tinh bột bên trong, chứa ít ẩm hơn và bền đối với các tác động bên ngoài. 

Trong hạt tinh bột có lỗ xốp nhưng không đều. Vỏ hạt tinh bột cũng có lỗ nhỏ 

do đó các chất hòa tan có thể xâm nhập vào bên trong bằng con đường khuếch 

tán. 

Hầu hết các loại tinh bột đều chứa hai loại polyme khác nhau về khối 

lượng phân tử và cấu trúc hóa học: 

* Amylose là loại mạch thẳng, chuỗi mạch dài từ 500 – 2000 đơn vị glucose, 

liên kết nhau bởi liên kết α – 1,4 glicozit. Amylose “nguyên thủy” có mức độ 

trùng hợp không phải hàng trăm mà là hàng ngàn. Có hai loại amylose: 

- Amylose có mức độ trùng hợp tương đối thấp (khoảng 2000) 

thường không có cấu trúc bất thường và bị phân ly hoàn toàn bởi β – 

amylose. 

- Amylose có mức độ trùng hợp lớn hơn, có cấu trúc án ngữ đối 

với β – amylose nên chỉ bị phân hủy 60%. 

Trong hạt tinh bột hoặc trong dung dịch hoặc ở trạng thái thoái hóa, 

amylose thường có cấu hình mạch giãn. Khi thêm tác nhân kết tủa vào, 

amylose mới chuyển thành dạng xoắn ốc, mỗi vòng xoắn ốc gồm 6 đơn vị 

glucose. Đường kính của xoắn ốc là 12,97A 0 . Các nhóm hydroxyl của các gốc 

glucose được bố trí ở phía ngoài xoắn ốc, bên trong là các nhóm C – H. 





21 










Hình 1.10. Cấu trúc amylose 

2.4. Thành phần cấu trúc của amylopectin [9] 

Phân tử amylopectin có thể chứa tới 100000 đơn vị glucose. Có thể nhận 

thấy phân tử amylose và amilopectit ở hình 1.11. 

Hình 1.11. Amylose và amylopectin 

Amylopectin là polme mạch nhánh, ngoài mạch chính có liên kết α – 1,4 

glicozit còn có nhánh liên kết với mạch chính bằng liên kết α – 1,6 glicozit. 

Mối liên kết nhánh này làm cho phân tử cồng kềnh hơn, chiều dài của 

chuỗi mạch nhánh này khoảng 25 – 30 đơn vị glucose. Sự khác biệt giữa 

amylose và amylopectin không phải luôn luôn rõ nét. Bởi lẽ, ở các phân tử 





22 







amylose cũng thường có một phần nhỏ phân nhánh do đó cũng có những tính 

chất giống như amylopectin. 




Cấu tạo của amylopectin lớn và dị thể hơn amylose nhiều. Trong tinh bột tỉ lệ 

amylose/amylopectin khoảng 1/4. Tỉ lệ này có thể thay đổi phụ thuộc thời tiết, 

mùa vụ và cách chăm bón. 

2.5. Các phản ứng tiêu biểu của tinh bột [8], [9] 

2.5.1. Phản ứng thủy phân 

Một tính chất quan trọng của tinh bột là quá trình thủy phân liên kết giữa 

các đơn vị glucose bằng axit hoặc bằng enzim. Axit có thể thủy phân tinh bột 

ở dạng hạt ban đầu hoặc ở dạng hồ hóa, còn enzim chỉ thủy phân hiệu quả ở 

dạng hồ hóa. 

Một số enzim thường dùng là α – amilazơ, β – amilazơ… Axit và enzim 

giống nhau là đều thủy phân các phân tử tinh bột bằng cách thủy phân liên kết 

α – D (1,4) glicozit. Đặc trưng của phản ứng là sự giảm nhanh độ nhớt và sinh 

ra đường. 

Hình 1.12. Phản ứng thủy phân của tinh bột 

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể bị oxi hóa tạo thành andehyt, 

xeton và tạo thành các nhóm cacboxyl. Quá trình oxi hóa thay đổi tùy thuộc 

vào tác nhân oxi hóa và điều kiện tiến hành phản ứng. Quá trình oxi hóa tinh 

bột trong môi trường kiềm bằng hypoclorit là một trong những phản ứng hay 

dùng, tạo ra nhóm cacboxyl trên tinh bột và một số lượng nhóm cacbonyl. 

Quá trình này còn làm giảm chiều dài mạch tinh bột và tăng khả năng hòa tan 

trong nước, đặc biệt trong môi trường loãng. 


. 




23 










Hình 1.13. Sơ đồ phân tử thể hiện các nhóm hydroxyl 

Các nhóm hydroxyl trong tinh bột có thể tiến hành ete hóa, este hóa. Một 

số monomer vinyl đã được dùng để keo lên tinh bột. Quá trình ghép được 

thực hiện khi các gốc tự do tấn công lên tinh bột và tạo ra các gốc tự do trên 

tinh bột ở các nhóm hydroxyl. Những nhóm hydroxyl trong tinh bột có khả 

năng phản ứng với andehyt trong môi trường axit. Khi đó xảy ra phản ứng 

ngưng tụ tạo liên kết ngang giữa các phân tử tinh bột gần nhau. Sản phẩm tạo 

thành không có khả năng tan trong nước. 

2.5.2. Phản ứng tạo phức [8], [9] 

Phản ứng rất đặc trưng của tinh bột là phản ứng với iot. Khi tương tác với 

iot, amylose sẽ cho phức màu xanh đặc trưng. Vì vậy, iot có thể coi là thuốc 

thử đặc trưng để xách định hàm lượng amylose trong tinh bột bằng phương 

pháp trắc quang. Để phản ứng được thì các phân tử amylose phải có dạng 

xoắn ốc để hình thành đường xoắn ốc đơn của amylose bao quanh phân tử iot. 

Các dextrin có ít hơn 6 gốc glucose không cho phản ứng với iot vì không cho 

phản ứng với iot vì không tạo được một vòng xoắn ốc hoàn chỉnh. Axit và 

một số muối như KI, Na…tăng cường tốc độ phản ứng. 

Amylose với cấu hình xoắn ốc hấp thụ được 20% khối lượng iot, tương ứng 

với một vòng xoắn một phân tử iot. Amylopectin tương tác với iot cho màu 

nâu tím. Về bản chất phản ứng màu với iot là hình thành nên hợp chất hấp 

thụ. 

Ngoài khả năng tạo phức với iot, amylose còn có khả năng tạo phức với 

nhiều chất hữu cơ có cực cũng như không cực như: các rượu no, các rượu 

thơm, phenol, các xeton phân tử lượng thấp. 

2.5.3. Tính hấp thụ của tinh bột 


Hạt tinh bột có cấu tạo lỗ xốp nên khi tương tác với các chất bị hấp thụ thì 

bề mặt trong và ngoài của tinh bột đều tham dự. Vì vậy trong quá trình bảo 

quản, sấy và chế biến cần phải hết sức quan tâm tính chất này. Các ion liên 




24 










kết với tinh bột thường ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ của tinh bột. Khả 

năng hấp thụ của các loại tinh bột phụ thuộc vào cấu trúc bên trong của hạt và 

khả năng trương nở của chúng. 

2.5.4. Khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột 

Xác định khả năng hấp thụ nước và khả năng hòa tan của tinh bột cho phép 

điều chỉnh được tỉ lệ dung dịch tinh bột và nhiệt độ cần thiết trong quá trình 

công nghiệp, còn có ý nghĩa trong quá trình bảo quản, sấy và chế biến thủy 

nhiệt. Rất nhiều tính chất chức năng của tinh bột phụ thuộc vào tương tác của 

tinh bột và nước (tính chất thủy nhiệt, sự hồ hóa, sự tạo gel, tạo màng). Ngoài 

ra, nó cũng là cơ sở để lựa chọn tinh bột biến tính thích hợp cho từng ứng 

dụng cụ thể. Ví dụ: để sản xuất các sản phẩm nước uống, …[20]. 

2.6. Những tính chất vật lí của huyền phù tinh bột trong nước [8], [11] 

2.6.1. Độ hòa tan của tinh bột 

Amylose mới tách từ tinh bột có độ tan cao hơn song không bền nên nhanh 

chóng bị thoái hóa trở nên không hòa tan trong nước. Amylopectin khó tan 

trong nước ở nhiệt độ thường mà chỉ tan trong nước nóng. 

Tinh bột bị kết tủa trong cồn, vì vậy cồn là một tác nhân tốt để tăng hiệu quả 

thu hồi tinh bột. 

2.6.2. Sự trương nở 

Khi ngâm tinh bột vào nước thì thể tích hạt tăng do sự hấp thụ nước, làm 

cho hạt tinh bột trương phồng lên. Hiện tượng này gọi là hiện tượng trương 

nở của hạt tinh bột. Độ tăng kích thước trung bình của một số loại tinh bột khi 

ngâm vào nước như sau: tinh bột ngô: 9,1%; tinh bột khoai tây: 12,7%; tinh 

bột sắn: 28,4%. 

2.6.3. Tính chất hồ hóa của tinh bột 

Nhiệt độ để phá vỡ hạt chuyển tinh bột từ trạng thái đầu có mức độ oxi hóa 

khác nhau thành dung dịch keo gọi là nhiệt độ hồ hóa. Phần lớn tinh bột bị hồ 

hóa khi nấu và trạng thái trương nở được sử dụng nhiều hơn ở trạng thái tự 

nhiên. Các biến đổi hóa lí khi hồ hóa như sau: hạt tinh bột trương lên, tăng độ 

trong suốt và độ nhớt, các phân tử mạch thẳng và nhỏ thì hòa tan và sau đó tự 

liên hợp với nhau để tạo thành gel. Nhiệt độ hồ hóa không phải là một điểm 

mà là một khoảng nhiệt độ nhất định. Tùy điều kiện hồ hóa như nhiệt độ, 





25 







nguồn gốc tinh bột, kích thước hạt và pH mà nhiệt độ phá vỡ và trương nở 

của tinh bột biến đổi trên một khoảng rộng lớn. 




Bảng 1.2. Nhiệt độ hồ hóa của một số loại tinh bột 

2.7. Độ nhớt của hồ tinh bột 

Tinh bột tự nhiên Nhiệt độ hồ hóa ( o C) 

Ngô 62 – 73 

Ngô nếp 62 – 72 

Lúa miến 68 – 75 

Lúa miến nếp 67 – 74 

Gạo 68 – 74 

Lúa mỳ 59 – 62 

Sắn 52 – 59 

Khoai tây 59 – 70 

Một trong những tính chất quan trọng của tinh bột có ảnh ưởng đến tính 

chất và kết cấu của nhiều sản phẩm đó là độ nhớt và độ dẻo. Phân tử tinh bột 

có nhiều nhóm hydroxyl có khả năng liên kết được với nhau làm cho phân tử 

tinh bột tập hợp lại, giữ nhiều nước hơn khiến cho dung dịch có độ đặc, độ 

dính, độ dẻo và độ nhớt cao hơn. Yếu tố chính ảnh hưởng đến độ nhớt của 

dung dịch tinh bột là đường kính biểu kiến của các phân tử hoặc của các hạt 

phân tán, đặc tính bên trong của tinh bột như kích thước, thể tích, cấu trúc và 

sự bất đối xứng của phân tử. Nồng độ tinh bột, pH, nhiệt độ, tác nhân oxi hóa, 

các thuốc thử phá hủy liên kết hydro đều làm cho tương tác của các phân tử 

tinh bột thay đổi do đó làm thay đổi độ nhớt của dung dịch tinh bột. 

2.8. Khả năng tạo gel và sự thoái hóa gel 

Tinh bột sau khi hồ hóa và để nguội, các phân tử sẽ tương tác nhau và sắp 

xếp lại tạo một cách có trật tự để tạo thành gel tinh bột với cấu trúc mạng 3 

chiều. Để tạo được gel thì dung dịch tinh bột phải có nồng độ đậm đặc vừa 

phải, phải được hồ hóa để chuyển tinh bột thành trạng thái hòa tan và sau đó 

được để nguội ở trạng thái yên tĩnh. Trong gel tinh bột chỉ có các liên kết 





26 







hydro tham gia, có thể nối trực tiếp các mạch polyglucode hoặc gián tiếp qua 

phân tử nước. 




Khi gel tinh bột để nguội một thời gian dài sẽ co lại và lượng dịch thể sẽ 

thoát ra, gọi là sự thoái hóa. Quá trình này sẽ càng tăng mạnh nếu gel để ở 

lạnh đông rồi sau đó cho tan giá. 

3. Giới thiệu về nano – bạc 

3.1. Phương pháp điều chế 

Có hai phương pháp để tạo vật liệu nano, phương pháp từ dưới lên và 

phương pháp từ trên xuống. Phương pháp từ dưới lên là tạo hạt nano từ các 

ion hoặc các nguyên tử kết hợp lại với nhau. Phương pháp từ trên xuống là 

phương pháp tạo vật liệu nano từ vật liệu khối ban đầu. Đối với hạt nano kim 

loại như hạt nano vàng, bạc, bạch kim,… thì phương pháp thường được áp 

dụng là phương pháp từ dưới lên. Nguyên tắc là khử các ion kim loại như 

Ag +, Au+ để tạo thành các nguyên tử Ag và Au. Các nguyên tử sẽ liên kết 

với nhau tạo ra hạt nano. Các phương pháp từ trên xuống ít được dùng hơn 

nhưng thời gian gần đây đã có những bước tiến trong việc nghiên cứu theo 

phương pháp này. 

Phương pháp ăn mòn laser 

Đây là phương pháp từ trên xuống [4]. Vật liệu ban đầu là một tấm bạc 

được đặt trong một dung dịch có chứa một chất hoạt hóa bề mặt. Một chùm 

Laser xung có bước sóng 532 nm, độ rộng xung là 10 ns, tần số 10 Hz, năng 

lượng mỗi xung là 90 mJ, đường kính vùng kim loại bị tác dụng từ 1-3 mm. 

Dưới tác dụng của chùm laser xung, các hạt nano có kích thước khoảng 10 

nm được hình thành và được bao phủ bởi chất hoạt hóa bề mặt 

CnH2n+1SO4Na với n = 8, 10, 12, 14 với nồng độ từ 0,001 đến 0,1 M. 

Phương pháp khử hóa học 

Phương pháp khử hóa học là dùng các tác nhân hóa học để khử ion kim loại 

thành kim loại. Thông thường các tác nhân hóa học ở dạng dung dịch lỏng 

nên còn gọi là phương pháp hóa ướt. Đây là phương pháp từ dưới lên. Dung 

dịch ban đầu có chứa các muối của các kim loại như HAuCl4, H2PtCl6, 

AgNO3. Tác nhân khử ion kim loại Ag+, Au+ thành Ag0, Au0 ở đây là các 

chất hóa học như Citric acid, vitamin C, Sodium Borohydride NaBH4, 

Ethanol (cồn), Ethylene Glycol [5] (phương pháp sử dụng các nhóm rượu đa 





27 










chức như thế này còn có một cái tên khác là phương pháp polyol). Để các hạt 

phân tán tốt trong dung môi mà không bị kết tụ thành đám, người ta sử dụng 

phương pháp tĩnh điện để làm cho bề mặt các hạt nano có cùng điện tích và 

đẩy nhau hoặc dùng phương pháp bao bọc chất hoạt hóa bề mặt. Phương 

pháp tĩnh điện đơn giản nhưng bị giới hạn bởi một số chất khử. Phương pháp 

bao phủ phức tạp nhưng vạn năng hơn, hơn nữa phương pháp này có thể làm 

cho bề mặt hạt nano có các tính chất cần thiết cho các ứng dụng. Các hạt 

nano Ag, Au, Pt, Pd, Rh với kích thước từ 10 đến 100 nm có thể được chế tạo 

từ phương pháp này. 

Phương pháp khử vật lí 

Phương khử vật lí dùng các tác nhân vật lí như điện tử [6], sóng điện từ 

năng lượng cao như tia gamma [7], tia tử ngoại [8], tia laser [9] khử ion kim 

loại thành kim loại. Dưới tác dụng của các tác nhân vật lí, có nhiều quá trình 

biến đổi của dung môi và các phụ gia trong dung môi để sinh ra các gốc hóa 

học có tác dụng khử ion thành kim loại. Ví dụ, người ta dùng chùm laser xung 

có bước sóng 500 nm, độ dài xung 6ns, tần số 10 Hz, công suất 12-14 mJ [9] 

chiếu vào dung dịch có chứa AgNO3 như là nguồn ion kim loại và Sodium 

Dodecyl Sulfate (SDS) như là chất hoạt hóa bề mặt để thu được hạt nano bạc. 

Phương pháp khử hóa lí 

Đây là phương pháp trung gian giữa hóa học và vật lí. Nguyên lí là dùng 

phương pháp điện phân kết hợp với siêu âm để tạo hạt nano. Phương pháp 

điện phân thông thường chỉ có thể tạo được màng mỏng kim loại. Trước khi 

xảy ra sự hình thành màng, các nguyên tử kim loại sau khi được điện hóa sẽ 

tạo các hạt nano bàm lên điện cực âm. Lúc này người ta tác dụng một xung 

siêu âm đồng bộ với xung điện phân thì hạt nano kim loại sẽ rời khỏi điện 

cực và đi vào dung dịch [10]. 

Phương pháp khử sinh học 

Dùng vi khuẩn là tác nhân khử ion kim loại [11]. Người ta cấy vi khuẩn 

MKY3 vào trong dung dịch có chứa ion bạc để thu được hạt nano bạc. 

Phương pháp này đơn giản, thân thiện với môi trường và có thể tạo hạt với số 

lượng lớn. 





28 







3.2. TÍNH CHẤT CỦA HẠT NANO KIM LOẠI 




Như phần đầu đã nói, hạt nano kim loại có hai tính chất khác biệt so với vật 

liệu khối đó là hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng kích thước. Tuy nhiên, do đặc 

điểm các hạt nano có tính kim loại, tức là có mật độ điện tử tự do lớn thì các 

tính chất thể hiện có những đặc trưng riêng khác với các hạt không có mật độ 

điện tử tự do cao. 

Tính chất quang học 

Như trên đã nói, tính chất quang học của hạt nano vàng, bạc trộn trong 

thủy tinh làm cho các sản phẩm từ thủy tinh có các màu sắc khác nhau đã 

được người La Mã sử dụng từ hàng ngàn năm trước. Các hiện tượng đó bắt 

nguồn từ hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt (surface plasmon 

resonance) do điện tử tự do trong hạt nano hấp thụ ánh sáng chiếu vào. Kim 

loại có nhiều điện tử tự do, các điện tử tự do này sẽ dao động dưới tác dụng 

của điện từ trường bên ngoài như ánh sáng. Thông thường các dao động bị 

dập tắt nhanh chóng bởi các sai hỏng mạng hay bởi chính các nút mạng tinh 

thể trong kim loại khi quãng đường tự do trung bình của điện tử nhỏ hơn 

kích thước. Nhưng khi kích thước của kim loại nhỏ hơn quãng đường tự do 

trung bình thì hiện tượng dập tắt không còn nữa mà điện tử sẽ dao động cộng 

hưởng với ánh sáng kích thích. Do vậy, tính chất quang của hạt nano được có 

được do sự dao động tập thể của các điện tử dẫn đến từ quá trình tương tác 

với bức xạ sóng điện từ. Khi dao động như vậy, các điện tử sẽ phân bố lại 

trong hạt nano làm cho hạt nano bị phân cực điện tạo thành một lưỡng cực 

điện. Do vậy xuất hiện một tần số cộng hưởng phụ thuộc vào nhiều yếu tố 

nhưng các yếu tố về hình dáng, độ lớn của hạt nano và môi trường xung 

quanh là các yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất. Ngoài ra, mật độ hạt nano cũng 

ảnh hưởng đến tính chất quang. Nếu mật độ loãng thì có thể coi như gần 

đúng hạt tự do, nếu nồng độ cao thì phải tính đến ảnh hưởng của quá trình 

tương tác giữa các hạt. 

Tính chất điện 

Tính dẫn điện của kim loại rất tốt, hay điện trở của kim loại nhỏ nhờ vào 

mật độ điện tử tự do cao trong đó. Đối với vật liệu khối, các lí luận về độ 

dẫn dựa trên cấu trúc vùng năng lượng của chất rắn. Điện trở của kim loại 

đến từ sự tán xạ của điện tử lên các sai hỏng trong mạng tinh thể và tán xạ 

với dao động nhiệt của nút mạng (phonon). Tập thể các điện tử chuyển 





29 







động trong kim loại (dòng điện I) dưới tác 

liên hệ với nhau thông qua định luật Ohm: 

dụng của điện trường (U) có 




U = IR , trong đó R là điện trở của kim loại. Định luật Ohm cho thấy 

đường I-U là một đường tuyến tính. Khi kích thước của vật liệu giảm dần, 

hiệu ứng lượng tử do giam hãm làm rời rạc hóa cấu trúc vùng năng lượng. 

Hệ quả của quá trình lượng tử hóa này đối với hạt nano là I-U không còn 

tuyến tính nữa mà xuất hiện một hiệu ứng gọi là hiệu ứng chắn Coulomb 

(Coulomb blockade) làm cho đường I-U bị nhảy bậc với giá trị mỗi bậc sai 

khác nhau một lượng e/2 C cho U và e/RC cho I, với e là điện tích của điện 

tử, C và R là điện dung và điện trở khoảng nối hạt nano với điện cực. 

Tính chất từ 

Các kim loại quý như vàng, bạc,... có tính nghịch từ ở trạng thái khối do sự 

bù trừ cặp điện tử. Khi vật liệu thu nhỏ kích thước thì sự bù trừ trên sẽ không 

toàn diện nữa và vật liệu có từ tính tương đối mạnh. Các kim loại có tính sắt 

từ ở trang thái khối như các kim loại chuyển tiếp sắt, côban, niken thì khi kích 

thước nhỏ sẽ phá vỡ trật tự sắt từ làm cho chúng chuyển sang trạng thái siêu 

thuận từ. Vật liệu ở trạng thái siêu thuận từ có từ tính mạnh khi có từ trường 

và không có từ tính khi từ trường bị ngắt đi, tức là từ dư và lực kháng từ hoàn 

toàn bằng không 

Tính chất nhiệt 

Nhiệt độ nóng chảy T m của vật liệu phụ thuộc vào mức độ liên kết giữa 

các nguyên tử trong mạng tinh thể. Trong tinh thể, mỗi một nguyên tử có một 

số các nguyên tử lân cận có liên kết mạnh gọi là số phối vị. Các nguyên tử 

trên bề mặt vật liệu sẽ có số phối vị nhỏ hơn số phối vị của các nguyên tử ở 

bên trong nên chúng có thể dễ dàng tái sắp xếp để có thể ở trạng thái khác 

hơn. Như vậy, nếu kích thước của hạt nano giảm, nhiệt độ nóng chảy sẽ giảm. 

Ví dụ, hạt vàng 2 nm có T m = 500°C, kích thước 6 nm có T m = 950°C [12]. 

3.3 Ứng dụng của hạt nano kim loại 

Các ứng dụng đều liên quan đến những tính chất khác biệt của hạt nano. 

Những ứng dụng đầu tiên như chúng ta đã biết là liên quan đến tính chất 

quang của chúng. Người ta trộn hạt nano vàng, bạc vào thủy tinh để chúng có 

các màu sắc khác nhau. Gần đây người ta đã phát hiện ra rất nhiều ứng dụng 

khả dĩ của hạt nano vàng để tiêu diệt tế bào ung thư [13]. Trong đó, hạt nano 

vàng được kích thích bằng ánh sáng laser xung, do hiện tượng hấp thụ cộng 





30 










hưởng Plasmon mà hạt nano dao động trở nên nóng bỏng, có khi lên đến nhiệt 

độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của vàng. Quá trình tăng nhiệt này gây ra một 

sóng xung kích (shock wave) tiêu diệt tế bào ung thư trong đường kính hàng 

mm. Hạt nano vàng bọc bởi các nguyên tử Gd (có mô men từ nguyên tử lớn 

nhất) còn được dùng để làm tăng độ tương phản trong cộng hưởng từ hạt nhân 

(MRI) [14]. Rất gần đây, người ta còn tạo ra nguyên tử nhân tạo từ hai hạt 

nano vàng mở ra khả năng ứng dụng lớn trong tương lai [15]. 

3.4 HẠT NANO BẠC 

Công nghệ nano là một khoa học phát triển nhanh chóng của sản xuất và 

sử dụng các hạt có kích cỡ nano đo ở nanomet (1nm = 1 phần tỷ của một 

mét). Một loại vật liệu nano có một tác động sớm lên sản phẩm chăm sóc sức 

khỏe là nano bạc.Bạc đã được sử dụng để điều trị bệnh y tế trong hơn 100 

năm do thuộc tính của nó kháng khuẩn và kháng nấm tự nhiên. Các hạt nano 

bạc thường đo 25nm. Các hạt Nano bạc có diện tích mặt rất lớn, gia tăng tiếp 

xúc của chúng với vi khuẩn hoặc nấm, và nâng cao hiệu quả diệt khuẩn và 

diệt nấm. 

Nano bạc khi tiếp xúc với vi khuẩn và nấm bất lợi sẽ ảnh hưởng đến 

chuyển hóa tế bào và ức chế sự phát triển của tế bào. Nano bạc ức chế hô hấp, 

quá trình trao đổi chất cơ bản của hệ thống truyền và vận chuyển chất nền 

trong các màng tế bào vi khuẩn. Nano bạc ức chế sự nhân và tăng trưởng của 

các vi khuẩn và nấm gây nhiễm trùng, mùi, ngứa và lở loét.Nano bạc có thể 

được ứng dụng vào các sản phẩm chăm sóc sức khỏe khác như băng cho vết 

bỏng, chữa bỏng, da; vết thương mụn trứng cá; và các sản phẩm vệ sinh phụ 

nữ, khăn vệ sinh 

3.4.1Phương pháp tổng hợp 

a. Phương pháp khử hóa học 

Phương pháp khử hoá học sử dụng chủ yếu các tác nhân hóa học để khử 

ion bạc tạo thành bạc kim loại và sau đó chúng kết tụ lại tạo thành các hạt 

nano bạc kim loại. Nguyên lý cơ bản của phương pháp khử hóa học được thể 

hiện theo biểu thức 1.1.: 

Ag + + X - Ag 0 -> nano bạc 





31 







b. Phương pháp vật lý 




Tương tự phương pháp hoá học, phương pháp vật lý sử dụng các tác nhân 

vật lý như điện tử, sóng điện từ như tia UV, tia laser, gamma [17], để khử ion 

bạc tạo thành hạt nano bạc. Biểu thức 1.4 thể hiện qui trình tạo ra hạt nano Ag 

bằng phương pháp vật lý. 

c.Phương pháp sinh học 

Phương pháp sinh học sử dụng các tác nhân như vi khuẩn, vi rút có khả năng 

khử ion bạc thành bạc 

3. Giới thiệu màng tinh bột sắn - chitosan 

3.1. Phương pháp tạo màng [1], [7], [10] 

Cho tinh bột phân tán trong nước đến một nồng độ nhất định không quá 

đặc hoặc không quá loãng, hồ hoá sơ bộ để tạo ra một độ nhớt nhất định trộn 

với dịch chitosan (2%). Khuấy thật kỹ,rót dung dịch tinh bột sắn-chitosan 

thành lớp mỏng lên bề mặt khuôn nhựa phẳng và nhẵn được gia nhiệt thích 

hợp. Để màng khỏi bị dính lại sau khi khô, có thể phết một ít parafin để trơ 

hoá bề mặt khuôn. 

Các giai đoạn hình thành màng: 

Giai đoạn 1: Từ bề mặt nước bốc hơi, nồng độ tinh bột tăng lên, các hạt 

tinh bột-chitosan dịch gần nhau, hướng từ biên vào tâm dưới tác dụng của 

dòng môi trường phân tán sắp xếp lại thành lớp đơn hạt đặc. 

Giai đoạn 2: Nước nằm giữa các hạt tiếp tục bốc hơi. Các hạt tiếp xúc 

nhiều hơn và bị biến dạng. Sức căng bề mặt lúc này có vai trò rất lớn, có 

khuynh hướng làm căng bề mặt của hệ thống. Mức độ biến dạng của các hạt 

phụ thuộc vào modun và độ nhớt của chúng. Có thể thêm vào các chất hoá 

dẻo để tạo màng có độ đồng thể hơn. 

Giai đoạn 3: Khi tiếp xúc với nhau các hạt bắt đầu thể hiện lực cố kết. Các 

tính chất cơ lý của màng sẽ phụ thuộc vào các hiện tượng xảy ra trong giai 

đoạn này. Khi khô thể tích của màng bị giảm, dẫn đến sự co ngót về chiều dày 

và xuất hiện ứng suất nội. Sự co ngót màng càng lớn khi nồng độ tinh bột sắn- 





32 







chitosan càng nhỏ và sự hydrat hoá càng cao. Do đó người ta thường thêm 

vào các chất pha loãng để làm giảm sự hydrat hoá. 




Màng thu được từ dung dịch có nồng độ thấp tốc độ bay hơi lớn, mạch 

phân tử tinh bột sắn - chitosan được định hướng một cách mạnh mẽ, thường 

có độ bền cao nhưng ứng suất nội lớn. Khi làm khô chậm, màng kém bền hơn 

tuy nhiên lại không có ứng suất nội. Vì vậy tốc độ bốc hơi nước phải được 

điếu chỉnh hợp lý bằng cách thay đổi nhiệt độ, thay đổi tốc độ chuyển dịch và 

trao đổi không khí, thay đổi độ nhớt và nồng độ tinh bột sắn - chitosan trong 

dung dịch. 

Khi thay đổi các thông số này ta sẽ thu được màng có cấu trúc và tính 

chất khác nhau. Do đó chúng tôi tiến hành khảo sát các yêu tố ảnh hưởng đến 

độ bền màng tinh bột sắn - chitosan. 

3.2. Cơ chế hóa dẻo hóa của màng tinh bột sắn - chitosan [13] 

Các chất dẻo hóa xâm nhập vào mạng lưới tinh bột sắn - chitosan và phá 

vỡ liên kết hydro trong điều kiện nhiệt độ cao, áp suất cao. Kết quả là lực liên 

kết giữa các đại phân tử tinh bột sắn - chitosan bị phá vỡ các phân tử dễ dàng 

trượt lên nhau và khả năng chụi kéo tăng lên, làm tăng độ co dãn màng, đồng 

thời làm tăng không gian phân tử. 

3.3. Tác nhân dẻo hóa cho màng tinh bột sắn - chitosan 

3.3.1. Nước[13] 

Tính chất cơ học của các màng tinh bột, màng tinh bột – chitosan được ép 

khuôn, với nhiệt độ hóa thủy tinh nhỏ hơn nhiệt độ phòng phụ thuộc chặt chẽ 

vào hàm lượng nước trong hỗn hợp. Hàm lượng nước khác nhau trong hỗn 

hợp sơ bộ có thể dẫn tới sự thay đổi về ứng xuất và độ giãn dài khi đứt. Ảnh 

hưởng này có thể là do sự phụ thuộc của tính linh động polysaccarit vào hàm 

lượng nước trong hỗn hợp sơ bộ, ảnh hưởng của nước và chất dẻo hóa lên tính 

cơ học của vật liệu màng tạo thành đã được xác định trong một số nghiên cứu. 

3.3.2. Glycerol [32], [34] 

Màng phủ tinh bột sắn - chitosan được sản xuất bằng phương pháp đúc để 

nghiên cứu ảng hưởng của glycerol và tinh bột giàu amylose, chitosan lên các 

tính chất của chúng. Glycerol đóng vai trò như là một chất dẻo hóa thông 

thường trong các màng chitosan-tinh bột, với việc tăng nồng độ glycerol, độ 

thấm nước, độ căng và biến dạng thủng tăng, trong khi ứng xuất phá hủy 





33 










modul Young và độ bền đánh thủng giảm. Môt vài nghiên cứu phân tích cho 

thấy, các loại màng phủ thực phẩm hoặc màng phủ ngăn ngừa vi sinh vật có 

hại không hẳn thay thế hoàn toàn màng bọc tổng hợp, tuy nhiên chúng có 

tiềm năng thay thế các loại màng phủ thông thường trong một số ứng dụng. 

Việc sử dụng tinh bột, chitosan như một loại polymer phân hủy sinh học có 

thể mang lại một hướng mới với tiềm năng ứng dụng cao. Khi tăng hàm 

lượng glycerol độ nhớt, nhiệt độ hóa thủy tinh giảm. Ảnh SEM đã cho thấy 

glycerol có thể giúp phá hủy cấu trúc hạt của tinh bột trong khi đun và chế 

biến nó thành vật liệu nhựa dẻo và có thể chế biến lại. 

4. Một số đặc tính của màng tinh bột sắn – chitosan [34] 

Màng tổng hợp từ polysaccarit, protein và lipit có thể làm tăng thời gian sử 

dụng của sản phẩm. Các chức năng của nó như tạo một lớp bảo vệ lỏng, khí 

hoặc hơi. 

Việc sử dụng màng phủ và màng để bảo quản chất lượng sản phẩm không 

những trên lĩnh vực lý thuyết mà còn được nghiên cứu ở nhiều trường đại 

học. 

4.4.1. Đặc tính thấm nước của màng[23], [31] 

Quá trình chuyển nước trong màng tinh bột sắn - chitosan chủ yếu là do 

tinh bột, phân tử tinh bột tương tác mạnh với các phân tử nước thấm hút. 

Đẳng nhiệt thấm hút nước trên màng tinh bột sắn - chitosan cao có dạng 

đường thẳng trong phạm vi nghiên cứu (5±45 0 C), vì thế độ ẩm thường bị ảnh 

hưởng bởi các thông số như nhiệt độ, bề dày màng và hàm lượng chất dẻo 

hóa. Độ thấm nước cuối cùng có khả năng chuyển đổi khối lượng, tương tác 

chất tan và polymer trong màng. Theo động học của quá trình không thuận 

nghịch, sự khác nhau về hóa thế của nước là lực truyền nước qua màng. Khi 

quá trình xảy ra ở nhiệt độ và áp suất không đổi, hóa thế của nước khác nhau 

do đó nồng độ hơi nước khác nhau ở hai mặt, độ thấm nước được định nghĩa 

là tích của độ khuếch tán và độ hòa tan chỉ khi định luật Fick và Henry được 

thỏa mãn hoàn toàn. Các báo cáo thực nghiệm cho thấy rằng thấm hút nước là 

một quá trình sol-gel thuận nghịch. Cân bằng thấm hút nước được mô tả bằng 

phương trình BET đơn giản. Vì vậy độ hòa tan của nước được xem như là 

hàm nghịch của nhiệt độ. Khi độ ẩm tương đối lớn hơn 52% độ trương được 

chú ý, nền poymer mở và quá trình chuyển hóa nước dễ dàng. 





34 










Trong một số nghiên cứu khác, nếu độ ẩm tương đối giảm thì nền polymer 

sẽ ít bị ảnh hưởng bởi nồng độ nước hấp thụ. Có thể thấy rằng vùng có nồng 

độ nước thấp bị ngăn cản nước hấp thụ khuếch tán vì thế độ thấm nước không 

phụ thuộc vào bề dày màng. Có thể thấy rằng khi có mặt chất dẻo hóa sẽ tốt 

hơn do làm tăng tính ưa nước tự nhiên đồng thời làm tăng vận tốc khuếch tán 

nước trong màng bằng cách cho phép mạch polymer linh động hơn. 

4.4.2. Tính chất cơ lý của màng [23], [31] 

Bề mặt đồng nhất và cấu trúc màng quan sát được từ vi cấu trúc sử dụng 

vi điện tử quét (SEM). Giá trị độ bền căng của màng đã được so sánh và đánh 

giá với các loại màng khác cho thấy tính chất cơ học của chúng rất tốt, có khả 

năng ứng dụng cao và tiện tợi. 

Màng chitosan-tinh bột và các loại khác thường được sử dụng trong công 

nghiệp thực phẩm. Chúng tạo thành màng có tính chất cơ học tốt và chắn hiệu 

quả các hợp chất phân cực thấp nhưng lại không chắn ẩm tốt. Màng chitosantinh 

bột thường trong suốt, đàn hồi, bền nước và không thấm O 2 . 





35 










1. Nội dung nghiên cứu 

CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 

1. Chiết chitin từ vỏ tôm, chuyển chitin thành chitosan và xác định độ 

deacetyl hóa của chitosan thu được. 

2. Tách amilozo từ tinh bột sắn, xác định hiệu suất tách. 

3. Tổng hợp và tạo màng vật liệu composite từ tinh bột sắn và chitosan, khảo 

sát các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của màng vật liệu (tỷ lệ nguyên liệu 

chitosan/tinh bột, điều kiện tổng hợp...) để chọn lựa điều kiện tổng hợp và 

thử hoạt tính kháng khuẩn của các màng vật liệu. 

4. Xác định các đặc trưng lý hoá (độ dãn dài khi đứt, độ thấm nước, độ bền cơ 

học...) của các mẫu màng vật liệu, chọn mẫu có tính cơ lý chấp nhận được. 

5. Khảo sát sự tương tác giữa pha tinh bột và pha chitosan để tạo thành vật 

liệu mới dựa trên các kết quả phân tích phổ, SEM, TEM, XRD... 

2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 

2.1. Hóa chất, nguyên liệu 

Natri hydroxit, acid chlohydric, acid acetic (TQ), gryxerol, tinh bột sắn, vỏ 

tôm, vi khuẩn Ecoly, muối Bạc. 

2.2. Dụng cụ, thiết bị 

Máy khuấy từ, bếp cách thủy, tủ sấy, lò vi sóng, cân và các dụng cụ thông 

dụng của phòng thí nghiệm: cốc thủy tinh, bình định mức, buret, pipet, bình 3 

cổ, sinh hàn… 

3. Thực nghiệm tổng hợp màng 

Sơ đồ quy trình thực nghiệm 

3.1. Tổng hợp chitosan từ vỏ tôm 


- Nguyên tắc: 




36 







Vỏ tôm khô được loại khoáng bằng HCl 10%, loại protein bằng NaOH 8%, 

sau đó deacetyl hoá bằng dung dịch NaOH 40% thu được chitosan. 




- Tiến hành: 

Cân 100 gam vỏ tôm sấy khô, ngâm trong dung dịch HCl 10% trong 12 giờ, 

rửa đến pH=7. Tiếp tục ngâm trong dung dịch NaOH 8% trong 12 giờ, rửa 

đến pH=7 thu được chitin. Từ chitin deacetyl hóa bằng dung dịch NaOH 40%, 

đun cách thủy ở 80 °C trong khoảng thời gian thích hợp thu được chitosan. 

Vỏ tôm khô 

HCl 10%, t 0 phòng, 12 giờ 

Rửa, ngâm trong nước 

NaOH 8%, t 0 phòng, 12 giờ 

Rửa đến pH=7 

NaOH 40%, 80 0 C, 8,5 giờ 

Rửa đến pH=7 

Chitin 

Chitosan 

Sấy 50 0 C 

Loại 

khoáng 

vô cơ 

Loại 

protein 

Deacetyl 

hóa 

Ngoài việc sử dụng NaOH 40% thực hiện deaxetyl còn có thể được thực 

hiện theo phương pháp vi sóng.Bản chất của phương pháp là sử dụng bước 

sóng có tần số cao hay còn goi là chất khử để deaxety chitin thành 

chitosan.Đây là một phương pháp mới mà chúng em sử dụng để deaxetyl 

chitin cho kết quả tốt mang lại hiệu quả kinh tế tốt 





37 







chitin 




3.2. Tách amilozo từ tinh bột sắn 


Tinh bột sắn có 2 thành phần chính là amylose và amylopectin. Trong đó 

amylose tan trong nước nóng còn amylopectin thì không. Độ tan amylose phụ 

thuộc vào nhiệt độ. Vì vậy chúng tôi tiến hành khảo sát nhiệt độ thích hợp của 

amylose tan trong nước tốt nhất. 


Vi sóng trong 10 phút 

chitosan 

Cân 2 (g) tinh bốt sắn, khuấy với 100 ml nước cất trong 5 phút, để lắng. 

Loại bỏ phần dung dịch trong ( mục đích loại bỏ tạp chất tan), lấy phần rắn 

cho vào 100 ml nước cất, khuấy, gia nhiệt đến 80 trong 30 phút. Dung dịch 

hồ tinh bột thu được để lắng trong 45 phút. Tách lấy amylose tan 





38 










Tinh bột 

sắn 

1. Khuấy 5 phút 

Loại phần rắn 

Dịch amylose trong 

suốt tan trong nước 

nóng 

Dung dịch 

trắng sữa 

1. Để lắng 

2. Lọc, gạn 

Khuấy trong 30 

phút, gia nhiệt 

Để lắng 

45 phút 

Loại phần 

dịch trong 

Chất rắn 

Dịch hồ tinh bột 





39 










3.3. Tổng hợp màng 

3.3.1. Tổng hợp màng chitosan – tinh bột 


Tạo gel từ dung dịch chitosan- acid acetic 2%, gel từ dung dịch tinh bột sắn 

với nước và sử dụng phương pháp trộn lẫn. 


Các mẫu vật liệu tinh bột sắn – chitosan được tổng hợp bằng cách cho 2,00 

gam chitosan khuấy đều trong 100 mL dung dịch acid acetic 2%. Tinh bột 

được khuấy đều trong 100 mL nước cất để tạo dung dịch gel. Vừa khuấy nhẹ, 

vừa cho từ từ dung dịch tinh bột sắn vào dung dịch chitosan- acid acetic 2%. 

Hỗn hợp được khuấy đều trong bình teflon 8h giờ ở 55 0C, sau đó tráng lên 

khuôn và sấy khô ở 400C trong 5 giờ. 

Chitosan 

Tinh 

bột 

3.3.2. Tổng hợp màng vật liệu nano composite bạc từ tinh bột và chitosan. 

3.3.2.1.Tổng hợp nano bạc 

Nguyên tắc: 

Acid acetic 2% 

1. Nước cất 

2. Dung dịch 1 

XRD 

IR, SEM 

Dung dịch 

Khuấy đều 

CH 3 COOH- Chitosan Dung dịch 1 

Hỗn hợp 

Chitosan-tinh bột sắn 

Màng vật liệu 

Khuấy ở 55 0 C 

t=8 giờ 

Đúc trên đĩa 

40 0 C, t= 5 giờ 

Hỗn hợp 1 

Giữ ổn 

định 72 

giờ 





40 







Tạo dung dịch chứa các hạt nano bạc dự trên nguyên tắc là hòa tan AgNO 3 

trong đường glucozo 




Cách tiến hành 

Cho 1,5ml dung dịch AgNO 3 0,001M vào 3ml dung dịch đường glucozo 

0,001M đòng thời cho thêm 0,02% dịch tinh bột.Hỗn hợp được đưa vào thiết 

bị phản ứng được gia nhiệt ở 70 0 C trong 72h, dung dịch thu được có màu nâu 

vàng 

t=72h T=70 0 C 

3.3.2.2.Tổng hợp màng chitosan-bạc-tinh bột 

_ 

1,5ml AgNO 3 

0,001M 


Tạo gel từ dung dịch chitosan- acid acetic 2%, gel từ dung dịch tinh bột sắn 

với nước và sử dụng phương pháp trộn lẫn và thêm dung dịch chưa nanobac 



3ml dung dịch đường 

glucozo 0,001M 

0.02% tinh bột 

Các mẫu vật liệu tinh bột sắn – chitosan được tổng hợp bằng cách cho 2,00 

gam chitosan khuấy đều trong 100 mL dung dịch acid acetic 2%. Tinh bột 

được khuấy đều trong 100 mL nước cất để tạo dung dịch gel. Vừa khuấy nhẹ, 

vừa cho từ từ dung dịch tinh bột sắn vào dung dịch chitosan- acid acetic 2% 

đồng thời cho thêm dung dịch chứa nanobac với nồng độ 0,001%. Hỗn hợp 

được khuấy đều trong bình teflon 8h giờ ở 60 0 C sau đó tráng lên khuôn và 

sấy khô ở 40 0 C trong 5 giờ. 





41 










Tinh bột 

Dung dịch 1 


4. Các phương pháp phân tích, khảo sát. 

4.1. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 

khuấy đều 

t=72h,T=70 0 C 

Giữ ổn định 72h 

Đúc trên đĩa,sấy t=50 0 C 

T=4h 

Theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể được xây dựng từ các 

nguyên tử hay ion phân bố đều đặn trong không gian theo một trật tự nhất 

định. Khi chùm tia X tới bề mặt tinh thể và đi sâu vào bên trong mạng lưới 

tinh thể thì mạng lưới này đóng vai trò như một cách tử nhiễu xạ đặc biệt. Các 

nguyên tử, ion bị kích thích bởi chùm tia X sẽ thành các tâm phát ra các tia 

phản xạ. 

θ 

d 

Hỗn hợp chitosan-tinh 

bột-Ag 

Màng composite 

d sin θ 

Hình 2.1. Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể 

Khoảng cách hai mặt song song (d không gian ), góc giữa chùm tia X với mặt phản 

xạ và bước sóng (λ) bằng phương trình Vulf-Bragg: 

θ 

Hỗn hợp A 





42 







2d 

hkl. sinθ = nλ 




Phương trình Vulf- Bragg là phương trình cơ bản để nghiên cứu cấu trúc 

tinh thể. Căn cứ vào cực đại nhiễu xạ trên giản đồ (giá trị 2θ) có thể suy ra d 

theo công thức trên. Ứng với mỗi hệ kết tinh cụ thể sẽ cho một bộ các giá trị d 

phản xạ ở các góc quét khác nhau xác định. Phương pháp này được sử dụng 

rộng rãi để nghiên cứu cấu trúc tinh thể của vật liệu. 

Trong khóa luận này, phương pháp nhiễu xạ tia X được sử dụng để nghiên 

cứu cấu trúc tinh thể của tinh bột và màng vật liệu nanocomposite chitosantinh 

bột. 

4.2. Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) 

Nguyên tắc: Xác định sự có mặt của peak đặc trưng cho liên kết NH của 

nhóm amide CONHR (của chitin), chuyển thành NH 2 (trong sản phẩm 

chitosan). 

Thay vì chiếu một chùm tia đơn sắc của ánh sáng vào mẫu, kỹ thuật này 

chiếu một chùm có chứa nhiều tần số ánh sáng khác nhau cùng một lúc, và đo 

có bao nhiêu chùm được hấp thụ bởi mẫu. Tiếp theo, chùm tia được biến đổi 

để có một sự kết hợp khác nhau về tần số, cho một điểm dữ liệu thứ hai. Quá 

trình này được lặp đi lặp lại nhiều lần. Sau đó, máy tính có tất cả những dữ 

liệu này và thực hiện ngược trở lại để suy ra những gì hấp thụ được tại mỗi 

bước sóng . 

Dựa vào tần số đặc trưng, cường độ peak trong phổ hồng ngoại, người ta 

có thể phán đoán trực tiếp về sự có mặt các nhóm chức, các liên kết xác định 

trong phân tử hay tinh thể chất nghiên cứu. 

Trong nghiên cứu này, phổ hồng ngoại được sử dụng để: chứng minh 

chitin đã được deacetyl hóa tạo thành chitosan; và chứng tỏ đã có sự tương tác 

xảy ra trong vật liệu thu được dựa vào sự thay đổi cường độ của các peak đặc 

trưng. Mẫu được đo trên máy FTIR IMPAC-410 trong vùng 4000-400 cm -1 

tại trường Đại học Sư phạm Hà Nội 

4.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy- 

SEM) 


Nguyên tắc: Sử dụng chùm tia electron để quét trên bề mặt mẫu và tạo 

ảnh. Ảnh đó đến màn huỳnh quang có thể đạt độ phóng đại theo yêu cầu. Việc 




43 







tạo ảnh của mẫu vật được thực hiện thông qua sự ghi nhận và phân tích các 

bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật. 




Chùm tia electron (điện tử) được tạo ra từ cathod (súng điện tử) qua 2 tụ 

quang điện tử sẽ được hội tụ lên mẫu nghiên cứu. Khi chùm điện tử đập vào 

mẫu nghiên cứu sẽ phát ra các chùm điện tử phản xạ và điện tử truyền qua. 

Các điện tử phản xạ và truyền qua này được đi qua điện thế gia tốc vào phần 

thu và biến đổi thành tín hiệu ánh sáng, tín hiệu được khuếch đại, đưa vào 

mạng lưới điều khiển tạo độ sáng trên màn ảnh. Mỗi điểm trên mẫu cho một 

điểm tương ứng trên màn. Độ sáng tối trên màn ảnh phụ thuộc vào lượng điện 

tử phát ra tới bộ thu và phụ thuộc vào hình dạng mẫu nghiên cứu. 

Trong báo cáo này, chúng em sử dụng phương pháp SEM để xác định cấu 

trúc của màng vật liệu chitosan-tinh bột sau khi tổng hợp. 

4.4. Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TGA) 

Phân tích nhiệt là phương pháp nghiên cứu tính chất của các mẫu đo khi tác 

động nhiệt độ lên mẫu theo một chương trình nào đó khi mẫu được đặt trong 

môi trường nhất định. Việc cung cấp nhiệt năng cho mẫu làm tăng enthalpy 

và nhiệt độ của mẫu lên một giá trị xác định tùy thuộc vào nhiệt lượng cung 

cấp và nhiệt dung của mẫu. Ở trạng thái vật lý bình thường, nhiệt dung của 

mẫu biến đổi chậm theo nhiệt độ nhưng khi trạng thái của mẫu thay đổi thì sự 

biến đổi này bị gián đoạn. Khi mẫu được cung cấp nhiệt năng, cùng với sự gia 

tăng nhiệt độ các quá trình vật lý và hóa học có thể xảy ra, ví dụ nóng chảy 

hoặc phân hủy kèm theo sự biến đổi enthalpy… Các quá trình biến đổi 

enthalpy có thể ghi nhận bằng phương pháp phân tích nhiệt. 

Ở đây, chúng tôi chỉ sử dụng kĩ thuật đo sự biến đổi trọng lượng mẫu khi 

quét nhiệt (TG) và kĩ thuật đo nhiệt độ vi sai để xác định sự biến đổi của dòng 

nhiệt truyền qua mẫu (DSC). Giản đồ TG cho biết trong vùng nhiệt độ quan 

sát có các quá trình biến đổi nào kèm theo các hiệu ứng nhiệt (được thể hiện 

trên giản đồ là một đỉnh) của phản ứng hóa học, chuyển pha hay không và nếu 

có thì quá trình đó là tỏa nhiệt hay thu nhiệt. 

Giản đồ DTA sử dụng trong mục đích như xác định nhiệt độ chuyển pha, 

nhiệt độ nóng chảy và nghiên cứu động học tinh thể cũng như xác định nhiệt 

dung. Diện tích giới hạn bởi đường nền và đường DTA cho biết lượng 

enthalpy biến đổi trong mẫu. 





44 







4.5. Phương pháp định tính chitosan 




4.5.1. Phương pháp xác định độ deacetyl của chitosan [24] 


Phương pháp phổ hồng ngoại được ứng dụng quan trọng trong việc xác định 

độ deaxetyl của chitosan.Thông qua việc xác định đỉnh peak của nhóm OH và 

NH 2 trong tinh bột 

Tiến hành: 

Chitosan được chuẩn bị dưới dạng hỗn hợp với đĩa KBr. Đĩa KBr được 

chuẩn bị theo phương pháp của Sabnis và Block có cải tiến. Bột chitosan và 

KBr được trộn đều và nghiền nhỏ. Hỗn hợp đó được nén lại tạo thành đĩa và 

sấy trước khi phân tích. 

Độ đề axetyl hóa (DD) của chitosan được xác định theo công thức Baxter 

[29]: 

A 

DD (%) = 100 - 115. A 

1655 

3450 

Trong đó: A 1655 và A 3450 lần lượt là độ hấp phụ của giải bước sóng amin 

tại 1655 cm -1 là hàm lượng nhóm N-axetyl và dải hydroxyl tại 3450 cm -1 là số 

liệu hiệu chỉnh các sai số gây ra do độ dầy của màng và sự khác biệt về mật 

độ của chitosan dạng bột. 

Các giá trị A 1655 và A 3450 được tính toán dựa trên việc xác định hai đỉnh 

peak của hai nhóm OH và NH 2 

(A 1655 )amin = lg(DF 2 /DE) 

(A 3450 )hydroxyl = lg(AC/AB) 

Các giá trị AB,AC DE,DF 1 , DF 2 được xác định như trong hình vẽ 





45 










4.6. Phương pháp phenol-sulfuric để định lượng amylose trong tinh bột 

sắn 

4.6.1. Nguyên tắc 

Dựa vào phản ứng thuỷ phân amylose thành Mono, Mono tạo màu với 

phenol, dung dịch tạo thành có độ hấp thụ cực đại tại bước sóng λ = 490 nm. 

4.6.2. Cách tiến hành 

(a) Xây dựng đường chuẩn 

- Cân chính xác 0,2500 g D-glucose cho vào bình định mức 250 mL rồi định 

mức bằng nước cất ta được dung dịch A. Như vậy, nồng độ dung dịch D- 

glucose là 1 mg/mL (1000 µg/mL). 

- Lấy 50 mL dung dịch A pha thành 500 mL thu được dung dịch D-glucose có 

nồng độ 100 µg/mL (dung dịch B). 

- Lần lượt lấy 0; 25; 50; 75; 100 mL dung dịch B pha thành 100 mL thu được 

dung dịch D-glucose có nồng độ là 0; 25; 50; 75; 100 µg/mL. 

- Lấy 125 mL dung dịch A pha thành 500 mL thu được dung dịch D-glucose 

có nồng độ 250 µg/mL (dung dịch C). 





46 







- Lần lượt lấy 50; 60; 70; 80 mL dung dịch C pha thành 100 mL thu được 

dung dịch D-glucose có nồng độ là 125; 150; 175; 200 µg/mL. 




- Mỗi mẫu lấy 1 mL cho vào ống nghiệm có nút, thêm vào mỗi ống nghiệm 

1mL dung dịch phenol 5%, 5 mL dung dịch H 2 SO 4 đậm đặc, lắc đều các ống 

nghiệm. 

- Đặt các ống nghiệm vào cốc nước sôi trong 2 phút, sau đó làm lạnh các ống 

nghiệm ở nhiệt độ phòng trong 30 phút. 

- Đo độ hấp thụ quang (A) của các dung dịch này ở bước sóng 490 nm, thu 

được các giá trị độ hấp thụ quang. 

- Từ các kết quả thu được, xây dựng đường chuẩn. 

(b) Đo mẫu thực 

- Cân 1 (g) tinh bột hòa tan vào 100 mL nước, khuấy ở nhiệt độ 80 0 C trong 

30 phút. Để lắng thu được dịch amylose tan trong nước. 

- Lấy 1 mL dung dịch amylose trên cho vào ống nghiệm có nút đậy kín. 

Thêm vào mỗi ống nghiệm 1 mL dung dịch phenol 5%, 5 mL dung dịch 

H 2 SO 4 đậm đặc, lắc đều các ống nghiệm. 

- Đặt các ống nghiệm vào cốc nước sôi trong 2 phút, sau đó làm lạnh các ống 

nghiệm ở nhiệt độ phòng trong 30 phút. 

- Đo độ hấp thụ quang (A) của các dung dịch amylose này ở bước sóng 490 

nm. Kết hợp với phương trình đường chuẩn, suy ra hàm lượng amylose tinh 

khiết có chứa trong mỗi mẫu tinh bột sắn tổng. 

4.6.3. Tính hàm lượng amylose trong mẫu tinh bột sắn 

- Dựa vào giá trị nồng độ và mật độ quang tương ứng của các mẫu D-glucose 

chuẩn, xây dựng được đường chuẩn. 

- Dựa vào giá trị D mẫu của mẫu amylose và đường chuẩn, tính được nồng độ 

thực tế của amylose có trong tinh bột sắn. 

- Từ đó suy ra hàm lượng amylose có trong tinh bột sắn. 





47 







4.7. Khảo sát các tính chất của màng [22], [31] 




4.7.1 Độ hút ẩm của màng 

Độ hút ẩm của màng được xác định bằng cách nhúng một lượng màng tinh 

bột sắn - chitosan vào dung dịch đệm muối photphat ở pH=4 trong 30 phút, 

sau đó dùng miếng giấy lọc hút hết nước còn dư bên ngoài màng. Cân trọng 

lượng màng trước và sau khi ngâm . Độ hút ẩm của màng được xác định theo 

công thức: 

W = 

Trong đó: 

W: phần trăm độ hấp thụ nước của màng 

W 30 : trọng lượng màng sau khi nhúng 30 phút vào dung dịch đệm 

W 0 : trọng lượng màng ban đầu trước khi nhúng vào hệ dung dịch đệm 

4.7.2. Độ hòa tan của màng 

Độ hòa tan màng được xác định bằng cách cho mẫu màng 1g được nhúng 

và khuấy trong 10 mL nước cất trong 30 phút. Dung dịch sau đó được lọc 

bằng phễu lọc chân không. Phần không tan được sấy ở 80 0 C qua đêm cho đến 

khi khối lượng không đổi và cân xác định khối lượng. Mỗi phép đo được lặp 

lại 3 lần mối màng 

Độ hòa tan trong nước = 

Trong đó: 

m 1 : khối lượng phần khô ban đầu 

m 2 : khối lượng phần không hòa tan 

4.7.3. Xác định tính chất cơ học của màng tinh bột sắn – chitosan 

Tính chất cơ học của màng tinh bột sắn được đo bằng máy ZWICK- 

2.5N1SWN: 144950 (CHLB Đức) 

Theo tiêu chuẩn thử nghiệm : ASTM D 638-03 


Mẫu được đo tại Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới – 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, 

Hà Nội. 




48 










4.7.4. Xác định độ dày màng 

Độ dày màng được đo bằng máy đo vi sai Mitutoyo Tokyo Model 293-776 ở 

nhiệt độ phòng 32 0 C, độ ẩm RH=45%. 

4.7.5. Phương pháp thử tính kháng khuẩn với vi khuẩn Ecoly 


- Sử dụng phương pháp khuếch tán trên đĩa thạch để đánh giá khả năng 

kháng khuẩn của màng vật liệu [25]. 

- Màng tinh bột sắn - chitosan được tạo hình thành những vòng tròn nhỏ 

đường kính 1cm, dày 01mm, đặt trên đĩa thạch chứa các chủng vi khuẩn đã 

nuôi cấy. Dựa vào vùng ức chế trên môi trường nuôi cấy để đánh giá khả 

năng kháng khuẩn của màng. 

- Các chủng vi khuẩn dung để khảo sát 

Thí nghiệm sử dụng các chủng vi khuẩn kiểm định do khoa Chống nhiễm 

khuẩn Bệnh viện TW Huế cung cấp. 

Vi khuẩn Gram (+): Staphylococcus aureus (Sta), Vibrio sp (HU3). 

Vi khuẩn Gram (-): Escherichia coli (E. Coli.), Vibrio parahaemalitucus. 

(HH1) 

Tiến hành : 

- Thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật kiểm định: 

Peptone (6 g) 

Agar ( 20 g) 

Cao thịt (4 g) 

Nước (1 lít) 

pH (6 – 7) 

Nấu môi trường, khử trùng rồi để nguội đến 40 - 450C. Cho riêng từng loại 

vi sinh vật kiểm định vào (1 vòng que cấy/ 100 mL môi trường), lắc nhẹ để vi 

khuẩn phân bố đều. Rót môi trường thạch đã cấy vi khuẩn vào hộp petri, để 

nguội. 





49 







- Lấy đĩa petri ra để nguội 




- Cho mẫu màng tinh bột sắn - chitosan đường kính 1cm đặt lên đĩa thạch 

petri đã được cấy vi khuẩn. 

- Cho hộp petri vào tủ lạnh (2 - 40C) từ 10 - 12 giờ để chất phân tích khuếch 

tán xung quanh trước khi vi sinh vật kiểm định phát triển, lấy ra khỏi tủ lạnh, 

đặt vào tủ ấm 30 - 370C từ 12 – 18 giờ. Lấy ra đo đường kính vòng vô khuẩn 





50 







KẾT LUẬN 




1. Từ nguyên liệu sắn mua từ nhà máy chế biến thủy sản Thụy Hải, đã 

tinh chế với hiệu suất 97%, tại 80 0 C tách được lượng amylose là lớn nhất 

25,53%. Từ vỏ tôm khô, đã tổng hợp được chitosan có độ deacetyl hóa là 

70,06%, khối lượng phân tử trung bình là 153089 Da. 

2. Đã tổng hợp màng vật liệu nanocomposite từ chitosan – tinh bột sắn, 

amylose - chitosan. Qua quá trình khảo sát điều kiện tổng hợp chúng tôi 

lựa chọn: nguyên liệu amylose - chitosan với tỷ lệ khối lượng (1:1) 

glycerol, nhiệt độ tổng hợp 55 0 C, nhiệt độ sấy 50 0 C, thời gian ổn định 24 

giờ, thời gian khuấy 17 giờ. 

3. Đã tìm được các yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của màng chitosan-tinh 

bột sắn: Nguyên liệu amylose tạo màng bền hơn tinh bột sắn; tỷ lệ glycerol 

tăng 0 mL- 2 mL màng bền nhưng tại 2 mL glycerol màng quá dẻo và 

dính,ở lượng glycerol 

1 mL màng bền với các thông số: độ dày màng 75 µm, độ hòa tan màng 

21%, độ hút ẩm 120%, độ bền dãn đứt 28,45MPa. 

4. Với các kết quả hóa lý IR, SEM, XRD, TGA/DTA đặc trưng cho màng 

composide chitosan-amylose cho thấy, đã có sự tương tác giữa hai pha 

chitosan và amylose (tinh bột sắn) tạo thành pha mới vô định hình. Pha sản 

phẩm đồng nhất không còn dạng hạt. 

5. Màng amylose - chitosan tổng hợp ở các tỷ lệ nguyên liệu khác nhau 

đều có tính kháng khuẩn. Vai trò kháng khuẩn là do chitosan chứa trong 

màng. 





51 










KIẾN NGHỊ 

1. Tiếp tục cải thiện quy trình tổng hợp màng đặc biệt là cải thiện cường 

độ chụi lực. 

2. Tiếp tục thử và định lượng khả năng kháng khuẩn của màng amylose - 

chitosan để tìm ra tỷ lệ chitosan trong màng bảo đảm tiêu chuẩn vệ sinh an 

toàn thực phẩm. 





52 










Tiếng Việt 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 

1. Quách Bình, Nguyễn Văn Thoa, Nguyễn Văn Tiếp (1982), Kĩ thuật và chế 

biến rau quả, NXB KH & KT. 

2. Nguyễn Thanh Hải (2010) Nghiên cứu điều chế vàng nano sử dụng 

chitosan làm chất khử và chất ổn định , Luận văn Thạc sĩ, Khoa Hóa,Trường 

Đại học Khoa học, Đại học Huế. 

3. Nguyễn Thảo Hiền, Nguyễn Thị Mộng Huyền (2008), Tách chitin từ vỏ 

tôm, Đồ án chuyên ngành, Trường Đại học Công ngiệp Thành phố Hồ Chí 

Minh, Trung tâm công nghệ Hóa học. 

4. Đặng Văn Luyến (1995), “Chitin/Chitosan”, Các bài giảng và báo cáo 

chuyên đề, tập 2, tr. 27-35. 

5. Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí tập 

II, Nxb Giáo dục, Hà Nội. 

6. Đào Tố Quyên, Nguyễn Thị Lâm, Hà Thị Anh Đào và cộng sự (2007), 

Nghiên cứu thử nghiệm PDP (chitosan) làm chất phụ gia trong sản xuất giò 

lụa, bánh cuốn, Viện dinh dưỡng, Trung tâm kỹ thuật an toàn vệ sinh thự 

phẩm Việt Nam. 

7. Lê Văn Tán, Nguyễn Thị Hiền, Hoàng Thị Lệ Bằng,Quản Lê Hà (2005), 

Công nghệ bảo quản và chế biến rau quả, NXB KH & KT. 

8. Lê Ngọc Tú (chủ biên) (2002), Biến hình sinh học các sản phẩm từ hạt, 

NXB Khoa học và Kỷ thuật, Hà Nội. 

9. Lê Ngọc Tú (chủ biên) (1999), Hóa học thực phẩm, NXB Khoa học và Kỹ 

thuật, Hà Nội. 

10. Nguyễn Thị Bích Thủy, Trần thị Lan Hương (2007), Giáo trình công nghệ 

bảo quản và chế biến rau quả, NXB Hà Nội. 


11. Đặng Xuân Việt (2007), Nghiên cứu phương pháp thích hợp để khử màu 

thuốc nhuộm hoạt tính trong nước thải dệt nhuộm, luận án tiến sĩ kỹ thuật, Hà 

Nội. 




53 







12. Trần Đức Vinh (2008) , Ứng dụng chitosan trong bảo quản cà chua, Đề 

án tốt nghiệp kỹ sư thực phẩm, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội. 




Tiếng Anh 

13. Asa Rindlav- Westling, Mats Stading, Anna- Marie Hermansson, Paul 

Gatenholm; Structure (1998), “Mechanical and barrier properties of amyloze¬ 

and amylopectin films”, Carbonhydrate polymes, vol 36, pp. 217-224. 

14. Bainbridge Z., Tomlins K., Wellings K. and Westby A. (1996), Methods 

for assessing quality characteristics of non-grain starch staples, Part 2, Field 

methods, UK Natural Resources Institute. 

15. Chao-Ming Shiha, Yeong-Tarng Shiehb, Yawo-Kuo Twua,* (2009), 

“Preparation and characterization of cellulose/chitosan blend films”, 

Carbohydrate Polymers, 78, pp. 169-174. 

16. Fanta,G.F, Burr, R.C., Russell, C. R., & Rist, C. E. (1970), “ Graft 

copolymers of starch and poly (2-hydroxy-3- 

methacryloyloxypropyltrimethyl-ammonium chloride). Preparation and 

testing as flocculating agents”, Journal of Applied Polymer Science, 14, pp. 

2601–2609. 

17. Feng Tian, Xu Liu, Keao Hu, Binyuan Zhao (2004), “Study of the 

depolumerization behavior of chitosan by hydrogen peroxide”, Carbohydrate 

Polymers, 157, pp. 31 – 37. 

18. Fujun liu a , Bing Qin b , Linghao He a , Rui Song b (2009), “Novel 

starch/chitosan blending membrane: Antibacterial, permeable and mechanical 

properties”, Carbohydrate Polymers, 78, pp. 145-150. 

19. Hao, X. K., Chang, Q, Duan, L. L., & Zhang, Y. Z. (2007), “ 

Synergetically acting new flocculants on the basis of starch-graftpoly(acrylamide)-co-sodium 

xanthate”, Starch/Stärke, 59, pp. 251–257. 

20. Heinze, T., Haack,V, & Rensing, S. (2004), “ Starch derivatives of high 

degree of functionalization. Preparation of cationic 2-hydroxypropyltrimethy 

lammonium chloride starches”, Starch/Stärke, 56, pp. 288–296. 


21. Maolin Zhai a,* , Long Zhao b,c , Fumio Yoshii b , Tamikazu Kume b (2004), 

“Study on antibacterial starch/chitosan blend film formed under the action of 

irradiation”, Carbohydrate Polymers, 57, pp. 83-88. 




54 










22. Maria A. Garcia, Miriam N. Martino, Nonemi E. Zarizky (1998), “ 

Plasticized starch- based coatings to improve strawberry quality and 

stability”, Carbonhydrate polymes, vol 46, pp. 3758- 3767. 

23. Maria A Garcia, Miriam N Martino and Nonemi E Zaritzky (1988), 

“Starch- Based Coatings”, Effect on Refrigerated Strawbery Quality, vol 76, 

pp. 411- 420. 

24. Mohammad O. Tuhin a,b , Nazia Rahman a,* , M.E. Haque a , Ruhul A.Khan a , 

N.C. Dafader a , Rafiqul Islam b , Mohammad Nurnabi b , Wafa Tonny a,b (2012), 

“Modification of mechanical and thermal property of chitosan-starch blend 

films”, Radiation Physics and Chemistry, 81, pp. 1659-1668. 

25. P.K. Dutta a,* , Shipra Tripathi a , G.K. Mehrotra a , Joydeep Dutta b (2009), 

“Perspectives for chitosan based antimicrobial films in food applications”, 

Food Chemistry, 114, pp. 1173–1182. 

26. Pradip Kumar, Joydeep Dutta and V S Tripathi (2004), “Chitin and 

chitosan: Chemistry, properties and applications” Journal of Scientific & 

Industrial Research Vol. 63, January, pp. 20-31. 

27. Rvanitoyannis, (1999) and Prakash et al., (2007), “ A. Prakash, S. Solanki 

and P.T.S.R.K. Prasad Rao, Treatment of textile effluent by cationic starches: 

Reclamation of waste water”, Pollution Research, 26, pp. 19–25. 

28. Semsar, M. S., Scholz, S., & Kulicke, W. M. (2007), “ Cationic starches 

as substitute for synthetic cationic flocculants in solid– liquid separation of 

harbor sludge”, The Journal of Physical Chemistry B, 111, pp. 8641–8648. 

29. Singh, V., & Tiwari, A. (2008), “Microwave-accelerated methylation of 

starch”, Carbohydrate Research, 343, pp. 151–154. 

30. Suchada Boonlertnirun, Ed Sarobol and Isara Sooksathan (2006), “Effects 

of Molecular Weight of Chitosan on Yield Potential of Rice Cultivar Suphan 

Buri ”. Kasetsart J. (Nat. Sci.), 40, pp. 854 – 861. 

31. Susana Mali, Maria Victoria E. Grossmann (2003), “Effects of Yam 

starch on storability and quality of Fresh strawberries”, J.Agric. Food, vol 

51, pp. 7005-7001. 


32. Suzana Mali, Maria Vict\oria E. Grossmann, Mria A. Garcia, Miriam N. 

Martino, Nonemi E. Zarizky; Barrier (2004), “ Mechanical and optical 




55 







properties of plasticized yam starch films”, Carbonhydrate polymes, vol 56, 

pp. 129-135. 




33. Thawien Bourtoom a , Manjeet S. Chinnian b* (2008), “ Preparation and 

properties of rice starch-chitosan blend biodegradable film”, LWT-Food 

Science and Technology, 41, pp. 1633-1641. 

34. Y. P. Chang, A. Abd Karim, C. C. Seow (2006), “Interactive plasticizingantiplasticizing 

effects of water and glycerol on the tensile properties of 

tapioca starch films”, Carbonhydrate polymes, vol 20, pp. 1-8. 

35. Y.X.Xu a , K.M. Kim b , M.A. Hanna a,* , D. Nag c (2005), “Chitosan-starch 

composite film: preparation and characterization”, Industrial Crops and 

Products, 21, pp. 185-192. 

Chitosan 10h30 ngày 30/4/2013. 

36 http://www.scribd.com/doc/70100815/Ung-Dung-Khang-Khuan-Cua- 

37.http://www.scribd.com/doc/55836193/4/C%E1%BA%A5u-truchoah%E1%BB%8 

Dc-tinh-ch%E1%BA%A5t-l%C3%BD-hoa-sinh- 

%C4%91%E1%BB%99c-tinh-c%E1%BB%A7a-chitosan 

38..http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/chitin-va-chitosan.497525.html 19h ngày 

1/7/2013. 





56

Nghiên cứu tổng hợp màng composite phân hủy sinh học chitosan và tinh bột sử dụng để kháng khuẩn xâm nhập

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?