Nghiên cứu chế tạo màng bảo quản thực phẩm bằng công nghệ xanh

Ngày: 31/10/2024 | 3995

Các nhà khoa học Viện Kỹ thuật nhiệt đới - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã chế tạo thành công màng bảo quản thực phẩm phân hủy sinh học sử dụng chiết xuất polyphenol giàu hoạt tính sinh học từ hạt nhãn, kết hợp với các phụ gia hữu cơ, để tạo ra màng phân hủy sinh học. Nghiên cứu mở ra triển vọng cho các giải pháp bảo quản thực phẩm bền vững và thân thiện với môi trường.

Vật liệu đóng gói từ polymer sinh học  

Vật liệu đóng gói có vai trò thiết yếu trong việc bảo quản và phân phối thực phẩm. Hiện tại, polymer tổng hợp được sử dụng rộng rãi nhờ vào tính chất cơ học cao, khả năng thấm khí thấp và giá thành hợp lý, nhưng lại gây ra nhiều vấn đề về xử lý môi trường. Trong những năm gần đây, các nguyên liệu thiên nhiên có khả năng phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường đã thu hút nhiều sự quan tâm trong nghiên cứu về bảo quản thực phẩm. Các vật liệu như cellulose, tinh bột, chitosan, alginate ngày càng trở nên phổ biến và dần thay thế polymer nhân tạo. Trong đó, cellulose nổi bật với độ bền cao và ứng dụng đa dạng. 
Mặc dù, màng bảo quản chủ yếu được làm từ chitosan hoặc alginate, việc nghiên cứu màng từ cellulose vẫn còn hạn chế. Các nghiên cứu chưa kết hợp được ưu điểm của polymer thiên nhiên với polyphenol kháng khuẩn, dẫn đến thời gian bảo quản sản phẩm chưa đáp ứng được nhu cầu vận chuyển, đặc biệt là cho mục đích xuất khẩu. Hơn nữa, quy trình sản xuất hiện tại còn phức tạp và chi phí cao khiến việc tiếp cận thị trường gặp nhiều khó khăn.

Chế tạo màng bảo quản từ hạt nhãn

Nhãn, một loại trái cây phổ biến ở Việt Nam và nhiều quốc gia khác, thường chỉ sử dụng phần thịt, trong khi phần vỏ và hạt (chiếm khoảng 30% trọng lượng) thường bị bỏ đi. Một số nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng, hạt nhãn chứa nhiều hoạt chất quý mang hoạt tính sinh học như một số polyphenols (acid gallic, acid ellagic, corilagin...). Vì vậy, việc nghiên cứu và chế tạo màng bảo quản quả nhãn từ cellulose acetate kết hợp với polyphenol chiết xuất từ hạt nhãn là một hướng nghiên cứu có ý nghĩa cả về mặt khoa học và thực tiễn.

Từ thực tế trên, nhóm nghiên cứu của TS. Lê Thị Mỹ Hạnh đã đề xuất và được Viện Hàn lâm phê duyệt thực hiện nhiệm vụ: “Nghiên cứu chế tạo màng phân hủy sinh học và màng phim tan nhanh định hướng ứng dụng trong đóng gói trà và bảo quản trái cây”. (mã số: QTBY01.05/22-23). Trong quá trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã hợp tác với GS.TS. Savitskaya Tachiana Aleksandrovna cùng nhóm nghiên cứu tại khoa Hóa học, Trường Đại học Quốc gia Belarus trong công nghệ chế tạo màng polymer trên cơ sở các polysaccharide tự nhiên và xác định đặc trưng, tính chất, hình thái cấu trúc của màng bằng các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại. Các kết quả thu được là khả quan và 2 nhóm nghiên cứu đã có chung 1 công bố quốc tế trên tạp chí Waste and Biomass Valorization thuộc danh mục SCIE. 

Kết quả và ứng dụng

Trong khuôn khổ nghiên cứu, các nhà khoa học đã chiết xuất được polyphenols từ bột hạt nhãn và chế tạo thành công màng vật liệu cellulose acetate/dịch chiết nhãn (CA/DC). Dịch chiết nhãn thu được có hàm lượng polyphenols tổng cao nhất đạt 179 mg GAE•g-¹, thể hiện khả năng bắt gốc tự do DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazy) tốt với IC₅₀ = 65,3 μg.mL-¹ đồng thời có hoạt tính kháng khuẩn với E.coli và S.aureus.
TS. Lê Thị Mỹ Hạnh cho biết: Màng vật liệu từ CA/DC ở tỷ lệ CA/DC-10/1,5 (v/v) (CAD1,5) cho các tính chất cơ lý, tính chất nhiệt tốt nhất và thể hiện hoạt tính kháng khuẩn E.coli và bắt gốc tự do DPPH. Thử nghiệm bảo quản quả nhãn bằng màng CAD1,5 cho kết quả bảo quản nhãn trong 8 ngày ở điều kiện nhiệt độ môi trường đạt kết quả tốt.

CA là vật liệu có tiềm năng ứng dụng làm màng bảo quản thực phẩm thay thế cho các vật liệu nhựa tổng hợp. Đặc biệt, khi bổ sung thêm các polyphenols hoặc một số nano vô cơ như nano Ag… nhằm tăng cường khả năng kháng khuẩn, chống oxi hóa cho vật liệu. Hạt nhãn, một phụ phẩm nông nghiệp, được tái sử dụng làm nguyên liệu chiết xuất polyphenol, góp phần nâng cao giá trị và ứng dụng của loại vật liệu này. 
Với giá thành rẻ, không độc hại và khả năng tái tạo cao, cellulose hứa hẹn sẽ trở thành vật liệu chính trong ngành công nghiệp bao gói và bảo quản thực phẩm bằng công nghệ xanh thân thiện môi trường.

Tin: Chu Thị Ngân