Luận án Nghiên cứu chế tạo, tính năng của vật liệu tổ hợp trên cơ sở polyme tự nhiên và thăm dò ứng dụng trong lĩnh vực bảo quản rau quả sau thu hoạch

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO, TÍNH NĂNG CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP TRÊN CƠ SỞ POLYME TỰ NHIÊN VÀ THĂM DÒ ỨNG DỤNG TRONG LĨNH VỰC BẢO QUẢN RAU QUẢ SAU THU HOẠCH

Ngành:

Hóa hữu cơ

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu và phát triển vật liệu tổ hợp bền vững từ polyme tự nhiên nhằm giải quyết các thách thức toàn cầu về cạn kiệt tài nguyên dầu mỏ, biến đổi khí hậu, và đặc biệt là nhu cầu cấp thiết về bảo quản nông sản sau thu hoạch. Hiện nay, tỷ lệ tổn thất rau quả sau thu hoạch ước tính lên tới 20-80% do các quá trình sinh hóa, vật lý và hóa học tự nhiên. Công nghệ bảo quản bằng lớp phủ ăn được từ polyme tự nhiên được đánh giá là một giải pháp tiềm năng do tính hiệu quả kinh tế, sẵn có và thân thiện môi trường.

Đề tài được thực hiện với mục tiêu chính là chế tạo, xác định cấu trúc, tính chất của vật liệu tổ hợp dạng màng trên cơ sở polyme tự nhiên (Hydroxypropyl Methyl Cellulose - HPMC, sáp ong, shellac) và thăm dò ứng dụng chúng trong lĩnh vực bảo quản rau quả sau thu hoạch. Các nội dung nghiên cứu cụ thể bao gồm chế tạo và đánh giá màng tổ hợp HPMC/sáp ong và HPMC/shellac, phát triển màng có tính năng kháng khuẩn thông qua việc kết hợp tinh dầu, và khảo sát khả năng bảo quản chanh không hạt, cà chua cherry bằng các màng này.

Kết quả cho thấy đã chế tạo thành công màng tổ hợp HPMC/sáp ong với công thức tối ưu (5% HPMC, 2% Glyxerin, 5% sáp ong, 1% Axit Oleic) có bề mặt nhẵn mịn, tính chất cơ lý tốt (độ bền kéo đứt 5.32MPa, độ giãn dài 19.26%), và hàng rào cản hơi nước hiệu quả (22.65g.mm/ngày.m².kPa). Màng tổ hợp HPMC/shellac tối ưu (5% HPMC, 1% Glyxerin, 0.1% Shellac, 0.01% Axit Lauric) đạt độ trong suốt, mềm dẻo, không đứt gãy, tính chất cơ lý tốt (độ bền kéo đứt 15.72MPa, độ giãn dài 37.80%) và rào cản hơi nước hiệu quả (9.90g.mm/ngày.m².kPa). Đặc biệt, việc bổ sung tinh dầu (Oregano hoặc Thymol) vào các màng tổ hợp đã cải thiện đáng kể khả năng kháng khuẩn đối với nhiều chủng vi khuẩn gây hại như E.Coli, S.aureus, S.typhimurium và L.monocytogenes.

Ứng dụng thực tế chứng minh màng HPMC/sáp ong và các biến thể có tinh dầu có khả năng kéo dài thời gian bảo quản chanh không hạt lên đến 60 ngày. Tương tự, màng HPMC/shellac và các biến thể có tinh dầu giúp bảo quản cà chua cherry hiệu quả tới 45 ngày. Luận án đã đóng góp mới bằng việc chế tạo thành công các loại màng composite với đặc tính vượt trội và phát triển các chế phẩm lớp phủ ăn được dạng nhũ tương nước an toàn, góp phần kéo dài đáng kể thời gian bảo quản rau quả sau thu hoạch, đồng thời mở ra tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác như mỹ phẩm và dược phẩm.