Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu tinh sạch pullulan và tạo nano bạc Pu-AgNPs có hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:84

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu các nội dung: Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tinh sạch và thu nhận pullulan được lên men sinh tổng hợp từ chủng nấm Aureobasidium pullulans; nghiên cứu tổng hợp các hạt nano bạc sử dụng pullulan làm chất khử/chất ổn định và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo nano bạc PuAgNPs; xác định hoạt tính kháng vi sinh vật của nano bạc Pu-AgNPs tổng hợp được.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu tinh sạch pullulan và tạo nano bạc Pu-AgNPs có hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ------------------------------ Nguyễn Mai Linh “NGHIÊN CỨU TINH SẠCH PULLULAN VÀ TẠO NANO BẠC Pu-AgNPs CÓ HOẠT TÍNH KHÁNG VI SINH VẬT KIỂM ĐỊNH” LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC Hà Nội – 2021
BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ------------------------------ Nguyễn Mai Linh “NGHIÊN CỨU TINH SẠCH PULLULAN VÀ TẠO NANO BẠC Pu-AgNPs CÓ HOẠT TÍNH KHÁNG VI SINH VẬT KIỂM ĐỊNH” Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 8420114 LUẬN VĂN THẠC SĨ: SINH HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: Hƣớng dẫn 1: TS. Đỗ Hữu Nghị Hƣớng dẫn 2: PGS.TS Ngô Kim Chi Hà Nội - 2021
Lời cam đoan Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS Ngô Kim Chi và TS. Đỗ Hữu Nghị và không trùng lặp với bất kỳ công trình khoa học nào khác. Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực, chƣa đƣợc sử dụng để bảo vệ một học vị nào, chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với những lời cam đoan trên. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Tác giả Nguyễn Mai Linh
Lời cảm ơn Tôi xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Ngô Kim Chi và TS. Đỗ Hữu Nghị đang công tác và làm việc tại Viện Hóa học các Hợp chất thiên nhiên, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tận tình chỉ bảo, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Tôi xin cảm ơn Học Viện Khoa Học và Công nghệ, phòng Đào tạo, các thầy giáo, cô giáo và cán bộ thuộc Khoa Công nghệ Sinh học tại Học Viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã nhiệt tình giảng dạy giúp đỡ tôi trong quá trình học tập tại học viện. Tôi xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể các anh chị nhân viên phòng thí nghiệm đã giúp đỡ, tạo điều kiện cho tôi trong quá trình nghiên cứu. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới những ngƣời thân trong gia đình đã luôn là điểm tựa tinh thần vững chắc, chăm lo, động viên tôi, và toàn thể bạn bè đã cộng tác giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện luận văn này. Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Học viên Nguyễn Mai Linh
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt AgNPs: Các hạt nano bạc Pu-AgNPs: Các hạt nano bạc sử dụng pullulan làm chất khử/chất ổn định
Danh mục các bảng Bảng 1.1: Tính chất điển hình của pullulan ...................................................... 9 Bảng 2.1: Tỷ lệ pha loãng đƣờng glucose…………………………………...39 Bảng 2.2: Pha dung dịch Pullulan ở các nồng độ khác nhau .......................... 41 Bảng 3.1: So sánh quá trình thu hồi sản phẩm rắn bằng…………………….52 Bảng 3.2: Khả năng thu hồi pullulan bởi các dung môi khác nhau ................ 53 Bảng 3.3: Kết quả đo độ nhớt của dung dịch pullulan 10% ........................... 54 Bảng 3.4: Kết quả đo độ hấp thụ quang của ................................................... 55 Bảng 3.5: So sánh phổ FT-IR của mẫu thử nghiệm và mẫu chuẩn ................ 57 Bảng 3.6: So sánh phổ FT-IR của mẫu thử nghiệm với mẫu chuẩn và các nghiên cứu khác .............................................................................................. 62 Bảng 3.7: Kết quả đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật của nano bạc Pu- AgNPs ............................................................................................................. 64
Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1.1: Sản phẩm pullulan dạng bột.............................................................. 7 Hình 1.2: Cấu trúc hóa học đơn giản của pullulan............................................ 8 Hình 1.3: Các sản phẩm thực phẩm có sử dụng pullulan ............................... 10 Hình 1.4: Vỏ bao thuốc sử dụng pullulan ....................................................... 11 Hình 1.5: Nấm Aureobasidium pullulans trên đĩa thạch (ảnh phải) và hình ảnh hiển vi điện tử quét (SEM) của khuẩn ty và bào tử nấm (ảnh trái)................. 14 Hình 1.6: Cơ chế sinh tổng hợp pullulan giả định từ nghiên cứu của ............ 15 Hình 1.7: Sơ đồ khối quy trình tinh sạch và thu nhận pullulan ...................... 18 Hình 1.8: Cơ chế kháng khuẩn của vật liệu nano bạc ..................................... 21 Hình 2.1: Giới hạn của định luật Beer về sự hấp thụ quang…………………36 Hình 2.2: Đƣờng chuẩn của pullulan .............................................................. 42 Hình 2.3: Hệ đo độ nhớt bằng nhớt kế ............................................................ 43 Hình 2.4:Mô tả thí nghiệm .............................................................................. 45 Hình 3.1: Sản phẩm thu đƣợc sau quá trình lên men………………………..49 Hình 3.2: Ảnh hƣởng của nhiệt độ và pH đối với quá trình tẩy màu ............. 50 Hình 3.3: Ảnh hƣởng của nồng độ H2O2 đối với quá trình tẩy màu ............... 51 Hình 3.4: Hiệu suất thu nhận pullulan khi sử dụng 2 dung môi khác nhau .... 53 Hình 3.5: Mẫu giấy chạy sắc ký ...................................................................... 54 Hình 3.6: Phổ hồng ngoại FT-IR của pulluulan tinh sạch .............................. 56 Hình 3.7: Phổ hồng ngoại FT-IR của pullulan tiêu chuẩn .............................. 56 Hình 3.8: Sự thay đổi màu sắc của dung dịch sau phản ứng ở các ................. 58 Hình 3.9: Ảnh hƣởng của nồng độ pullulan tới quá trình tổng hợp Pu-AgNP58 Hình 3.10: Sự thay đổi màu sắc của dung dịch sau phản ứng ở các ............... 59
Hình 3.11: Ảnh hƣởng của nồng độ AgNO3 tới quá trình tổng hợp Pu-AgNP ......................................................................................................................... 59 Hình 3.12: Sự thay đổi màu sắc của dung dịch sau phản ứng ở các ............... 60 Hình 3.13: Ảnh hƣởng của thời gian tới quá trình tổng hợp Pu-AgNP .......... 60 Hình 3.14: Kích thƣớc hạt nano Pu-AgNPs .................................................... 61 Hình 3.15: Kết quả phân tích phổ FT-IR của nano bạc Pu-AgNPs ................ 62
1 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 5 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU ........................................................ 7 1.1. TỔNG QUAN VỀ PULLULAN............................................................ 7 1.1.1. Cấu trúc hóa học của pullulan ..................................................... 7 1.1.2. Tính chất của pullulan .................................................................. 8 1.1.3. Ứng dụng của pullulan ............................................................... 10 1.1.3.1. Ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm ........................ 10 1.1.3.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp dược phẩm, y học ............ 11 1.1.3.3. Ứng dụng trong một số ngành công nghiệp khác ...................... 12 1.2. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT PULLULAN TRÊN THẾ GIỚI ............. 13 1.2.1. Tình hình sản xuất pullulan trên thế giới ................................. 13 1.2.2. Giới thiệu chủng giống Aureobasidium pullulans..................... 13 1.2.3. Cơ chế lên men sinh tổng hợp pullulan..................................... 15 1.2.4. Phƣơng pháp tinh sạch và thu hồi pullulan.............................. 17 1.3. TỔNG QUAN VỀ NANO BẠC .......................................................... 19 1.3.1. Tính chất của nano bạc............................................................... 19 1.3.2. Nano bạc đối với sức khỏe con ngƣời. ....................................... 22 1.3.3. Ứng dụng của nano bạc .............................................................. 23 1.3.3.1. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm ................................... 24 1.3.3.2. Ứng dụng trong đồ gia dụng, sản xuất hàng tiêu dùng ............. 24 1.3.3.3. Ứng dụng trong y tế ................................................................... 24 1.4. GIỚI THIỆU VỀ CÁC PHƢƠNG PHÁP TẠO NANO...................... 25 1.4.1. Các phƣơng pháp tạo hạt nano từ polysaccharide .................. 25 1.4.1.1. Tổng hợp hạt nano từ sự hóa keo các giọt nhũ tương ............... 25
2 1.4.1.2. Tổng hợp hạt nano nhờ liên kết cộng hóa trị ............................. 26 1.4.1.3. Tổng hợp hạt nano nhờ liên kết ion ........................................... 27 1.4.2. Các phƣơng pháp chế tạo nano bạc .......................................... 27 1.5. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ LỰA CHỌN PHƢƠNG PHÁP CỦA ĐỀ TÀI ................................................................. 28 CHƢƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................ 32 2.1. VẬT LIỆU ........................................................................................... 32 2.1.1. Nguyên liệu sử dụng .................................................................... 32 2.1.2. Hóa chất ....................................................................................... 32 2.1.3. Trang thiết bị sử dụng ................................................................ 32 2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................................ 33 2.2.1. Phƣơng pháp tinh sạch pullulan ................................................ 33 2.2.2. Phƣơng pháp tẩy màu sản phẩm của quá trình lên men ........ 34 2.2.3. Phƣơng pháp kết tủa thu hồi sản phẩm .................................... 37 2.2.4. Phƣơng pháp xác định đƣờng sót bằng DNS ........................... 38 2.2.5. Phƣơng pháp xác định và kiểm tra chất lƣợng pullulan......... 40 2.2.5.1. Xác định pullulan theo phương pháp enzyme đặc hiệu pullulanase .............................................................................................. 40 2.2.5.2. Định lượng pullulan theo phương pháp phenol sulfuric axit .... 41 2.2.5.3. Xác định độ nhớt bằng nhớt kế .................................................. 42 2.2.5.4. Định lượng đường Mono-, di-, và oligosaccharide theo phương pháp anthrone-sulfuric axit ..................................................................... 43 2.2.5.5. Xác định khối lượng pullulan bằng phương pháp sấy ............... 44 2.2.6. Phƣơng pháp tạo nano bạc Pu-AgNPs ...................................... 45 2.2.7. Phƣơng pháp xác định sản phẩm .............................................. 46
3 2.2.7.1. Phương pháp xác định cấu trúc đặc trưng của sản phẩm bằng phổ hấp thụ hồng ngoại FT-IR ................................................................ 46 2.2.7.2. Phương pháp xác định kích thước hạt nano bạc Pu-AgNPs bằng phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ................................................ 46 2.2.8. Phƣơng pháp xác định hoạt tính kháng vi sinh vật ................. 46 CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................... 49 3.1. KẾT QUẢ TINH SẠCH, THU NHẬN, XÁC ĐỊNH VÀ KIỂM TRA CHẤT LƢỢNG PULLULAN .................................................................... 49 3.1.1. Kết quả khảo sát các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tẩy màu sản phẩm lên men .................................................................................. 49 3.1.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đối với quá trình tẩy màu......... 49 3.1.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ H2O2 đối với quá trình tẩy màu .......... 50 3.1.2. Kết quả lựa chọn dung môi thu nhận pullulan ........................ 52 3.1.3. Kết quả kiểm tra chất lƣợng pullulan ....................................... 54 3.1.3.1. Kết quả phân tích định tính ........................................................ 54 3.1.3.2. Kết quả xác định độ nhớt ........................................................... 54 3.1.3.3. Xác định hàm lượng pullulan..................................................... 55 3.1.3.4. Kết quả phân tích cấu trúc phổ hồng ngoại FT-IR của pullulan ................................................................................................................. 56 3.2. KẾT QUẢ TẠO NANO BẠC Pu-AgNPs ........................................... 57 3.2.1. Kết quả xác định ảnh hƣởng của nồng độ pullulan tới quá trình tổng hợp nano bạc Pu-AgNPs .................................................... 57 3.2.2. Kết quả xác định ảnh hƣởng của nồng độ AgNO3 tới quá trình tổng hợp nano bạc Pu-AgNPs .............................................................. 59 3.2.3. Kết quả xác định ảnh hƣởng của thời gian tới phản ứng tạo nano bạc Pu-AgNPs............................................................................... 60 3.2.4. Kết quả xác định kích thƣớc hạt nano bạc Pu-AgNPs ............ 61
4 3.2.5. Kết quả xác định cấu trúc của hạt nano bạc Pu-AgNPs ......... 62 3.3. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH KHÁNG VI SINH VẬT CỦA NANO BẠC Pu-AgNPs .............................................................................. 63 CHƢƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................... 65 4.1. KẾT LUẬN .......................................................................................... 65 4.2. KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 67
5 MỞ ĐẦU Ngày nay, cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc ứng dụng các công nghệ hiện đại để đáp ứng nhu cầu của con ngƣời ngày càng đƣợc nâng cao. Các hợp chất có nguồn gốc thiên nhiên dần đƣợc thay thế cho các hợp chất có nguồn gốc hóa học. Theo tổ chức y tế thế giới, nhu cầu sử dụng các hợp chất từ thiên nhiên trong công nghệ thực phẩm, mỹ phẩm, dƣợc phẩm là một xu thế tất yếu, đặc biệt là các hợp chất tự nhiên đƣợc tổng hợp từ vi sinh vật đang là điểm đến của các nhà nghiên cứu. Bên cạnh đó, công nghệ nano hiện nay đang trở thành một công nghệ mới nổi và đang tạo ra một cuộc cách mạng trong những ứng dụng y sinh học nhờ vào khả năng giúp con ngƣời can thiệp tại kích thƣớc nano đƣợc sử dụng trong chẩn đoán và điều trị bệnh. Các nhà khoa học mong muốn có đƣợc sự giao thoa giữa công nghệ sinh học và công nghệ nano bởi lẽ công nghệ nano mang lại cho sinh học những công cụ mới trong khi sinh học cho phép công nghệ nano đạt đƣợc các hệ thống có chức năng mới. Bạc từ lâu đã thể hiện tính chất kháng khuẩn và đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống, tuy nhiên khi ở trạng thái phân tán với kích thƣớc nano thì tính kháng khuẩn lại thể hiện mạnh mẽ hơn. Việc tổng hợp các hạt có kích thƣớc nano từ trƣớc đến nay đều đƣợc thực hiện theo các phƣơng pháp vật lý, hóa học truyền thống độc hại, chi phí cao, không thân thiện với môi trƣờng. Bên cạnh đó, các polysaccharide đƣợc nấm bài tiết dƣới dạng các chất polyme tái tạo là các hợp chất sinh học an toàn, thân thiện với môi trƣờng đƣợc chứng minh là có tính khử và ổn định các hạt nano đƣợc tổng hợp. Các phƣơng pháp tƣơng thích sinh học này đã đƣợc nghiên cứu ở một số nơi trên thế giới, tuy nhiên ở Việt Nam chƣa có nhiều nghiên cứu theo hƣớng này. Xuất phát từ những yêu cầu thực tế cấp thiết đặt ra, tôi nghiên cứu và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu tinh sạch pullulan và tạo nano bạc Pu-AgNPs có hoạt tính kháng vi sinh vật kiểm định”. Nghiên cứu đƣợc thực hiện với các nội dung chính sau:
6 1. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tinh sạch và thu nhận pullulan đƣợc lên men sinh tổng hợp từ chủng nấm Aureobasidium pullulans. 2. Nghiên cứu tổng hợp các hạt nano bạc sử dụng pullulan làm chất khử/chất ổn định và các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình tạo nano bạc Pu- AgNPs. 3. Xác định hoạt tính kháng vi sinh vật của nano bạc Pu-AgNPs tổng hợp đƣợc.
7 CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. TỔNG QUAN VỀ PULLULAN Pullulan là một polymer sinh học phân tử lƣợng lớn, có công thức hóa học (C6H10O5)n sản xuất bằng lên men hiếu khí từ tinh bột, đƣờng với chủng nấm Aureobasidium pullulans [1]. Pullulan có khả năng tạo liên kết sợi, tạo màng mỏng phân hủy tốt. Pullulan tan tốt trong nƣớc lạnh, tạo dịch keo nhớt, độ dính cao, trong suốt, chịu môi trƣờng pH dao động từ 2-12. Màng pullulan ngăn không khí thâm nhập, phủ bên ngoài sản phẩm chống oxy hóa, chống chảy nƣớc, tăng cƣờng khả năng chống mất màu của sản phẩm, sản xuất màng bao gói kẹo, bánh, thực phẩm. Trong công nghệ mỹ phẩm, với khả năng kết dính cao pullulan đƣợc ứng dụng trong sản xuất dầu gội đầu, làm chất tạo sợi, tạo bọt. Pullulan đƣợc sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, mỹ phẩm, và các ngành công nghiệp dƣợc phẩm, và đang đƣợc ứng dụng trong y sinh học nhƣ trong công nghệ chuyển gen, dẫn thuốc tới đích, kỹ thuật mô, kỹ thuật hình ảnh, làm vỏ thuốc, làm chất cân bằng áp suất trong máu [2]… Hình 1.1: Sản phẩm pullulan dạng bột 1.1.1. Cấu trúc hóa học của pullulan Pullulan là một polysaccharide mạch thẳng đƣợc cấu tạo bởi chủ yếu các đơn vị maltotriose và một phần nhỏ các đơn vị maltotetraose theo liên kết
8 α-1,6 glucoside. Các đơn vị này đƣợc cấu tạo từ các đơn vị glucose theo liên kết α-1,4 glucoside [3]. Polysaccharide ngoại bào của chủng nấm A. pullulans có hai dạng sản phẩm: polysaccharide dị hình và glucan trung hòa. Glucan trung hòa đƣợc gọi là pullulan, chứa liên kết α-1,6 glucoside và α-1,4 glucoside. Pullulan đƣợc xác định dựa trên cơ sở quay cực, thủy phân axit fomic, phổ hồng ngoại, phƣơng pháp phân tích methyl hóa. Ngƣời ta đã đƣa ra tỷ lệ liên kết α-1,4 : α- 1,6 glucoside trong phân tử pullulan là 3:2 dựa trên phƣơng pháp methyl hóa và oxy hóa [4]. Hình 1.2: Cấu trúc hóa học đơn giản của pullulan Khối lƣợng phân tử của pullulan dao động trong khoảng 2,5.105 – 4,5.105 dalton tùy thuộc vào thời gian lên men, pH và nồng độ photphat [4]. 1.1.2. Tính chất của pullulan Pullulan bị phá hủy ở nhiệt độ cao 250-280oC. Pullulan không mùi, không vị, hòa tan trong nƣớc, không hòa tan trong dung môi hữu cơ trừ dimethylfocmandehide và dimethylsulfoxide [2]. Dung dịch pullulan nhớt nhƣng không tạo gel và ổn định. Độ nhớt của pullulan phụ thuộc vào khối lƣợng phân tử của pullulan. Pullulan có khả năng hình thành 1 màng film trong suốt. Dung dịch pullulan có sức căng bề mặt cao và ổn định tốt, độ nhớt của nó không thay đổi khi có mặt các ion kim loại khác nhau có trong dung dịch. Với khả năng kết dính cao nên có thể nén trực tiếp dƣới nhiệt có ẩm.
9 Pullulan có thể tạo thành các loại vật liệu có hình dạng khác nhau. Pullulan tạo thành màng có tính chất ngăn ngừa, không cho không khí thấm qua [5]. Nhiều viên nang đƣợc làm từ pullulan đƣợc sử dụng thay cho gelatin phù hợp cho bệnh nhân tiểu đƣờng và bệnh nhân có chế độ ăn hạn chế, Pullulan tan rất cao trong nƣớc do đó đƣợc sử dụng nhƣ một chất mang thuốc và giúp kiểm soát nồng độ trong huyết tƣơng. Pullulan đã đƣợc nghiên cứu nhƣ là chất nền tảng để xây dựng chế phẩm keo phân phối thuốc nhạy cảm với pH, tạo hạt nano, quá trình khớp nối lắp ráp với các hợp chất sinh học phân phối thuốc chống ung thƣ. Hiện nay việc ứng dụng pullulan trong lĩnh vực y sinh học đang gia tăng nhờ có tính không độc hại, không kích thích miễn dịch, tƣơng thích sinh học và có tính trơ tự nhiên. So với dextran, tốc độ phân huỷ của pullulan trong huyết thanh nhanh hơn so với dextran [5]. Bảng 1.1: Tính chất điển hình của pullulan [4] Tính chất Giá trị Trạng thái Dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng Sự hòa tan trong nƣớc (25oC) Dễ tan Độ ẩm < 6% Chất tro < 3% Protein < 0,5% Kim loại nặng < 5pp Arenic < 2ppm Độ nhớt của dung dịch 10% ở 30oC 132-179 mm2/s Trọng lƣợng phân tử 10-3000 kDa
10 1.1.3. Ứng dụng của pullulan 1.1.3.1. Ứng dụng trong ngành công nghiệp thực phẩm Với tính chất tạo đƣợc màng mỏng, ngăn cản đƣợc sự tiếp xúc của oxy với sản phẩm, pullulan đƣợc coi là chất lý tƣởng để bao gói bảo quản, phủ bên ngoài hoàn hảo cho các sản phẩm thực phẩm chống oxy hóa nhất là các sản phẩm có dầu, làm nổi trội màu và tăng cƣờng khả năng chống mất màu của sản phẩm. Do có khả năng ngăn cản không khí thấm qua nên màng pullulan còn đƣợc dùng nhiều trong việc giữ hƣơng, làm giảm mất mùi vị của sản phẩm và đồng thời tránh đƣợc sự oxy hóa chất béo và các chất dầu có trong thực phẩm, làm tăng thời hạn sử dụng. Ngoài ra do màng pullulan giữ đƣợc hình dạng trong suốt nên còn đƣợc ứng dụng để trang trí, vẽ tranh lên sản phẩm nhất là trong công nghiệp sản xuất bánh kẹo. Dịch pullulan không màu, không mùi, có thể tạo lớp áo bóng, đẹp, bền màu cho sản phẩm. Pullulan tiêu hóa chậm không làm tăng glucoza trong máu khi ăn, ít calo có thể sử dụng khi pha chế làm thực phẩm cho ngƣời bị bệnh tiểu đƣờng. Khả năng kết dính cao nên dùng để giữ hình dạng khác nhau của các sản phẩm: viên thịt, viên cá trong chế biến đồ hộp, thức ăn nhanh, xúc xích. Pullulan dùng cho đồ uống, cream, nƣớc sốt làm tăng độ nhớt, độ ổn định, ức chế nấm phát triển và là nguyên liệu tuyệt vời cho bảo quản thực phẩm [6]. Hình 1.3: Các sản phẩm thực phẩm có sử dụng pullulan
11 1.1.3.2. Ứng dụng trong ngành công nghiệp dược phẩm, y học Hình 1.4: Vỏ bao thuốc sử dụng pullulan Ứng dụng trong kỹ thuật mô và cấy ghép: Heparin kết hợp với pullulan ức chế sự tăng sinh của các tế bào cơ trơn và do đó có thể đƣợc sử dụng nhằm mục đích gia tăng các tế bào nội mô mạch máu và ức chế sự tăng sinh của các tế bào cơ trơn [7]. Pullulan được coi như một vật liệu để phân phối thuốc: Các hydrogel pullulan nhƣ các hệ thống phân phối thuốc, đặc biệt ở dạng gel nhỏ và gel nano. Lợi ích điều trị đạt đƣợc bằng cách phân phối thuốc chậm vào huyết tƣơng, và do đó làm thay đổi nồng độ các cấu hình thuốc. Hạt nano hydrogel của liên kết chéo giữa pullulan với glutaraldehyde đã đƣợc nghiên cứu tổng hợp để phát triển một hệ thống vận chuyển DNA tƣơng thích sinh học và sự ổn định. Đặc biệt, pullulan amphiphilic thu đƣợc từ cholesteryl, acetyl hoặc chloroacetyl ghép với nhóm hydroxyl tạo thành nanogel có khả năng bẫy các phân tử kị nƣớc, các protein hoặc các peptide và axit nucleic [7]. Thuốc chống ung thư dựa vào pullulan: Các hợp chất sinh học đƣợc tổng hợp bởi các dẫn xuất pullulan với doxorubicin hoặc doxorubicin với axit folic. Những phát hiện này cho thấy rằng các hợp chất sinh học doxorubicin- pullulan phù hợp cho mục đích tiêu khối u thụ động. [7].
12 Ứng dụng của pullulan trong chuyển gen [7]: Liệu pháp gen là một lĩnh vực mà các ứng dụng của pullulan đang đƣợc nghiên cứu. Chuyển gen thƣờng đƣợc chuyển trung gian qua đƣờng nội bào. Những cố gắng sử dụng liệu pháp gen virus đã đƣợc thực hiện nhƣng nhƣợc điểm lớn mà virus đƣợc biết đến nhƣ là miễn dịch, gây bệnh và có thể nguy hiểm.Vì vậy, cố gắng để phát triển vectơ không virus đƣợc thực hiện và các dẫn xuất của các cation polyme tự nhiên đã đƣợc nghiên cứu. Pullulan trở thành chất sinh học thích hợp và không độc hại đƣợc nghiên cứu để áp dụng chuyển gen. Dẫn xuất pullulan trong đó có dƣ lƣợng kim loại và trộn với một DNA plasmid trong dung dịch chứa các ion Zn2+ để có đƣợc sự kết hợp của dẫn xuất pullulan và DNA plasmid phối hợp với Zn2+. Ngoài ra, trong y học Pullulan còn đƣợc sử dụng để duy trì áp suất thẩm thấu ở trong máu và mô tế bào và có thể làm tăng cung cấp huyết tƣơng. Nó đƣợc tạo ra bằng cách hòa tan pullulan có phân tử lƣợng từ 3000-9000 trong dung dịch muối sinh lý để tạo nên dịch pullulan 4-10%. Sau đó đem tiệt trùng, dung dịch này đƣợc tiêm vào tĩnh mạch một cách lặp đi lặp lại với sự an toàn tuyệt đối. Pullulan có thể đƣợc chuyển hóa và bài tiết hoàn toàn. Gần đây, aureobasidins là những chất kháng sinh tự nhiên đƣợc tách ra từ dịch lên men của chủng A. pullulans R106 đƣợc phân lập từ lá cây của Nhật Bản. Aureobasidins có hoạt tính chống mốc cao, chống lại bệnh nấm Candida albicans [8]. 1.1.3.3. Ứng dụng trong một số ngành công nghiệp khác Các dẫn xuất của pullulan đƣợc este hóa có thể đƣợc sử dụng trong công nghiệp sản xuất hồ dán, sử dụng làm chất nền cho các loại giấy khác nhau. Giấy pullulan có tính thấm cao nên phù hợp cho việc in ấn và viết. Ứng dụng cụ thể nhƣ sau: - Trong công nghiệp dệt: là tác nhân hồ vải. - Trong công nghiệp sản xuất chất kết dính: Pullulan có trong chất dán khô và chất dán giữ ẩm cho các nhãn hàng, tem thƣ, phong bì…