Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu tổng hợp xanh nano bạc trong gel nha đam và ứng dụng trong tạo màng kháng khuẩn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP XANH NANO BẠC TRONG GEL NHA ĐAM VÀ ỨNG DỤNG TRONG TẠO MÀNG KHÁNG KHUẨN

Ngành:

Công Nghệ Sinh Học

Chuyên ngành: Công Nghệ Sinh Học

Giảng viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Thái Ngọc Uyên

ThS. Trần Thị Ngọc Mai

Sinh viên thực hiện : Huỳnh Trần Thùy Dương

MSSV: 1311100232 Lớp: 13DSH02

TP. Hồ Chí Minh, 2017

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu mà em trực tiếp thực hiện dưới sự hướng dẫn

của TS. Nguyễn Thái Ngọc Uyên và Ths. Trần Thị Ngọc Mai. Tất cả các số liệu, kết quả

trình bày trong đồ án tốt nghiệp hoàn toàn trung thực, khách quan và không sao chép số

liệu của bất kỳ công trình nghiên cứu nào. Nếu có sai sót em xin hoàn toàn chịu trách

nhiệm trước Hội đồng kỷ luật của trường.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017

Sinh viên thực hiện

Huỳnh Trần Thùy Dương

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu

trường Đại học Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh cùng các thầy cô khoa Công Nghệ Sinh Học –

Thực phẩm – Môi trường của trường Đại học Công Nghệ Tp. Hồ Chí Minh và khoa Vật liệu

Polymer và Composite của trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Tp. Hồ Chí Minh đã tận

tình chỉ dạy, giúp đỡ truyền đạt cho em những kiến thức quý giá trong suốt quá trình nghiên

cứu vừa qua.

Đặc biệt, em xin gửi lời cám ơn chân thành đến cô Nguyễn Thái Ngọc Uyên và cô

Trần Thị Ngọc Mai– người đã tận tình hướng dẫn và hết lòng giúp đỡ cho em trong suốt quá

trình thực hiện đồ án.

Em xin cám ơn gia đình và bạn bè luôn ở bên cạnh, là nguồn cổ vũ động viên tinh

thần to lớn trong suốt quá trình học tập và thực hiện đồ án tốt nghiệp.

Mặc dù đã cố gắng nhiều trong quá trình thực hiện đồ án khó tránh khỏi những sai

sót, rất mong quý thầy cô và các bạn xem xét và góp ý để em có thể rút ra những kinh

nghiệm quý báu cho quá trình công tác và học tập sau này.

Xin chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017

Sinh viên

Huỳnh Trần Thùy Dương

Đồ án tốt nghiệp

MỤC LỤC

MỤC LỤC ........................................................................................................................... i

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................. iv

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ ........................................................................... v

DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................ vi

MỞ ĐẦU ............................................................................................................................. 1

Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................................... 1

Tình hình nghiên cứu ....................................................................................................... 2

Mục đích nghiên cứu ....................................................................................................... 3

Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................................... 3

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

Các kết quả đạt được ....................................................................................................... 4

Kết cấu của đồ án tốt nghiệp ........................................................................................... 4

CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN TÀI LIỆU .......................................................................... 6

1.1. Tổng quan về màng bao sinh học ............................................................................. 6

1.1.1. Giới thiệu về màng bao sinh học ....................................................................... 6

1.1.2. Đặc điểm và phương pháp tạo màng ................................................................. 6

1.1.3. Một số ứng dụng của màng sinh học ................................................................. 7

1.2. Tổng quan về Chitosan ............................................................................................. 9

1.2.1. Định nghĩa Chitosan .......................................................................................... 9

1.2.2. Cấu trúc của chitosan ......................................................................................... 9

1.2.3. Các tính chất của chitosan ............................................................................... 10

1.2.4. Một số ứng dụng của chitosan ......................................................................... 11

1.3. Tổng quan về hạt nano bạc ..................................................................................... 13

1.3.1. Giới thiệu về nguyên tử bạc ............................................................................ 13

1.3.2. Đặc tính kháng khuẩn của bạc ......................................................................... 14

1.3.3. Cơ chế kháng khuẩn của bạc ........................................................................... 14

1.3.4. Giới thiệu hạt nano bạc .................................................................................... 15

1.3.5. Các phương pháp tạo hạt nano bạc .................................................................. 16

1.3.6. Độc tính ........................................................................................................... 19

i

Đồ án tốt nghiệp

1.3.7. Ứng dụng của hạt nano bạc ............................................................................. 20

1.4. Cây nha đam ........................................................................................................... 20

1.4.1. Giới thiệu cây nha đam .................................................................................... 20

1.4.2. Thành phần hóa học ......................................................................................... 21

1.4.3. Một số ứng dụng của nha đam ........................................................................ 25

CHƯƠNG 2 – VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 26

2.1. Thời gian và địa điểm ............................................................................................. 26

2.2. Vật liệu và thiết bị nghiên cứu................................................................................ 26

2.3. Quy trình nghiên cứu .............................................................................................. 27

2.3.1. Quy trình thực hiện .......................................................................................... 27

2.3.2. Thuyết minh quy trình ..................................................................................... 29

2.4. Phương pháp phân tích AgNP được tạo thành ....................................................... 31

2.4.1. Phương pháp phổ hấp thu phân tử vùng sóng UV-Vis ................................... 31

2.4.2. Xác định hình thái AgNP bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ......... 32

2.4.3. Xác định cấu trúc AgNP bằng phổ tán xạ năng lượng tia X, EDS.................. 32

2.5. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 33

2.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun mẫu lên sự tạo thành dịch chiết nha đam ............................................................................................................................ 34

2.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đun mẫu lên sự tạo thành dịch chiết nha đam ................................................................................................................................... 35

2.5.4. Khảo sát thời gian khuấy lên sự tổng hợp AgNP ............................................ 35

2.5.5. Khảo tỷ lệ dịch chiết nha đam kết hợp với dung dịch AgNO3 lên sự tổng hợp AgNP ......................................................................................................................... 36

2.5.6. Khảo sát tính chất của màng CS - AgNP ........................................................ 36

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .................................................................... 39

3.1. Tổng hợp AgNP ...................................................................................................... 39

3.1.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun lên sự tạo thành AgNP39

3.1.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt đun lên sự tổng hợp Ag NP ..... 40

3.1.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát thời gian khuấy lên sự tổng hợp AgNP .................... 41

3.1.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát tỷ lệ dịch chiết nha đam kết hợp với dung dịch AgNO3 lên sự tổng hợp AgNP .................................................................................. 43

3.2. Kết quả chụp phổ tán xạ năng lượng tia X - EDS xác định sự có mặt của Ag trong mẫu ................................................................................................................................ 44

ii

Đồ án tốt nghiệp 3.3. Kết quả xác định kích thước AgNP bằng phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua TEM ........................................................................................................................ 46

3.4. Khảo sát các tính chất kháng khuẩn dung dịch AgNP ........................................... 47

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................................... 53

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 55

PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 59

iii

Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Silver nanoparticles AgNP

Bạc nitrate AgNO3

Aloe vera A.vera

CS-AgNP Chitosan-nano bạc

CS-TPP Chitosan-tripoly phosphat

Đối chứng ĐC

Acid phosphoric H3PO4

Deoxyribonucleic acid DNA

Transmission electron microscopy TEM

Tripolyphosphat TPP

UV- visible UV-vis

Phân tích kính hiển vi điện tử EDX

ZnONPs Zinc Oxide Nanoparticles

iv

Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

Hình 1.1. Cấu trúc chitin và chitosan .................................................................................. 9

Hình 1.2. Công thức tổng quát của chitin và chitosan....................................................... 10

Hình 1.3. Tác động của ion bạc lên vi khuẩn .................................................................... 14

Hình 1.4. Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn ................................ 15

Hình 1.5. Ion bạc liên kết với các base của DNA ............................................................. 15

Hình 1.6. Tổng hợp xanh AgNPs từ dịch chiết thực vật ................................................... 18

Hình 1.7. Cây nha đam ...................................................................................................... 21

Hình 2.1. Quy trình tạo AgNP ........................................................................................... 29

Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm ...................................................................................... 34

Hình 2.3. Quy trình khảo sát tính kháng khuẩn của màng Chitosan- AgNP .................... 37

Hình 2.4. Sơ đồ quy trình khảo sát hạt tính kháng khuẩn dung dịch AgNP ..................... 38

Đồ thị 3.1. Ảnh hưởng của thời gian đun lên sự tạo thành dịch chiết nha đam ................ 39

Hình 3.1. Ảnh hưởng của thời gian đun lên sự hình thành AgNP .................................... 40

Đồ thị 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đun lên sự hình thành AgNP .................................... 41

Hình 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đun lên sự hình thành AgNP ...................................... 41

Đồ thị 3.3. Ảnh hưởng của thời gian khuấy lên sự tổng hợp AgNP ................................. 42

Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian khuấy lên sự hình thành AgNP ................................. 43

Đồ thị 3.4. Ảnh hưởng tỷ lệ dịch chiết nha đam-AgNO3 lên sự hình thành AgNP .......... 43

Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch chiết nha đam – AgNO3 lên sự hình thành AgNP .... 44

Hình 3.5. Ảnh EDS xác định sự có mặt của Ag ................................................................ 45

Hình 3.6. Kết quả ảnh chụp kính hiển vi điện tử truyền qua TEM ................................... 46

Đồ thị 3.5. Mật độ phân bố của hạt AgNP trong dung dịch .............................................. 47

Hình 3.7. Kết quả kháng khuẩn của dung dịch AgNP với các chủng ............................... 48

Hình 3.8. Kết quả kháng khuẩn của màng CS-AgNP với 3% chitosan ............................ 49

Hình 3.9. Kết quả kháng khuẩn màng CS-AgNP với 5% chitosan ................................... 50

Hình 3.10. Kết quả kháng khuẩn của màng CS-AgNP với 7% chitosan .......................... 50

Hình 3.11. Màng bán thấm ở CS – AgNP ......................................................................... 51

v

Đồ án tốt nghiệp

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1. Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích ...................................................... 13

Bảng 1.2. Các loại amino acid trong gel nha đam ............................................................. 23

Bảng 1.3. Lipid và các hợp chất hữu cơ ............................................................................ 23

Bảng 1.4. Các hợp chất có hoạt tính sinh học ................................................................... 24

Bảng 2.1. Một số thiết bị được sử dụng trong đồ án tốt nghiệp ........................................ 26

Bảng 3.1. Kích thước vòng kháng khuẩn của CS-AgNP (mm)........................................ 51

vi

Đồ án tốt nghiệp

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây, trên thế giới đang có xu hướng quay về nghiên cứu

các hợp chất tự nhiên do nó mang tính an toàn rất cao, đặc biệt là hoạt chất được dùng

trong thực phẩm, làm thuốc và mỹ phẩm.

Cây lô hội hay còn gọi là cây nha đam, có tên khoa học là Aloe vera thành phần

hóa học chủ yếu là các polysaccharide như mannan, glucomannan, galactan cùng với các

loại enzyme, vitamin được xác định có hoạt tính sinh học trong việc chữa lành vết

thương, nhuận tràng, kháng khuẩn, chống ung thư (Davis RH và các cộng sự,1989;

Reynolds T và Dweck AC, 1999). Ngoài ra, nó còn được nhiều người biết đến với tác

dụng làm đẹp da thông qua một số loại kem, mặt nạ dưỡng da, sữa chua và gel nha đam

còn được sử dụng làm màng bao trong thực phẩm giúp kéo dài thời gian bảo quản cho

các loại trái cây, rau quả, và đặc biệt là khả năng kháng khuẩn của nó rất cao đối với một

số vi khuẩn như Escherichia coli, Salmonella, Bacillus subtilis.

Hiện nay, hầu như nguyên liệu chính sử dụng trong bảo quản hay đóng gói thực

phẩm chủ yếu là các loại màng như polyethylene, polypropylene, tuy nhiên nhược điểm

của chúng là làm tổn thất chất dinh dưỡng của thực phẩm trong quá trình bảo quản, thời

gian phân hủy của các loại màng này lại lâu, khó xử lý nhanh và gây ô nhiễm môi

trường.Vì vậy, vấn đề mới được đặt ra là cần có một loại màng bảo quản thực phẩm mà

có thể khắc phục được các hạn chế trên nhưng bên cạnh đó thì màng cần phải kiểm soát

được sự phát triển của các loại vi khuẩn.

Nhu cầu tiêu dùng đối với thực phẩm chất lượng cao, nhu cầu bảo vệ môi trường

cùng với sự tiến bộ của các phương pháp tạo AgNP kết hợp tận dụng cùng một nguồn

nguyên liệu đầu vào là lá nha đam nên ta có thể nghĩ đến việc dùng nó để cùng một lúc

tạo màng bao và tạo AgNP kết hợp phủ lên rau quả để bảo quản và có khả năng diệt

khuẩn. Gel nha đam với khả năng kháng khuẩn cùng với việc kết hợp với bạc sẽ tạo nên

1

Đồ án tốt nghiệp màng có tính kháng khuẩn cao nên nó sẽ là giải pháp an toàn trong quá trình bảo quản

(Phúc HTH, 2013).

Từ lâu, bạc được biết là kim loại có khả năng diệt khuẩn tốt, cùng với sự phát

triển công nghệ nano như hiện nay thì việc sử dụng các hợp chất tự nhiên từ thực vật

càng trở nên phổ biến và điều đó có tiềm năng thay thế kháng sinh trong một số ứng

dụng do khả năng tương thích và tự phân hủy sinh học, độc tính thấp, hoạt tính sinh học

cao và đa dạng như kháng khuẩn, kháng nấm, tăng sinh tế bào, tăng cường miễn dịch

của cơ thể nên gel nha đam và bạc được biết đến như một thành phần có hiệu quả cao

trong việc tạo vật liệu diệt khuẩn mang lai hiệu quả cao.

Công nghệ nano là một lĩnh vực nghiên cứu của khoa học hiện đại, nó tạo tác

động tích cực trong tất cả lĩnh vực đời sống con người, trong số các hạt nano kim loại

quý hiếm như AgNP đang rất được quan tâm vì chúng có tính ổn định hóa học, quang

học, dẫn điện tốt và quan trọng nhất là kháng khuẩn, kháng nấm và ít độc nhất đối với

các tế bào động vật. Bên cạnh đó hạt nano còn ức chế sự tăng trưởng của 650 loại vi

khuẩn cũng như hạn chế độc tính đối với con người, ngoài làm vật liệu siêu dẫn lạnh, mỹ

phẩm, công nghiệp thực phẩm và linh kiện điện tử nó còn được thêm vào băng vết

thương, chất tẩy trùng (Ahmed S và các cộng sự, 2016).

Nhận thấy tính cấp thiết của tình hình hiện nay là cần có một loại màng bảo quản

thực phẩm mà có thể khắc phục được các hạn chế trên nhưng bên cạnh đó thì màng cần

phải kiểm soát được sự phát triển của các loại vi khuẩn nên tôi thực hiện đề tài “Nghiên

cứu tổng hợp xanh nano bạc trong gel nha đam và ứng dụng trong tạo màng kháng

khuẩn”

Tình hình nghiên cứu

Gel nha đam bổ sung H3PO4 (pH = 2,75) thanh trùng ở 80°C trong 10 giây, sau đó

pha loãng với nước cất theo tỷ lệ gel nha đam: nước cất 1: 3 (v/ v) nâng thời gian bảo

quản dâu tây lên 12 – 15 ngày, trong khi hao hụt trọng lượng, độ giảm hàm lượng

2

Đồ án tốt nghiệp vitamin C và các giá trị màu biến đổi sau bảo quản thấp nhất (Valverde JM và các cộng

sự, 2005).

Tổng hợp các hạt nano bạc, 2,5 ml 30% dung dịch amoniac đã được thêm vào 5

mL dung dịch 10-2 M AgNO3, sau đó thêm 5 mL dịch chiết Alovera. Nồng độ AgNO3

được điều chỉnh đến 10-3 M bằng cách tạo thể tích cuối cùng đến 50 mL với nước. Sự

quan sát màu vàng nhạt sau 24 giờ phản ứng chỉ ra sự hình thành các hạt nano bạc, đo độ

hấp thụ UV-vis và các phép đo SEM.

Các thí nghiệm kháng khuẩn được thực hiện trên các chủng Pseudomonas

aeruginosa và Staphylococcus aureus để xác định hiệu quả kháng khuẩn của màng

chitoán có chứa nano bạc với các nồng độ 30, 50, 70 và 100 ppm. Không có tính kháng

đối với seudomonas aeruginosa khi quan sát nghiệm thức chứa nano bạc nồng độ 70ppm

sau 1 giờ. Mật độ tế bào Staphylococcus aureus giảm sau 1 giờ và giảm 4 lần sau 6 giờ

với màng chitin nano bạc nồng độ 100 ppm. Kết quả của thí nghiệm này chứng tỏ màng

chitin nano bạc có nồng độ 100 ppm cho thấy hoạt tính kháng khuẩn chống lại các mầm

bệnh ở vết thương thông thường (Rita Singh và Durgeshwer Singh, 2014).

Dung dịch nano bạc – chitosan (chitosan thu nhận từ nấm mốc và chiếu xạ) đã ức

chế sự tăng trưởng của B. cinerea với nồng độ ức chế tối thiểu là 125 μg/ ml, ngăn ngừa

và làm biến mất 90% nấm mốc xám gây nhiễm và nâng cao chất lượng tổng thể của dâu

tây sau 7 ngày bảo quản (Moussa SH và các cộng sự, 2013).

Mục đích nghiên cứu

Kết hợp được khả năng kháng khuẩn của các hạt nano bạc được tổng hợp xanh

ứng dụng tạo màng kháng khuẩn.

Nhiệm vụ nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát: kết hợp được khả năng kháng khuẩn của các hạt nano bạc

được tổng hợp xanh vào ứng dụng tạo màng kháng khuẩn.

Mục tiêu cụ thể:

3

Đồ án tốt nghiệp

+ Khảo sát thời gian đun cho dịch chiết nha đam tối ưu.

+ Khảo sát ảnh hưởng nhiệt độ đun tối ưu tạo AgNP.

+ Khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy tối ưu tạo AgNP.

+ Khảo sát tỷ lệ dịch chiết nha đam với dung dịch AgNO3.

+ Xác định khả năng kháng khuẩn của AgNP đã được tối ưu hóa các điều kiện ở

trên.

Phương pháp nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

+ Phương pháp đo pH của gel nha đam bằng máy đo pH.

+ Phương pháp đo UV-Vis.

+ Phương pháp khuếch tán qua giếng thạch.

+ Phương pháp đo TEM, EDS.

Các kết quả đạt được

- Lựa chọn được thời gian đun mẫu cho dịch chiết nha đam tối ưu.

- Lựa chọn đươc nhiệt độ đun, thời gian khuấy cho kết quả tối ưu nhất tạo AgNP.

- Lựa chọn được tỷ lệ dịch chiết và dung dịch AgNO3 cho kết quả tối ưu tạo AgNP.

- Xác định được khả năng kháng khuẩn của dung dịch AgNP.

Kết cấu của đồ án tốt nghiệp

Đồ án tốt nghiệp gồm có 3 chương:

+ Chương 1: tổng quan tài liệu - tổng quan các tài liệu tham khảo để thực hiện đồ

án tốt nghiệp.

+ Chương 2: vật liệu và phương pháp nghiên cứu – trình bày vật liệu và các

phương pháp được dùng để ngiên cứu, kiểm tra kết quả.

4

Đồ án tốt nghiệp

+ Chương 3: kết quả và bàn luận – đưa ra các kết quả đã nghiên cứu được cùng

với các biện luận, so sánh với các kết quả với nhau.

5

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tổng quan về màng bao sinh học

1.1.1. Giới thiệu về màng bao sinh học (Pavlath và Ort, 2009).

Bất kỳ loại vật liệu nào được áp dụng lên sản phẩm để kéo dài thời gian sử dụng

mà có thể ăn cùng với sản phẩm được coi là màng bao ăn được. Màng ăn được thay thế

và hoặc tăng cường các lớp sáp tự nhiên, ngăn chặn sự mất nước, trong khi kiểm soát

trao đổi oxy, carbon dioxide, ethylene. Màng cũng có thể cung cấp bề mặt kháng khuẩn

và ngăn ngừa mất các thành phần quan trọng khác. Lợi thế khác của việc sử dụng màng

bao ăn được là giảm lượng chất thải rắn vì chúng dễ dàng phân hủy sinh học, cho nên rất

thân thiện với môi trường.

Màng bao có thể được tạo thành từ vật liệu protein, chất béo và polysaccharide,

hoạt động một mình hoặc kết hợp với nhau. Chúng hoạt động như những rào cản độ ẩm

và oxy, không chỉ làm chậm suy giảm các đặc tính trong thực phẩm mà còn tăng cường

an toàn do hoạt động của các chất kháng khuẩn tự nhiên hoặc khi có sự kết hợp của các

hợp chất kháng khuẩn tổng hợp.

1.1.2. Đặc điểm và phương pháp tạo màng (Pavlath và Ort, 2009)

- Màng cần phải có các đặc điểm sau đây:

+ Không có các thành phần độc hại, dị ứng và không tiêu hóa được.

+ Có sự bám dính vào bề mặt của thực phẩm và tạo cấu trúc ổn định.

+ Kiểm soát nước di chuyển cả trong và ngoài thực phẩm, duy trì độ ẩm mong

muốn.

+ Có tính bán thấm để duy trì cân bằng nội khí tham gia vào quá trình hô hấp hiếu

khí và kỵ khí, do đó làm chậm quá trình lão hóa.

6

Đồ án tốt nghiệp

+ Ngăn chặn sự mất mát hoặc sự hấp thụ các thành phần ổn định hương thơm,

mùi vị, dinh dưỡng. Duy trì hoặc tăng cường tính thẩm mỹ và các thuộc tính (vẻ ngoài,

hương vị, màu sắc, chất dinh dưỡng...) của sản phẩm.

+ Tạo bề mặt ổn định, kháng vi sinh vật, vi khuẩn, chống lại ô nhiễm, sâu bệnh

phá hoại.

+ Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng đó là có thể dễ dàng sản xuất và

có hiệu quả kinh tế.

- Có hai cách tạo màng:

+ Bằng cách nhúng các sản phẩm vào hoặc chảy/ quét hoặc phun lên sản phẩm

dung dịch có chứa thành phần tạo màng, đưa màng trực tiếp lên bề mặt thực phẩm. Cách

đơn giản nhất để áp dụng màng trực tiếp là từ dịch gel tùy vào mức độ tập trung của dịch

gel phủ, sản phẩm sẽ giữ lại trên bề mặt lớp vật liệu tạo màng mà khi sấy khô sẽ tạo

thành một lớp bảo vệ trên bề mặt.

+ Bằng cách tạo ra màng độc lập từ dịch thông qua ép nóng, phủ lớp màng lên bề

mặt thực phẩm, màng độc lập nên nó có thể được chuẩn bị từ dịch gel bay hơi. Đặc điểm

của màng độc lập có thể khác màng trực tiếp là có tính thấm hơi nước thấp hơn, tuy

nhiên, màng độc lập dùng nhiệt để xử lý có thể ảnh hưởng đến sản phẩm bảo quản.

1.1.3. Một số ứng dụng của màng sinh học

1.1.3.1. Ứng dụng trong bảo quản rau quả, trái cây

Trong quá trình bảo quản lạnh, quả anh đào ngọt (Prunus avium L. cv. Starking)

khi xử lý tạo màng từ gel nha đam, đã có sự trì hoãn đáng kể các thông số tốc độ hô hấp,

giảm cân và thay đổi màu sắc, tăng tốc độ mềm và chín quả, biến màu thân và vi sinh

vật và thời gian lưu trữ được kéo dài thêm trong khi không có bất kỳ ảnh hưởng bất lợi

nào đối với hương thơm, mùi của quả. Đây là lần đầu tiên gel nha đam được sử dụng bao

phủ lên trái cây, đó là một sự sáng tạo và thú vị khi ứng dụng vào thương mại và thay

7

Đồ án tốt nghiệp thế cho việc sử dụng các phương pháp xử lý bằng hóa chất sau thu hoạch rau quả, trái

cây (Martínez – Romero và cộng sự, 2003).

Gel nha đam pha loãng nước cất với tỷ lệ 1 : 3 phủ lên nho giúp trì hoãn đáng kể

tổn thất chất lượng sau thu hoạch (giảm cân, thay đổi màu sắc, tốc độ làm mềm quả, sự

phân hủy quả), có thể lưu trữ được 35 ngày ở 1°C và ức chế sự tăng trưởng của vi

khuẩn, nấm mốc và nấm men (Valverde JM và các cộng sự, 2005).

Bột đông khô từ gel nha đam được hòa tan trong nước cất có bổ sung Tween – 20

là chất hoạt động bề mặt đã được sử dụng kéo dài thời gian lưu trữ ở môi trường xung

quanh (20 ± 1°C ) và bảo quản lạnh (0 ± 0,5°C và 90 ± 5 % RH) quả xuân đào (Ahmed

MJ, Singh Z và Khan AS, 2009).

1.1.3.2. Ứng dụng trong nông nghiệp kết hợp Chitosan

Trong nông nghiệp, chitosan được sử dụng chủ yếu là xử lý hạt giống tự nhiên và

chất tăng trưởng của thực vật, như một thuốc trừ sâu sinh thái thân thiện giúp tăng khả

năng bẩm sinh của cây trồng chống nhiễm trùng nấm.

Chitosan có hoạt tính kháng khuẩn cao nên trong những năm gần đây, chitin,

chitosan và các sản phẩm biến tính được quan tâm ứng dụng nhiều trong việc bảo quản

các sản phẩm nông sản sau khi thu hoạch như cam, chanh, cà chua, chuối, dâu tây, vải,

táo và một vài sản phẩm khác và đã thu được kết quả khả quan. Khi sử dụng như xử lý

hạt giống hoặc lớp phủ giống trên bắp, bông, khoai tây giống, đậu tương, củ cải đường,

cà chua, lúa mì và các hạt giống khác, nó tạo nên một phản ứng miễn dịch trong sự phát

triển của rễ bằng việc phá hủy u nang tuyến trùng của giun tròn ký sinh mà không ảnh

hưởng đến cơ thể (MM Chang và Cộng sự, 1992).

1.1.3.3 Ứng dụng trong việc kháng khuẩn

Theo Robson và cộng sự ( 1982) đã khảo nghiệm tính chất kháng khuẩn của chiết

xuất nha đam ở các nồng độ ức chế và nồng độ gây chết khác nhau. Nồng độ 60 % chiết

xuất nha đam có khả năng diệt Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella

8

Đồ án tốt nghiệp pneumoniae,Serratia marcescens, loài Citrobacter, Enterobacter cloacae, S. pyogenes,

Streptococcus agalactiae, Ở nồng độ 70 % của chiết xuất diệt S. aureus, 80 % đối với

E.coli và 90 % với Streptococcus faecalis và Bacillus subtilis thì không bị ức chế bởi

chiết xuất nha đam.

Chiết xuất nước của A.vera và các hạt nano có tác dụng kháng khuẩn khác nhau

đối với vi khuẩn Gram âm (E.coli) và vi khuẩn Gram dương (S.aureus). Các hạt nano

Ag hữu cơ xanh (3,5mg \ ml) có hiệu lực trên (E.coli & S.aureus) với sự ức chế (20-30)

mm.

1.2. Tổng quan về Chitosan

1.2.1. Định nghĩa Chitosan

Chitosan là thành phần cấu trúc nên vỏ côn trùng, tôm, cua, vách tế bào nấm, có

cấu tạo tương tự như cellulose, nhưng có khác biệt là đơn vị cấu tạo nên chitosan là N-

acetyl-D-glucosamine, các đơn vị này nối với nhau bằng liên kết β-1,4-glycoside (Tưởng

Ngọc Thục Uyên, 2010).

1.2.2. Cấu trúc của chitosan

Chitosan một polysacarit mạch thẳng, là dẫn xuất đề axetyl hoá của chitin, trong

đó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-NHCOCH3) ở vị trí C(2). Chitosan được cấu tạo từ các

mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết β -(1-4)- glycoside, do vậy

chitosan có thể gọi là poly β -(1-4)-2-amino-2-deoxi-D-gluco hoặc là poly β -(1-4)-D-

glucozamin (Nguyễn Thị Thu Trang, 2016).

Hình 1.1. Cấu trúc chitin và chitosan (Tưởng Ngọc Thục Uyên, 2010) 9

Đồ án tốt nghiệp

Công thức tổng quát của chitin, chitosan có dạng: (C8H11NO5)n với cấu tạo như

sau:

Hình 1.2. Công thức tổng quát của chitin và chitosan (Nguyễn Thị Thu Trang, 2016)

1.2.3. Các tính chất của chitosan ( Nguyễn Thị Thu Trang, 2016)

1.2.3.1. Mức độ deacetyl hóa

Mức độ deacetyl hóa là một đặc tính quan trọng của quá trình sản xuất chitosan

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

Mức độ deacetyl hóa của chitosan vào khoảng 56 – 99% (nhìn chung là 80%).

1.2.3.2. Trọng lượng phân tử Chitosan

Chitosan là polymer sinh học có khối lượng phân tử cao, khối lượng chitin thường

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

khoảng 100.000 – 1.200.000 Dalton.

1.2.3.3.Độ nhớt

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

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

1.2.3.4. Tính tan

Chitin tan trong hầu hết các dung môi hữu cơ, trong khi đó chitosan tan trong các

dung dịch acid pH dưới 6,0. Các acid hữu cơ như acetic, formic và lactic thường được sử

dụng để hòa tan chitosan. Thường sử dụng nhất là dung dịch chitosan 1% tại pH 4,0.

Chitosan cũng tan trong dung dịch HCl 1% nhưng không tan trong H2SO4 và H3PO4.

10

Đồ án tốt nghiệp

1.2.3.5. Khả năng kết hợp với nước và khả năng kết hợp với chất béo

Sự hấp thụ nước của chitosan lớn hơn rất nhiều so với cellulose hay chitin. Thông

thường, khả năng hấp thụ của chitosan khoảng 581 – 1150% (trung bình là 702%), khả

năng hấp thụ chất béo của chitin và chitosan trong khoảng 31% -170%, chitosan có khả

năng thấp hơn rất nhiều so với chitin.

1.2.3.6. Khả năng tạo màng

Chitosan còn có khả năng tạo màng được sử dụng nhiều trong bảo quản thực

phẩm, màng chitosan khá dai, khó xé rách, có độ bền tương đương với một số chất dẻo

vẫn được dùng làm bao gói.

1.2.3.7. Hoạt tính sinh học của Chitosan

Hoạt tính kháng khuẩn của chitosan và các dẫn xuất của nó đã nhận được sự quan

tâm đáng kể trong những năm gần đây, cơ chế kháng khuẩn của chitosan là nhờ một số

cơ chế sau: (Hang Thi Au và Cộng sự, 2012)

+ Chitosan có khả năng kết hợp với DNA nên chitosan có khả năng ức chế tổng

hợp RNA và protein.

+ Chitosan có khả năng gắn kết gây đông tụ, kết tủa tế bào vi khuẩn và dẫn đến

giết chết tế bào. Chitosan cho thấy một phổ kháng khuẩn rộng kháng lại cả nấm và vi

khuẩn Gram dương và Gram âm.

Ngoài ra, có khả năng thủy phân sinh học bằng enzyme trong cơ thể, tương hợp

sinh học với các cơ quan, mô và tế bào động thực vật, kích thích quá trình đông máu và

làm lành vết thương, tương tác chuyên biệt với các thành phần của chất nền ngoại bào và

các nhân tố tăng trưởng.

1.2.4. Một số ứng dụng của chitosan

1.2.4.1. Ứng dụng trong y sinh

11

Đồ án tốt nghiệp

Vật liệu tổ hợp chitosan-nano bạc (CS-AgNP) được nghiên cứu ứng dụng trong

việc kháng khuẩn trong dung dịch nhờ đặc tính kháng khuẩn đặc biệt của hạt nano bạc.

Khả năng kháng khuẩn của vật liệu trên đã được khảo sát với một số vi khuẩn như vi

khuẩn gram âm (E.Coli và P.aeruginosa), vi khuẩn gram dương (L.fermentum, S.aureus

và B.subtilis) và nấm (C.albians). Các kết quả khảo sát đã chứng minh khả năng ứng

dụng của vật liệu CS-AgNP trong dung dịch kháng khuẩn (Hang Thi Au và Cộng sự,

2012).

Chitosan còn có khả năng chống viêm cấp trên mô lành, băng cứu thương kiểu

mới, kỹ thuật cao, có thành phần cấu tạo bởi chất chitosan. So với các loại băng thường,

tốc độ cầm máu, tính sát khuẩn và thời gian lành mô khi sử dụng loại băng này có hiệu

quả hơn gấp nhiều lần. Chitosan ở cấu trúc nano, với tính năng quan trọng là tương thích

sinh học và có khả năng phân hủy sinh học có thể được sử dụng như một chất dẫn thuốc

tiềm năng. Để tạo cấu trúc phù hợp với mục đích dẫn thuốc cho chitosan, nhóm nghiên

cứu Trần Đại Lâm sử dụng tripolyphosphat (TPP) làm chất tạo liên kết chéo thông qua

tương tác tĩnh điện. Từ thời gian nhả thuốc khi không có CS-TPP vào khoảng 7-8 giờ

trong môi trường giả dịch ruột và khoảng 0,5 giờ trong môi trường giả dịch dạ dày đã

được kéo dài thời gian nhả thuốc lên khoảng 25-30 giờ (Trần Đại Lâm và Cộng sự,

2006).

1.2.4.2. Ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Chitosan là polyme dùng an toàn cho người, lại có hoạt tính sinh học đa dạng,

chitosan đã được đưa vào thành phần thức ăn: sữa chua, bánh kẹo, nước ngọt, chất phụ

gia bảo quản tốt cho giò và bánh cuốn ở nhiệt độ phòng. Vật liệu chitosan được sử dụng

để bảo quản đóng gói thức ăn, hoa quả tươi, thủy hải sản tươi, khô.

1.2.4.3. Trong công nghiệp

Chitosan được dùng để sản xuất vải chịu nhiệt, chống thấm, vải chitosan được

dùng cho may quần áo diệt khuẩn trong y tế, làm tăng độ bền của giấy, góp phần tăng

12

Đồ án tốt nghiệp tính bền của hoa vải. Sử dụng trong sản xuất sơn chống mốc và chống thấm (Pradip

Kumar Dutta, 2004; Barbara Krajewska, 2004).

1.3. Tổng quan về hạt nano bạc

1.3.1. Giới thiệu về nguyên tử bạc (Nguyễn Ngọc Tú, 2009)

Cấu hình electron của bạc: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s1

Bán kính nguyên tử Ag: 0,288 nm

Bán kính ion bạc: 0,23 nm

Bảng 1.1. Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích

Kích thước của hạt nano Ag (nm) Số nguyên tử chứa trong đó

31 1

3900 5

250000 20

Bạc nano là vật liệu có diện tích bề mặt riêng rất lớn, có những đặc tính độc đáo

sau:

+ Tính khử khuẩn, chống nấm, khử mùi, có khả năng phát xạ tia hồng ngoại đi xa,

chống tĩnh.

+ Không có hại cho sức khỏe con người với liều lượng tương đối cao, không có

phụ gia hóa chất.

+ Có khả năng phân tán ổn định trong các loại dung môi khác nhau (trong các

dung môi phân cực như nước và trong các dung môi không phân cực như benzene,

toluene).

+ Độ bền hóa học cao, không bị biến đổi dưới tác dụng của ánh sáng và các tác

nhân oxy hóa khử thông thường.

13

Đồ án tốt nghiệp + Chi phí cho quá trình sản xuất thấp.

+ Ổn định ở nhiệt độ cao.

1.3.2. Đặc tính kháng khuẩn của bạc (Chử Thị Thu Huyền và Cộng sự, 2014; Ngô Võ

Kế Thành và Cộng sự, 2009)

Bạc và các hợp chất của bạc thể hiện tính độc đối với vi khuẩn, virus, tảo và nấm.

Tuy nhiên, khác với các kim loại nặng khác (chì, thủy ngân…) bạc không thể hiện tính

độc với con người.

Sau khi thuốc kháng sinh được phát minh và đưa vào ứng dụng với hiệu quả cao

người ta không còn quan tâm đến tác dụng kháng khuẩn của bạc nữa. Tuy nhiên, từ

những năm gần đây, do hiện tượng các chủng vi sinh ngày càng trở nên kháng thuốc,

người ta lại quan tâm trở lại đối với việc ứng dụng khả năng diệt khuẩn và các ứng dụng

khác của bạc, đặc biệt là dưới dạng hạt có kích thước nano.

1.3.3. Cơ chế kháng khuẩn của bạc

Hình 1.3. Tác động của ion bạc lên vi khuẩn

Các đặc tính kháng khuẩn của bạc bắt nguồn từ tính chất hóa học của các ion

Ag+. Ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglican, thành phần cấu tạo nên thành

tế bào của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong tế bào dẫn đến

làm tê liệt vi khuẩn. Nếu các ion bạc được lấy ra khỏi tế bào ngay sau đó, khả năng hoặt

động của vi khuẩn lại có thể được phục hồi. Do động vật không có thành tế bào,vì vậy

chúng ta không bị tổn thương khi tiếp xúc với các ion này.

14

Đồ án tốt nghiệp

Có một cơ chế tác động của các ion bạc lên vi khuẩn đáng chú ý được mô tả như

sau: Sau khi Ag+ tác động lên lớp màng bảo vệ của tế bào vi khuẩn gây bệnh nó sẽ đi

vào bên trong tế bào và phản ứng với nhóm sunfuahydrin – SH của phân tử enzym

chuyển hóa oxy và vô hiệu hóa men này dẫn đến ức chế quá trình hô hấp của tế bào vi

khuẩn (Nguyễn Ngọc Hùng, 2011).

Hình 1.4. Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn

Ngoài ra các ion bạc còn có khả năng liên kết với các base của DNA và trung hòa

điện tích của gốc phosphate do đó ngăn chặn quá trình sao chép DNA (SI Kargov và

Cộng sự, 1985).

Hình 1.5. Ion bạc liên kết với các base của DNA

1.3.4. Giới thiệu hạt nano bạc

Hạt nano bạc là các hạt bạc có kích thước từ 1 nm đến 100 nm. Do có diện tích bề

mặt lớn nên hạt nano bạc có khả năng kháng khuẩn tốt hơn so với các vật liệu khối do

khả năng giải phóng nhiều ion Ag+ hơn.

15

Đồ án tốt nghiệp

Các hạt nano bạc có hiện tượng cộng hưởng Plasmon bề mặt, hiện tượng này tạo

nên màu sắc từ vàng nhạt đến đen cho các dung dịch có chứa hạt nano bạc với các màu

sắc phụ thuộc vào nồng độ và kích thước hạt nano.

1.3.5. Các phương pháp tạo hạt nano bạc

1.3.5.1. Phương pháp ăn mòn laze

Phương pháp này sử dụng chùm tia laze với bước sóng ngắn bắn lên vật liệu khối

đặt trong dung dịch có chứa chất hoạt hóa bề mặt. Các hạt nano được tạo thành với kích

thước khoảng 10 nm và được bao phủ bởi chất hoạt hóa bề mặt.

1.3.5.2. Phương pháp khử hóa học

Phương pháp này sử dụng các tác nhân hóa học để khử ion kim loại thành kim

loại. 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 bằng chất hoạt hóa bề mặt. Các hạt nano tạo thành

bằng phương pháp này có kích thước từ 10 nm đến 100 nm.

1.3.5.3. Phương pháp khử vật lý

Phương khử vật lí dùng các tác nhân vật lí như điện tử, sóng điện từ năng lượng

cao như tia gamm, tia tử ngoại, tia laser 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.

1.3.5.4. Phương pháp khử hóa lý

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, trong khi đó 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.

16

Đồ án tốt nghiệp

1.3.5.5. Phương pháp khử sinh học

Trong phương pháp này người ta dùng vi khuẩn là tác nhân khử ion kim loại, vi

khuẩn MKY3 được cấy 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.

1.3.5.6. Phương pháp tổng hợp AgNP

Việc tổng hợp AgNP rất được các nhà nghiên cứu quan tâm do phạm vi ứng dụng

rộng của nó trong đời sống, AgNP có triển vọng được xem như kháng sinh và nó có thể

được khuyến cáo thay thế các kháng sinh thông thường (I Sondi và BS Sondi, 2004).

Để bạc có bất kỳ đặc tính kháng khuẩn nào, nó phải ở dạng ion hóa, bản chất của

việc tổng hợp AgNP là sử dụng các tác nhân khử, khử ion Ag+ thành Ag0. Cả AgNP và

ion bạc có thể thay đổi cấu trúc ba chiều của protein bằng cách can thiệp vào liên kết

disulphide và ngăn chặn các hoạt động chức năng của vi sinh vật (Shakeel Ahmed và

Cộng sự, 2016).

Hoạt động kháng nấm của AgNP chưa được hiểu rõ, tuy nhiên một vài nghiên

cứu nói rằng AgNP có thể tiêu diệt bào tử nấm bằng cách phá hủy màng tế bào, trong

khi các nghiên cứu khác chỉ ra rằng chúng có thể gây chết tế bào bằng cách tương tác

với các hợp chất phospho, lưu huỳnh và làm hư hại DNA và protein nội bào (C

Krishnaraj và Cộng sự, 2012).

Các phương pháp hóa học và vật lý như kết tủa hóa học, thủy nhiệt, lò vi sóng,

lắng đọng hơi hóa học sử dụng dung môi và hóa chất độc hại khá đắt tiền và gây ảnh

hưởng đến môi trường. Cho nên hiện nay người ta thường sử dụng các phương pháp sinh

học (sử dụng vi sinh vật (Kharwa RN và Gange AC Verma VC, 2010), enzyme, thực vật

(hay dịch chiết thực vật) để tổng hợp hay còn gọi là tổng hợp xanh.

17

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.6. Tổng hợp xanh AgNP từ dịch chiết thực vật (Shakeel Ahmed và Cộng

sự, 2016)

Tổng hợp AgNP có kích thước 10 – 35 nm dựa trên việc khử dung dịch bạc

nitrate bằng dịch chiết của lá Azadirachta indica cũng đã được thực hiện.

Dịch chiết Boerhaavia diffusa được sử dụng làm tác nhân khử cho sự tổng hợp

xanh của AgNP qua phân tích XRD và TEM cho thấy kích thước hạt trung bình là 25 nm,

AgNP có cấu trúc hình khối trung tâm với hình cầu. Các hạt nano này đã được kiểm tra

hoạt tính kháng khuẩn chống lại P. fluorescens, A. hydrophila và F. branchiophilum và

chứng tỏ độ nhạy cao nhất đối với F. branchiophilum.

1.3.5.7. Tổng hợp AgNP từ lá nha đam

Lá nha đam là nguồn nguyên liệu sẵn có, thực hiện đơn giản, hiệu quả, chi phí

thấp và an toàn với môi trường, vì thế nha đam được chọn để tổng hợp AgNP do sự có

mặt của các chất phytochemical tự nhiên cung cấp năng lượng tự nhiên và là tác nhân

khử. Ngoài ra lignin, hemicellulose, pectin trong lá nha đam có thể được sử dụng để khử

các ion bạc, bên cạnh đó gel màu xanh gần vỏ chứa aloin, chất này là chất ổn định chính

( L và Durairaj Sadhasivam, JR, 2014).

18

Đồ án tốt nghiệp

AgNP có ảnh hưởng đáng kể đến vi khuẩn gram âm (E. coli) và vi khuẩn gram

dương (S. aureus) ở nồng độ 3,5 mg/ ml nhưng nó lại không có tác dụng kháng nấm C.

albican, Pencillium spp và A. niger.

Gel nha đam tạo AgPN có kích thước 15 nm, ở nồng độ 250 μl cho vùng ức chế

E. coli, P. aeruginosa, B. subtilisand và S. pneumoniae cao hơn khi ủ 18 giờ, phổ hấp

thụ tia cực tím có đỉnh hấp thụ ở 410 nm. Tỷ lệ tán huyết (9,67%) tương đối thấp so với

các phương pháp khác cho nên AgNP này có độc tính thấp đối với tế bào người. Do đó

việc tổng hợp các hạt nano bạc từ cây nha đam là rất phù hợp đồng thời có sự ổn định

mà không cần thêm bất kỳ hợp chất hóa học nào ( L và Durairaj Sadhasivam, JR, 2014).

Dịch chiết nha đam được trộn với dung dịch AgNO3 tỷ lệ 1: 9 tạo AgNP hấp thụ

mạnh nhất ở bước sóng 400 nm tương ứng với cộng hưởng plasmon bề mặt, kích thước

trung bình là 70 nm. Các hạt không đồng nhất về hình dạng ví dụ như hình chữ nhật,

hình tam giác và hình cầu phân bố đồng đều. Đồng thời AgNP có hoạt tính kháng

Aspergillus sp. cao hơn Rhizopus sp ở nồng độ rất thấp và hoạt động diệt nấm phụ thuộc

vào loài nấm được thử nghiệm.Các kết quả của nghiên cứu FT-IR cho thấy sự tham gia

của các nhóm hydroxyl, carboxyl và amine chức năng có lợi trong quá trình tổng hợp

AgNP (S Medda và Cộng sự, 2015).

1.3.6. Độc tính

Bằng chứng về độc tính của AgNP vẫn chưa rõ ràng, tuy nhiên độc tính của

AgNP phụ thuộc vào liều lượng và kích thước hạt. Các sản phẩm được tạo từ AgNP đã

được một số cơ quan công nhận bao gồm FDA Hoa Kỳ, SIAA Nhật Bản, Viện Nghiên

cứu Công nghiệp Hoá chất ( V Veeraputhiran, 2013). Cơ quan an toàn thực phẩm Châu

Âu khuyến cáo việc di chuyển Ag vào bao bì bao gói không được vượt quá 0,05 mg/ l

trong nước và 0,05 mg/ kg trong thực phẩm ( EFSA, 2011).

Khi nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của màng pullulan ăn được kết hợp với

một trong hai hạt nano (AgNP, ZnONP) và các loại tinh dầu như dầu oregano hoặc dầu

hương thảo trong thịt gà tây deli thấy rằng AgNP và màng dầu oregano có hoạt tính

19

Đồ án tốt nghiệp mạnh hơn ZnONP và dầu hương thảo. Các mẫu thực phẩm đóng gói với màng pullulan,

AgNP và dầu oregan giảm đáng kể số lượng vi khuẩn L. monocytogenes và S. aureus

trong 7 tuần lưu trữ ở nhiệt độ tối ưu 4 và 25°C (HH Khalaf và Cộng sự, 2013).

Một nghiên cứu cho thấy rằng sự di chuyển của AgNP từ các loại chất dẻo nano

khác nhau (LDPE và polypropylene) vào các chất mô phỏng thức ăn dù là ion hay dạng

hạt thì sự di chuyển của đó thấp hơn nhiều so với các giới hạn tối đa do Luật Liên minh

Châu Âu quy định ( MZ Elsabee và ES Abdou, 2013).

1.3.7. Ứng dụng của hạt nano bạc

- Y tế:

Khẩu trang nano bạc: Được thiết kế với 3-4 lớp gồm 2 lớp vải, một lớp vật liệu

tẩm nano bạc và than hoạt tính ở giữa, loại khẩu trang này có khả năng diệt khuẩn, diệt

virus, lọc không khí rất tốt. Lớp vải tẩm nano bạc có chức năng diệt vi khuẩn, virus, nấm

bị giữ lại trên khẩu trang đồng thời có tác dụng khử mùi.

Màng bán thấm: Đó là một tấm màng mỏng có thể cho khí và hơi nước qua nhưng

không thể cho chất lỏng đi qua, có vô số những lỗ khí nhỏ tồn tại trong tấm film. Các hạt

nano bạc gần đây đã được kết hợp với film polyolefin với đặc tính kháng khuẩn rất tốt.

- Vật dụng:

Những đồ dùng bằng nhựa có pha thêm hạt nano bạc có tác dụng khử trùng như

bình nhự, máy điều hòa, qua kiểm tra cho thấy chúng có khả năng diệt 99.9% vi khuẩn.

1.4. Cây nha đam

1.4.1. Giới thiệu cây nha đam

Theo quy tắc quốc tế về Danh mục thực vật, tên khoa học của cây nha đam là

Aloe vera (L.)Burm.f (L.E. Newton, 1979)ở Việt Nam thường được gọi là cây lô hội.

Hình ảnh tổng quan về cây nha đam được thể hiện ở hình 1.7 dưới đây:

20

Đồ án tốt nghiệp

Hình 1.7. Cây nha đam

Nha đam là loại cây lâu năm, chịu hạn, lá có hình mũi mác, dày, mọng nước, có

gai ở hai bên mép, hoa khi nở có màu vàng, quả là nang hình tam giác có chứa nhiều hạt

lượng gel thu được, pH, hàm lượng chất khô của lá nha đam qua các mùa ( Douglas

Grindlay và Trn Reynolds, 1986; Davis RH, 1997).

Các bó mạch có cấu trúc hình ống, tiếp giáp với lớp vỏ, số lượng các bó khác

nhau, tùy thuộc vào kích thước của lá và các bó mạch thuộc hệ thống vận chuyển các

chất dinh dưỡng trong lá, chất lỏng không nhớt màu vàng chảy ra từ lá có nguồn gốc từ

các tế bào trụ bì liên kết với các bó mạch này ( Trachtenberg, 1984).

Thành và màng tế bào có thể được nhìn thấy trong lõi lá.Tuy nhiên các bào quan

vẫn còn nguyên vẹn như nhân, lục lạp và ty thể thường không thể nhìn thấy, chỉ có thể

quan sát được bào quan trong tế bào thịt lá trưởng thành hoặc lạp thể thoái hóa ( Kluge

và cộng sự, 1979).

1.4.2. Thành phần hóa học

1.4.2.1. Carbohydrate

Monosaccharide chiếm 20 – 30 % tổng chất khô từ phần thịt lá, trong bột nha

đam có chứa sáu loại đường (arabinose, galactose, glucose, mannose, rhamnose và

xylose) trong đó mannose và glucose chiếm 85 % cũng đã được xác định (Waller GR,

Mangiafico S và Ritchey CR, 1978 ).

21

Đồ án tốt nghiệp

Polysaccharide gồm:

+ Mannan là polysaccharide được nghiên cứu rộng rãi nhất từ cây nha đam vì nó

có chứa các hợp chất có hoạt tính sinh học cao, mannan có hai đặc điểm chính là có liên

kết β1→ 4 và được acetyl hóa. Trong khi những mannan thực vật khác hoặc có chuỗi

bên riêng biệt hoặc không được acetyl hoá và không hòa tan

+ Acetyl mannan là polysaccharide chính trong phần thịt lá, được nghiên cứu

rộng rãi nhất và đã có sản phẩm thương mại như CarrisynTM Aetyl mannan có nhiều

tính chất trị liệu bao gồm kích thích miễn dịch, làm lành vết thương và kháng viêm (Ni

Y, Yates KM và Tizard IR, 2004).

=> Mannan không ổn định và có thể suy thoái một cách nhanh chóng khi nhiệt độ

cao, thay đổi pH, vi khuẩn hoặc các enzyme như mannanase có thể có trong phần thịt lá

hoặc trong vi khuẩn. Trong một số sản phẩm nha đam thương mại, việc chuẩn bị phần

thịt lá được xử lý với cellulase, cellulase có nguồn gốc và độ tinh khiết khác nhau có thể

nhiễm mannanase và cũng có thể là nguyên nhân làm suy thoái mannan.

Ngoài ra còn có các carbohydrate khác như cellulose, xylose, L – rhamnose,

galactose, aldopentose cũng có mặt trong cây nha đam.

1.4.2.2. Protein

Roboz và Haagen – Smit (1948) cho rằng hàm lượng protein chiếm 7 % (theo

trọng lượng khô) trong thịt lá nha đam, khi điện di trên gel polyacrylamide thì có ít nhất

23 polypeptide từ lá trưởng thành, trong đó có 13 polypeptide có trong gel nha đam.

Có khoảng 20 trong số 22 amino acid và 7 trong số 8 amino acid cần thiết cho cơ

thể có mặt trong gel nha đam . Các loại amino acid được thể hiện qua bảng 1.2 dưới đây:

22

Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.2. Các loại amino acid trong gel nha đam

Các loại amino acid

Lysine Alanin Acid aspartic Isoleucine

Valine Tyrosine Leucine Methionine

Leucine Threonine Phenylalanine Histidine

Proline Glycine Hydroxyproline Arginine

Serine Cystine Acid glutamic

Nguồn: Waller và cộng sự (2004)

1.4.2.3. Lipid

Theo Femenia và cộng sự (1999) hàm lượng lipid trong gel nha đam đông khô là

4 %. β – sitosterol một loại sterol thực vật phổ biến đã được tìm thấy trong lá nha đam.

Lipid và các hợp chất hữu cơ được thể hiện ở bảng 1.3 dưới đây:

Bảng 1.3. Lipid và các hợp chất hữu cơ

Lipid và các hợp chất hữu cơ

Cholesterol Acid uric Lignin Eicosanoid Acid béo

Triglyceride Gibberellin Acid salicylic Terpees Lupeol

Campesterol Kali sorbate Acidarachidonic Auxin Saponin

Triterpenoid β - sitosterol Acid γ -linolenic Aciduric

Nguồn: Waller và cộng sự (2004)

1.4.2.4. Thành phần có hoạt tính sinh học

Gel nha đam có chứa một lượng lớn các hơp chất có hoạt tính sinh học được thể

hiêng trong bảng 1.4 dưới đây:

23

Đồ án tốt nghiệp Bảng 1.4. Các hợp chất có hoạt tính sinh học

Các hợp chất có hoạt tính sinh học

Polysaccharide Saponin Aminoacid

Glycoprotein Sterol Acid salicylic

Anthraquinone Vitamin Enzyme

Flavonoi Phenolic

Nguồn: Waller và cộng sự (2004)

Theo Yolanta và Rivka (1994), gel nha đam đã ngăn chặn sự nảy mầm và tăng

trưởng của sợi nấm Penicillium digitatum và Alternaria altemata, là các loại nấm gây

bệnh ở thực vật như bào tử P. digitatum, A. alternata và Botrytis cinerea giảm 15 – 20

% ở nồng độ 1 μl/ l, chống lại P. expansum chỉ khi nồng độ vượt quá 103 μl/ l. Tác dụng

ức chế của gel tăng lên cùng với sự gia tăng nồng độ, mà cao nhất là giảm 95 % bào tử ở

nồng độ 105 μl/l.

Robson và cộng sự (1982) đã khảo nghiệm tính chất kháng khuẩn của dịch chiết

nha đam ở các nồng độ ức chế và nồng độ gây chết khác nhau được xác định qua mười

hai loài vi sinh vật khác nhau được cấy với các nồng độ khác nhau. Nồng độ 60 % dịch

chiết nha đam có khả năng diệt Pseudomonas aeruginosa, Klebsiella pneumoniae,

Serratia marcescens, loài Citrobacter, Enterobacter cloacae, S. pyogenes, Streptococcus

agalactiae. Ở nồng độ 70 % của dịch chiết diệt S. aureus, 80 % đối với E. coli và 90 %

với Streptococcus faecalis, Bacillus subtilis thì không bị ức chế bởi dịch chiết nha đam.

1.4.2.5. Các thành phần khác

Ngoài các thành phần hữu cơ đã được nêu trên trong cây nha đam còn có các

thành phần vô cơ, hàm lượng tro 3,3% trong vỏ nha đam và 0,2% (trọng lượng ướt) hàm

lượng tro trong thịt lá có chứa calcium oxalate.

24

Đồ án tốt nghiệp

Các loại vitamin bao gồm cả các vitamin chống oxy hóa như A, C, E, B1, B2, B6,

niacin, choline, aicd folic, β – carotene cũng có mặt trong cây nha đam.

Bouchey và Gjersted (1969) phân tích gel nha đam đông khô và thấy hàm lượng

cao của clo (12,2 %), kali (6,6 %) và canxi (4,7 %). Một phân tích gel nha đam đôngkhô

sau này cho thấy có magiê (0,7 %) và natri (0,2 %). Ngoài ra, còn có kẽm, mangan,

đồng, crôm, sắt.

1.4.3. Một số ứng dụng của nha đam

1.4.3.1. Trong mỹ phẩm

Dịch chiết từ nha đam được xem là thành phần hàng đầu trong trị liệu da và làm

mỹ phẩm vì nó có chứa các chất hữu cơ đóng góp vào các chất làm mềm, có mục đích là

giữ ẩm giúp tăng hiệu quả phục hồi các tế bào da bị tổn thương. Các sản phẩm có thành

phần chứa nha đam như các loại kem dưỡng da, xà phòng, dầu gội đầu, kem chống nắng,

mặt nạ dưỡng da và chất tẩy rửa.

1.4.3.2. Trong y học

Phần nhựa vàng trong lá nha đam có chứa aloe – emodin, một loại anthraquinone

kích thích đường tiêu hóa, có tác dụng nhuận tràng. Tuy nhiên nhiều tác dụng có lợi trong

điều trị bệnh đã được quy cho phần thịt lá, bao gồm kích thích miễn dịch ((Amar

Surjushe và Cộng sự, 2008), sát trùng, chữa lành vết thương và bỏng, giảm đau, ngứa ,

bệnh vảy nến, kháng khuẩn, kháng viêm, giảm đường huyết ở bệnh nhân tiểu đường.

1.4.3.3. Trong thực phẩm

Nha đam cung cấp một lượng calo thấp, làm giảm cholesterol, cải thiện tình trạng

béo phì. Nha đam có trong các loại thực phẩm như các món ăn, nước giải khát, nước ngọt

có gas, trà, kem, yogurt, kẹo, mứt, hương liệu. Ngoài ra, nó còn đóng vai trò như chất bảo

quản hay màng bao ăn được trong một số thực phẩm vì có chứa các hợp chất kháng

khuẩn và do đó ngăn ngừa hư hỏng của các loại thực phẩm ( M Valverde và Cộng sự,

2005).

25

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 2 – VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Thời gian và địa điểm

Nghiên cứu được tiến hành tại Phòng thí nghiêm Khoa CNSH-TP-MT của

Trường Đại học Công nghệ Tp.Hồ Chí Minh.

Thời gian thực hiện: từ 17/4/2017 đến 27/7/2017

2.2. Vật liệu và thiết bị nghiên cứu

2.2.1. Vật liệu

Lá nha đam được mua tại chợ Củ Chi, huyện Củ Chi, thành phố Hồ Chí Minh. Lá

dài khoảng 30 – 40 cm và không có bất kỳ tổn thương nào trên bề mặt để giữ cho các

thành phần có hoạt tính sinh học còn nguyên vẹn.

2.2.2. Thiết bị nghiên cứu

Một số thiết bị được sử dụng trong đồ án tốt nghiệp được thể hiện ở bảng 2.1

Bảng 2.1. Một số thiết bị được sử dụng trong đồ án tốt nghiệp

STT Tên thiết bị Model

1 Máy xay sinh tố Philip (HL2021)

2 Máy đo pH Aqua Pal+

3 Máy chụp TEM JEM-1400

4 Cân kỹ thuật AR – Ohuas

5 Máy khuấy từ Pt1000 Temperature sensor

6 Máy đo UV vis UV- vis Jasco- V670

26

Đồ án tốt nghiệp

2.3. Quy trình nghiên cứu

2.3.1. Quy trình thực hiện

27

Đồ án tốt nghiệp

Gọt vỏ Đun Nha đam Xay nhuyễn

Lọc Bã AgNO3

Khuấy mạnh

AgNP Dung dịch Chitosan (3%, 5%, 7%)

CS-AgNP

Gia nhiệt 40-50C Khuấy mạnh

Khuấy cho dung dịch đồng nhất

Nước cất, 1% acid acetic, Chitosan

Cho vào đĩa petri đường kính 9 cm 2g NaOH, 0,05 g Na2CO3

Sấy

Định mức đến 100 ml bằng nước cất

Ngâm trong dung dịch xút 24 giờ Dung dịch xút (97,6 %) Màng CS-AgNP

Sấy

Khảo sát tính chất của màng Dùng nước cất rửa để trung hòa dung dịch xút

28

Đồ án tốt nghiệp Hình 2.1. Quy trình tạo AgNP

2.3.2. Thuyết minh quy trình

+ Xử lý:

 Mục đích: loại bỏ chất nhựa vàng có chứa các anthraquinone và dẫn xuất có thể

gây nhuận tràng và hóa nâu gel nha đam ( Madis và cộng sự, 1989). Rửa với nước

sẽ loại bỏ bụi bẩn, hóa chất nguy hại và vi khuẩn trên bề mặt lá.

 Yêu cầu: cắt bỏ gốc, để nghiêng cho đến khi chất nhựa vàng ngừng tiết ra và rửa

với nước cho sạch phần bụi bẩn bám bên ngoài.

 Tiến hành: lá nha đam sau khi mua về, tiến hành cắt bỏ phần dưới gốc, để nghiêng

khoảng 15 – 30 phút. Sau đó, rửa dưới vòi nước và tiến hành rửa tiếp với nước cất.

+Gọt vỏ:

 Mục đích: thu được phần thịt lá trong suốt.

 Yêu cầu: tránh còn sót vỏ lá sẽ là ảnh hưởng xấu đến gel nha đam sau này vì vỏ có

các anthraquinone thông thường màu vàng, nhạy cảm không khí và ánh sáng, sau

khi tiếp xúc với không khí và ánh sáng, nó sẽ dần dần chuyển sang màu hồng nâu

theo. Vì vậy cần cẩn thận loại bỏ hết phần vỏ lá khi gọt vỏ trành làm hóa nâu gel

nha đam (He và cộng sự, 2002). Để tránh tổn thất các hợp chất có hoạt tính sinh

học, công đoạn này phải hoàn tất trong vòng 36 giờ kể từ lúc thu hoạch lá.

 Tiến hành: dùng dao gọt bỏ lớp vỏ xanh bên ngoài cùng với hai đường răng cưa

hai bên mép lá.

+ Xay nghiền:

 Mục đích: đồng nhất phần thịt lá để dễ dàng cho công đoạn lọc ở bước sau.

 Yêu cầu: công đoạn này phải được hoàn tất trong 10 – 20 phút để tránh enzyme

gây hóa nâu gel nha đam.

29

Đồ án tốt nghiệp

 Tiến hành: dùng máy xay sinh tố để xay thịt lá ở nhiệt độ phòng (25°C). Thịt lá

sau khi xay nghiền tiến hành cân 40(g) sau đó bổ sung 100ml nước cất đun sôi

trong 20 phút.

+ Lọc:

 Mục đích: thu được gel nha đam tươi.

 Yêu cầu: loại bỏ hoàn toàn bã ra khỏi gel nha đam nếu không sẽ gây lắng

cặn bã sẽ làm ảnh hưởng đến tính ổn định của nó. Sự xuất hiện màu vàng nhạt đến

nâu của gel sau lọc chỉ ra rằng nó đã bị ô nhiễm bởi anthranquinone từ vỏ hoặc

việc xử lý lâu làm quá trình oxy hóa phenol xảy ra.

 Tiến hành: tiến hành lọc hỗn hợp nha đam sau khi xay bằng vải lọc, bỏ phần bã.

+ Khuấy mạnh:

 Mục đích: tạo dung dịch AgNP

 Yêu cầu: dung dịch AgNP sau khi khuấy có màu vàng nhạt đến sậm, màu bền,

không có cặn, không vẫn đục.

 Tiến hành: tiến hành lấy 5ml dịch chiết cho vào cốc, sau đó bổ sung 20ml dung

dịch bạc nitrate (AgNO3) 0,001M khuấy mạnh bằng máy khuấy từ ở nhiệt độ

phòng trong thời gian 30 phút. Quan sát màu vàng nhạt xuất hiện.

+ Tạo hỗn hợp CS -AgNP

 Mục tiêu: tạo hỗn hợp CS -AgNP

Tiến hành: Các điều kiện tối ưu tạo AgNP được cố định, sau đó phối trộn với chitosan ở

các nồng độ 3%, 5%, 7% (theo tỷ lệ 10% AgNP), sau đó cho ra cốc thủy tinh khuấy cho

đến khi các thành phần hòa lẫn vào nhau gia nhiệt ở nhiệt độ 40-50°C.

+ Tạo màng Chitosan-AgNP

 Mục tiêu: tạo màng bán thấm CS-AgNP

30

Đồ án tốt nghiệp

 Tiến hành: Sau khi tạo được hỗn hợp CS - AgNP ở các nồng độ tiến hành cho

dung dịch ra đĩa petri có đường kính 9 cm để sấy ở nhiệt độ 50°C trong vòng 3 giờ để

làm bốc hơi toàn bộ nước trong hỗn hợp tạo thành màng CS-AgNP, sau đó ngâm màng

trong dung dịch xút 97,6% trong 24 giờ, rồi tiến hành rửa xút bằng nước cất để loại bỏ

xút ra khỏi màng, cuối cùng sấy màng lần 2 ở nhiệt độ 50-60°C cho đến khi khô hết

nước.

2.4. Phương pháp phân tích AgNP được tạo thành

2.4.1. Phương pháp phổ hấp thu phân tử vùng sóng UV-Vis

Đây là phương pháp phân tích sử dụng phổ hấp thu bước sóng trong phạm vi vùng

cực tím cho tới vùng ánh sáng nhìn thấy được. Khi tiến hành đo mẫu trên máy quang phổ

hấp thu sẽ cho một dạng phổ có đỉnh hấp thu xác định tương ứng với từng chất khác

nhau.

Do các thuộc tính quang học của dung dịch chứa hạt nano phụ thuộc vào hình

dạng, kích thước và nồng độ của hạt nên ta có thể sử dụng UV-vis để xác định. Dung

dịch AgNP sẽ cho đỉnh hấp thu bước sóng ánh sáng khoảng 405 – 410 nm, như vậy từ

bước sóng của đỉnh hấp thu ta có thể dự đoán được sự hình thành AgNP hay không. Vì

AgNP chỉ có một bề mặt plasmon duy nhất nên trong phổ UV-vis của chúng chỉ xuất

hiện 1 đỉnh duy nhất. Do đó người ta xử dụng tính chất này để xác định hình dạng của

AgNP.

Các bước tiến hành phép đo UV-vis:

+ Tiến hành đo mật độ quang A của dung dịch nghiên cứu với λ rtrong khoảng

bước sóng 300÷800 nm, sau đó lập đồ thị hệ toạ độ A – λ . Đồ thị này có cực đại

Amax ứng với giá trị λmax gọi là cực đại hấp thụ. Việc đo mật độ quang A ở λmax cho kết

quả phân tích có độ nhạy và độ chính xác tốt nhất.

+ Chuẩn bị mẫu phân tích: Mẫu phân tích dạng lỏng là dung dịch AgNP sau đó

cho mẫu vào cuvet chọn vùng bước sóng 300÷800nm, tiến hành đo trên thiết bị đo UV-

31

Đồ án tốt nghiệp vis Jasco- V670 tại phòng thí nghiệm Hóa lý ứng dụng của trường Đại học khoa học tự

nhiên Tp.hcm.

+ Ghi nhận kết quả và vẽ đồ thị.

2.4.2. Xác định hình thái AgNP bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)

(transmission electron microscopy)

TEM là một thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn, sử dụng chùm điện tử có năng

lượng cao chiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng và sử dụng các thấu kính từ để tạo ảnh với

độ phóng đại lớn, ảnh có thể tạo ra trên màn huỳnh quang hay trên film quang học hay

ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số. Nguyên tắc truyền sáng của thiết bị này tương

tự như nguyên tắc của kính hiển vi quang học truyền qua, ngoại trừ việc sử dụng bức xạ

điện tử thay cho bức xạ khả kiến.

Khả năng tạo ra những bức ảnh thật của các cấu trúc nano với độ phân giải rất cao

(tới cấp độ nguyên tử) chỉ là một khả năng phổ thông của TEM. TEM có khả năng xác

định kích thước hạt cũng như hình thái bề mặt hay sự phân bố của AgNP tạo thành nhờ

có độ phân giải tốt vào khoảng 0,1 – 1 nm.

Các mẫu đo TEM là mẫu AgNP dạng lỏng, các ảnh thật có hình dạng và kích

thước của hạt nano thu được bằng cách sử dụng máy đo TEM được thực hiện trên máy

JEM – 1400 tại trường Đại học Bách khoa TP.HCM.

2.4.3. Xác định cấu trúc AgNP bằng phổ tán xạ năng lượng tia X, EDS

Kính hiển vi điện tử quét (SEM) hoạt động trên việc quét bề mặt mẫu bằng một

chùm tia điện tử hội tụ cao trong chân không, thu thập thông tin (tín hiệu) từ mẫu phát ra,

tái tạo thành một hình ảnh lớn hơn của bề mặt mẫu và hiển thị lên màn hình.

Trong kính hiển vi điện tử quét SEM các điện tử thứ cấp được sinh ra ở lớp gần bề

mặt mẫu, và ảnh thu được từ các điện tử này phản ánh chi tiết cấu trúc địa hình mẫu, còn

là các điện tử phản xạ ngược trở lại sau khi va vào các nguyên tử trên bề mặt mẫu, số

lượng điện tử tán xạ ngược phụ thuộc vào thành phần (nguyên tử số, hướng tinh thể ) của

32

Đồ án tốt nghiệp mẫu. Do đó ảnh thu được từ điện tử tán xạ ngược phản ánh sự phân bố thành phần cấu

tạo của bề mặt mẫu và đầu dò tia X cũng có thể gắn trên SEM cho phép phân tích thành

phần nguyên tố.

Ưu điểm của phương pháp EDS này:

+ Sử dụng để quan sát cấu trúc mẫu ở nhiều độ phóng đại khác nhau.

+ Xác định và định lượng nguyên tố cần quan sát.

+ Kết hợp với đầu thu phổ tán xạ năng lượng tia X (EDS) cho phép phân tích

thành phần nguyên tố của vùng quan sát.

Các mẫu AgNP chụp EDS được thực hiện trên thiết bị EDS horiba H-7593

england tại Khu Công nghệ cao quận 9.

2.5. Phương pháp nghiên cứu

2.5.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

33

Đồ án tốt nghiệp

Nha đam Gọt vỏ, xay nhuyễn, thu dịch chiết

AgNP

TN 1: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun lên sự hình thành AgNP TN 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đun lên sự hình thành AgNP TN 3: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian khuấy lên sự hình thành AgNP TN 4: Khảo sát ảnh hưởng của dịch chiết nha đam – AgNO3 lên sự hình thành AgNP TN 5:Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn dung dịch AgNP.

TN 6: Khảo sát khả năng kháng khuẩn của màng CS- AgNP

Màng CS-AgNP

Hình 2.2. Sơ đồ bố trí thí nghiệm

2.5.2. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun mẫu lên sự tạo thành dịch chiết nha

đam

Thông số cố định: thể tích nước cất dùng để đun mẫu, nồng độ và thể tích dung

dịch AgNO3, thời gian khuấy tạo AgNP.

Thông số khảo sát:

34

Đồ án tốt nghiệp

Thời gian đun (phút)

0 10 20 30

Mục tiêu khảo sát: xác định thời gian đun mẫu tối ưu nhất tạo dịch chiết thông

qua việc đo UV-vis.

2.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đun mẫu lên sự tạo thành dịch chiết nha

đam

Thông số cố định: khối lượng mẫu, thể tích nước cất dùng để đun mẫu, nồng độ

và thể tích dung dịch AgNO3, thời gian khuấy tạo AgNP.

Thông số khảo sát :

Nhiệt độ đun (C)

30 80 100

Mục tiêu khảo sát: xác định nhiệt độ đun mẫu tối ưu nhất tạo dịch chiết thông qua việc

đo UV-vis.

2.5.4. Khảo sát thời gian khuấy lên sự tổng hợp AgNP

Thông số cố định: khối lượng mẫu, thể tích nước cất dùng để đun mẫu, thời gian

đun mẫu, nhiệt độ đun, thể tích và nồng độ dung dịch AgNO3.

Thông số khảo sát :

Thời gian khuấy (phút)

30 40 50

Mục tiêu khảo sát: xác định thời gian khuấy mẫu tối ưu nhất tạo dịch chiết thông qua

việc đo UV-vis.

35

Đồ án tốt nghiệp

2.5.5. Khảo tỷ lệ dịch chiết nha đam kết hợp với dung dịch AgNO3 lên sự tổng hợp

AgNP

Thông số cố định: khối lượng mẫu, thể tích nước cất dùng để đun mẫu, thời gian

đun mẫu, nhiệt độ đun, thể tích và nồng độ dung dịch AgNO3 và thời gian khuấy tạo

AgNP.

Thông số khảo sát: dịch chiết nha đam :

Tỷ lệ dịch chiết nha đam-AgNO3

1-0 (ĐC) 0-1 (ĐC) 1-1 1-2 1-4

Mục tiêu khảo sát: xác định tỷ lệ dịch chiết nha đam và dung dịch AgNO3 ưu nhất

tạo AgNP thông qua việc đo UV-vis.

2.5.6. Khảo sát tính chất của màng CS - AgNP

Quy trình thực hiện khảo sát tính kháng khuẩn của màng CS – AgNP:

Màng CS - AgNP

Khảo sát tính chất kháng khuẩn

Staphylococcus aureus, Escherichia coli Tăng sinh các chủng vi khuẩn lên môi trường Nutrient Broth

Cấy trang trên môi trường Nutrient Agar Hút 0,1ml vi khuẩn

36

Đồ án tốt nghiệp

Đục lỗ 6mm trên thạch. Đặt miếng màng hình tròn đường kính 6mm vào lỗ

Ủ 24 giờ ở 37C

Đọc kết quả

Hình 2.3. Quy trình khảo sát tính kháng khuẩn của màng Chitosan- AgNP

Khảo sát trên các chủng vi khuẩn thường gây bệnh nhiều nhất là: Staphylococcus

aureus, Escherichia coli (Nguyễn Thị Mỹ Lan và cộng sự, 2009; Rita Singh và

Durgeshwer Singh, 2014). Các hoạt tính kháng khuẩn có thể xác định bằng sự hình thành

vùng ức chế, tuy nhiên hoạt tính kháng của CS - AgNP còn phụ thuộc vào các loại vi

khuẩn, do đó chọn 2 chủng vi khuẩn Staphylococcus aureus, Escherichia coli vì bản thân

vi khuẩn Escherichia coli là vi khuẩn đường ruột Gram ( , còn Staphylococcus aureus

là vi khuẩn nhiễm khuẩn Gram (+), cả 2 vi khuẩn đều là những vi khuẩn cơ hội gây

nhiễm trùng, nhiễm khuẩn, gây nhiều bệnh nguy hiểm như tiêu chảy ở Escherichia coli,

nhiễm trùng da, phỏng da, máu, và phổi ở Staphylococcus aureus. Ngoài ra, còn gây

nhiều nguy hiểm liên quan đến sức đề kháng, kháng sinh, vì vậy phương pháp kháng

khuẩn để chống lại vô cùng quan trọng, hiện nay các phương pháp tổng hợp các hạt

AgNP từ các chiết xuất thực vật được cải thiện nhiều hơn.

Tiến hành tăng sinh vi khuẩn trước 24 giờ trong ống nghiệm chứa môi trường

Nutrient Broth (NB), sau đó tiến hành trang 0,1 ml dịch nuôi cấy vi khuẩn trên môi

trường Nutient Agar (NA), dùng cây đục thạch vô trùng để tạo những giếng thạch nhỏ

đường kính 6mm.

37

Đồ án tốt nghiệp

Cắt màng có đường kính 6mm đặt vào các giếng thạch, sử dụng đối chứng dương

là gạc BCT KOCARBONAG ủ 24 giờ ở 37C sau đó đọc kết quả.

2.5.7. Khảo sát khả năng kháng khuẩn của dung dịch AgNP

Staphylococcus aureus, Escherichia coli, bacillus subtilis, Salmonella

Tăng sinh các chủng vi khuẩn lên môi trường Nutrient Broth

Cấy trang trên môi trường Nutrient Agar Hút 0,1ml vi khuẩn

Đục lỗ 6mm trên thạch. Đặt miếng màng hình tròn đường kính 6mm vào lỗ

Ủ 24 giờ ở 37C và đọc kêt quả

Hình 2.4. Sơ đồ quy trình khảo sát hạt tính kháng khuẩn dung dịch AgNP

38

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 3 - KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. Tổng hợp AgNP

3.1.1. Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đun lên sự tạo thành AgNP

Kết quả ảnh hưởng của thời gian đun lên sự tạo thành dịch chiết nha đam được

trình bày trong đồ thị 3.1 dưới đây:

Đồ thị 3.1. Ảnh hưởng của thời gian đun lên sự tạo thành dịch chiết nha

đam

Theo như phân tích số liệu ở đồ thị 3.1 cho thấy có sự khác biệt về bước sóng hấp

thu cực đại giữa các khoảng thời gian đun mẫu.

Mẫu đối chứng với nghiệm thức là 0 phút cho thấy sự hấp thụ ở các bước sóng

không có đỉnh hấp thụ cực đại cho nên màu của dung dịch ở nghiệm thức này không

xuất hiện màu vàng nhạt nhưng đục như ở hình 3.1. Sự tăng dần thời gian đun của mẫu

lần lượt là 10 phút, 20 phút, 30 phút cho thấy kết quả rõ hơn, ở nghiệm thức đun 20 phút

cho thấy đỉnh hấp thụ cực đại rõ ràng tại bước sóng λmax = 390 nm cho giá trị λ

.

39

Đồ án tốt nghiệp

Vì thế từ kết quả trên cho ta thấy rằng trong mẫu có xuất hiện đỉnh hấp thụ do

hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt của các hạt AgNP. Điều này chứng tỏ có sự

hình thành hạt AgNP và thời gian đun ảnh hưởng đến sự hình thành hạt. Màu của mẫu

có màu vàng, bền và không bị keo tụ trong quá trình bảo quản, tuy nhiên đỉnh hấp thụ

hình thành trong khoảng bước sóng rộng chứng tỏ hạt AgNP hình thành có kích thước

lớn.

Hình 3.1. Ảnh hưởng của thời gian đun lên sự hình thành AgNP

3.1.2. Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt đun lên sự tổng hợp Ag NP

Kết quả ảnh hưởng của nhiệt độ đun mẫu lên sự tạo thành dịch chiết nha đam

được trình bày trong đồ thị 3.2 dưới đây:

40

Đồ án tốt nghiệp Đồ thị 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đun lên sự hình thành AgNP

Qua đồ thị 3.2 cho ta thấy khi ở nhiệt độ phòng độ hấp thu ở nhiệt độ phòng (mẫu

ĐC) rất thấp và không thể hiện rõ được đỉnh cực đại chứng tỏ hiệu quả của việc tổng

hợp AgNP không cao. Còn ở nhiệt độ 80C và 100C có độ hấp thu quang phổ tương

đối bằng nhau nhưng ở 80C có đỉnh hấp thu từ bước sóng 346 nm đến bước sóng 413

nm với quang phổ hấp thu cực đại là 386 nm có giá trị 0,5201cao hơn đỉnh hấp thu cực

đại khi không đun hoặc đun ở 100°C.

Theo như nghiên cứu của ( Patcharaporn Tippayawat và cộng sự, 2016 ) phát hiện

ra rằng thời gian phản ứng và nhiệt độ có ảnh hưởng đến sự hình thành các cấu trúc

AgNP, kết quả qua phân tích quang phổ hấp thụ UV- vis của AgNP cho thấy sự hấp thu

tối đa ở bước sóng 420 nm và được cho là xảy ra cộng hưởng Plasmon bề mặt của

AgNP, kết quả này tương đương với kết quả thí nghiệm ở đồ thị 3.2 trên. Dựa trên kết

quả trên có thể kết luận rằng khi tăng nhiệt độ đun sẽ làm ảnh hưởng đến khả năng tạo

AgNP, vì vậy chúng tôi chọn ở nhiệt độ đun cho mẫu thích hợp ở 80°C vì điều đó đảm

bảo cho giá trị mật độ quang khá cao (λmax = 0,5201) và dung dịch tổng hợp AgNP có

màu bền, không bị keo tụ.

Hình 3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đun lên sự hình thành AgNP

3.1.3. Thí nghiệm 3: Khảo sát thời gian khuấy lên sự tổng hợp AgNP

Kết quả ảnh hưởng thời gian khuấy lên sự tổng hợp AgNP được trình bày trong

đồ thị 3.3 dưới đây:

41

Đồ án tốt nghiệp

Đồ thị 3.3. Ảnh hưởng của thời gian khuấy lên sự tổng hợp AgNP

Theo như quan sát và phân tích đồ thị 3.3 cho ta thấy rằng khi tăng thời gian

khuấy lên thì mật độ quang tăng lên và cho kết quả cao nhất ở 30 phút khuấy trong

khoảng bước sóng từ 341 nm – 415 nm với đỉnh hấp thu cực đại tại λmax = 0,4129, còn ở

thời gian khuấy 40 phút và 50 phút xuất hiện độ hấp thu nhưng kết quả không rõ ràng.

Có thể giải thích rằng ở thời gian khuấy 30 phút là thời gian khử tối ưu để khử lượng lớn

nhất ion bạc thành AgNP, vì màu của dung dịch có màu vàng bền và không bị keo tụ. Vì

vậy theo như kết quả trên thì chúng tôi chọn ra khoảng thời gian khuấy thích hợp để tạo

ra lượng AgNP nhiều nhất là 30 phút là mẫu tối ưu.

42

Đồ án tốt nghiệp Hình 3.3. Ảnh hưởng của thời gian khuấy lên sự hình thành AgNP

3.1.4. Thí nghiệm 4: Khảo sát tỷ lệ dịch chiết nha đam kết hợp với dung dịch AgNO3

lên sự tổng hợp AgNP

Kết quả ảnh hưởng tỷ lệ dịch chiết nha đam kết hợp với dung dịch AgNO3 lên sự

tổng hợp Ag NP được trình bày trong đồ thị 3.4 và hình 3.4 dưới đây:

Đồ thị 3.4. Ảnh hưởng tỷ lệ dịch chiết nha đam-AgNO3 lên sự hình thành AgNP

Từ đồ thị 3.4 cho ta thấy tỷ lệ 1-0 và 0-1 là nghiệm thức ĐC nên không có đỉnh

hấp thu quang phổ cực đại. Khi tăng thể tích AgNO3 lên thì mật độ quang tăng dần lên

cho kết quả cao nhất ở tỷ lệ lệ dịch chiết - AgNO3 : 1- 2 cho đỉnh hấp thu nằm trong

khoảng bước sóng từ 342nm – 408nm với đỉnh hấp thu cực đại ở bước sóng 370,5 nm

cho giá trị λmax= 0.75032, điều này có thể giải thích rằng lượng AgNP được tạo ra ở tỷ lệ

này là khá tốt. Nếu tiếp tục tăng thể tích lên thì khả năng tạo giá trị mật độ quang cực đại

càng giảm, điều này có thể giải thích là do khi tăng tỷ lệ dịch chiết – AgNO3 : 1- 4, hàm

lượng ion Ag trong dung dịch tăng lên nên làm lượng chất khử có trong dịch chiết nha

đam không đủ để khử Ag± thành Ag nên làm giảm mật độ quang.

43

Đồ án tốt nghiệp

Trong quá trình bảo quản mẫu AgNP thì không thấy xuất hiện sự keo tụ của dung

dịch, màu của dung dịch AgNP có màu vàng bền, nhưng riêng ở mẫu tỷ lệ 1-2 có màu

vàng nhạt và trong hơn hơn mẫu tỷ lệ còn lại. Như vậy, theo như kết quả trên thì chúng

tôi chọn tỷ lệ 1-2 làm mẫu tối ưu để đảm bảo giá trị mật quang ở trị λmax= 0,7503.

Hình 3.4. Ảnh hưởng của tỉ lệ dịch chiết nha đam – AgNO3 lên sự hình thành AgNP

3.2. Kết quả chụp phổ tán xạ năng lượng tia X - EDS xác định sự có mặt của Ag

trong mẫu

44

Đồ án tốt nghiệp

Thành phần Phần trăm khối lượng (%) Phần trăm nguyên tố (%)

78.47 97.03 C K

21.53 2.97 Ag L

100.00 100.00 Tổng

Hình 3.5. Ảnh EDS xác định sự có mặt của Ag

Ghi chú:

- C K: là lượng Carbon trong hợp chất chứa trong mẫu.

- Ag L: là AgNP có mặt trong mẫu.

Qua quan sát hình 3.5 kết quả chụp EDS cho thấy trong mẫu tạo thành có AgNP,

hàm lượng Ag chiếm 21,53% về khối lượng so với lượng C có trong mẫu , chiếm 2,97%

trên tổng số nguyên tử so với nguyên tử Carbon có trong mẫu.

Như vậy theo như phân tích kết quả trên thì quá trình sử dụng tác nhân khử là

dịch chiết nha đam để tổng hợp các hạt AgNP đã xảy ra và có hạt AgNP tạo thành.

Nhưng so với kết nghiên cứu của (Shakeel Ahmed và cộng sự, 2016) thì kết quả tạo ra

45

Đồ án tốt nghiệp 3,85% AgNP vì vậy lượng AgNP tạo ra ít hơn so với nghiên cứu của họ. Quy trình tiến

hành tương tự với Shakeel Ahmed và cộng sự kết quả có khác biệt là do điều kiện sinh

trưởng khác nhau của nha đam và do hóa chất sử dụng khác nhau.

3.3. Kết quả xác định kích thước AgNP bằng phương pháp kính hiển vi điện tử

Hình 3.6. Kết quả ảnh chụp kính hiển vi điện tử truyền qua TEM

Từ hình 3.6 cho thấy hạt AgNP tổng hợp từ dung dịch AgNO3 với tác nhân khử là

dịch chiết nha đam có dạng hình cầu đây là các hình dạng thường gặp AgNP trong các

nghiên cứu trước đó. Theo như kết quả nghiên cứu của (S Medda và Cộng sự, 2015) thì

các hạt không đồng nhất về hình dạng ví dụ như hình chữ nhật, hình tam giác và hình cầu

phân bố đồng đều, điều này cũng tương đương với kết quả ở hình 3.6.

46

Đồ án tốt nghiệp

Đồ thị 3.5. Mật độ phân bố của hạt AgNP trong dung dịch

Qua phân tích đồ thị 3.5 và phục lục 1 ta có thể thấy hạt AgNP được tạo thành có

kích thước không đồng đều nhưng đường kính chủ yếu của hạt là 2,1 nm (chiếm 6,3%

tổng số hạt), kích thước chiếm tỉ lệ nhiều thứ hai là 2,4 nm (chiếm 5,3 tổng số hạt). Độ

dao động của đường kính hạt rất lớn từ 2,1 – 3,8 nm. Chính độ dao động lớn và kích

thước của các hạt AgNP không đồng đều đã làm cho kết quả phân tích UV-vis không

cho đỉnh cao như trong nghiên cứu của (S. Medda và Cộng sự, 2015).

Độ phân bố và kích thước hạt được xử lí trên phần miềm IMAGEJ.

3.4. Khảo sát các tính chất kháng khuẩn dung dịch AgNP

Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn của dung dịch AgNP

47

Đồ án tốt nghiệp

( a) Salmonella ( b) bacillus subtilis

( c) Escherichia coli (d) Staphylococcus aureus

Hình 3.7. Kết quả kháng khuẩn của dung dịch AgNP với các chủng

Theo như quan sát hình 3.7 ta thấy trên cả 2 đĩa sau khi nuôi cấy 24h ở 37°C của

2 chủng vi khuẩn Staphylococcus aureus và Escherichia coli không xuất hiện vòng tròn

kháng khuẩn mà vi khuẩn mọc tràn lan trên đĩa, do đó dung dịch AgNP không có hoạt

48

Đồ án tốt nghiệp tính kháng khuẩn đối với 2 chủng vi khuẩn này. Trên 2 đĩa Bacillus subtilis cho đường

kính vòng kháng 12 mm, còn ở Salmonella có đường kính vòng kháng 10 mm. Kết quả

này chứng tỏ hoạt tính kháng khuẩn của AgNP tổng hợp từ dịch chiết nha đam đối với 2

chủng Bacillus subtilis và Salmonella. Do đó dung dịch AgNP trong gel nha đam có

họat tính kháng khuẩn đối với 2 chủng Bacillus subtilis và Salmonella.

Theo như kết quả nghiên cứu của ( L và Durairaj Sadhasivam, TR, 2014) thì dịch

chiết nha đam kết hợp với AgNO3 tạo AgNP khi khảo sát kháng khuẩn có đường kính

15nm cho vùng ức chế Escherichia coli và Bacillus subtilis. Từ đó có thể kết luận rằng

dung dịch AgNP cho kết quả kháng cao hơn kết qảu nghiên cứu của ( L và Durairaj

Sadhasivam, TR, 2014), cho đường kính vòng kháng Bacillus subtilis 12 mm,

Salmonella 10 mm.

Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn của màng CS- AgNP được trình bày dưới

đây:

Staphylococcus aureus Escherichia coli

Hình 3.8. Kết quả kháng khuẩn của màng CS-AgNP với 3% chitosan

49

Đồ án tốt nghiệp

Hình 3.9. Kết quả kháng khuẩn màng CS-AgNP với 5% chitosan

Hình 3.10. Kết quả kháng khuẩn của màng CS-AgNP với 7% chitosan

Kết quả khảo sát khả năng kháng khuẩn của màng CS- AgNP được trình bày dưới

bảng 3.1 dưới đây:

50

Đồ án tốt nghiệp Bảng 3.1. Kích thước vòng kháng khuẩn của CS-AgNP (mm)

Hàm lượng Chitosan trong 3 (%) 5 (%) 7 (%) màng (%)

10 mm 13 mm 16 mm Lần 1

9 mm 12mm 14 mm Lần 2 Staphylococcus 11 mm 12 mm 15 mm Lần 3 aureus 10 mm 12,3 mm 15 mm Trung bình

18 mm 16 mm 19 mm Đối chứng

12 mm 10 mm 12 mm Lần 1

10 mm 12 mm 11 mm Lần 2 Escherichia 9 mm 13 mm 14 mm Lần 3 coli 10,3 mm 11,6 mm 12,3 mm Trung bình

12 mm 13 mm 10 mm Đối chứng

Hình 3.11. Màng bán thấm ở CS – AgNP

Qua các hình 3.8, 3.9, 3.10, 3.11 và bảng 3.1 ta thấy hoạt tính kháng khuẩn của

màng CS -AgNP được thể hiện rất mạnh đối với hai chủng vi khuẩn Staphylococcus

aureus và Escherichia coli. Hoạt tính được thể hiện mạnh nhất ở màng CS-AgNP với 7% 51

Đồ án tốt nghiệp chitosan với đường kính của vòng kháng khuẩn ở chủng Staphylococcus aureus là 15 mm

còn ở chủng Escherchia coli là 12,3 mm . Còn ở hai nồng độ 3% và 5% thể hiện hoạt tính

kháng khuẩn yếu hơn so với nồng độ chitosan 7%.

So với kết quả ở hình 3.7 (c) và 3.7 (d) thì ta có thể kết luận rằng dung dịch

AgNP khi không có chitosan thì không có khả năng kháng lại 2 chủng vi khuẩn

Staphylococcus aureus và Escherichia coli, khi AgNP được kết hợp vơi chitosan ở các

nồng độ thì cho khả năng kháng mạnh nhất ở 7% với đường kính của vòng kháng khuẩn

ở Staphylococcus aureue là 15 mm còn ở Escherichia coli là 12,3 mm. Theo như kết quả

của ( Rita Singh và Durgeshwer Singh, 2014), thì các thí nghiệm được thực hiện trên các

chủng Pseudomonas aeruginosa và Staphylococcus aureus để xác định hiệu quả kháng

khuẩn của màng CS- AgNP với các nồng độ 30, 50, 70 và 100 ppm, thì không có tính

kháng đối với seudomonas aeruginosa, ở Staphylococcus aureus thì màng CS- AgNP

nồng độ 100 ppm cho thấy hoạt tính kháng khuẩn.

Từ đó có thể lết luận rằng màng CS - AgNP có thể kháng được Staphylococcus

aureus với đường kính vòng kháng 15 mm và Escherichia coli với đường kính vòng

kháng là 12,3 mm ở nồng độ 7%.

52

Đồ án tốt nghiệp

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã thực hiện được các thí nghiệm và xác định được các yếu tố:

- Nhiệt độ đun tạo dịch chiết là 80° C.

- Thời gian đun tạo dịch chiết là 20 phút

- Thời gian khuấy tạo AgNP là 30 phút

- Tỷ lệ tạo AgNP là 1-2.

- Khi phân tích TEM cho thấy hạt AgNP có hình cầu với khoảng kích thước

chủ yếu là 2,1 nm chiếm 6,3% tổng số hạt. Nhưng dao động của kích thước hạt lớn trong

khoảng 2,1 nm –23 nm, cho nên làm ảnh hưởng đến kết quả của đo UV- Vis.

- Khi phân tích EDS thì lượng Ag chiếm 21,53% so với khối lượng C, về

nguyên tử chiếm 2,97% so với C.

- Khi khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch AgNP cho kết quả

đường kính vòng kháng với 2 chủng vi khuẩn Bacillus subtilis 12 mm và Salmonella 10

mm.

- Khi khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của màng CS – AgNP cho kết quả

đường kính vòng kháng với 2 chủng Staphylococcus aureus và Escherichia coli ở mẫu

nồng độ chitosan 7% là cao nhất.

Qua nghiên cứu có thể kết luận rằng khả năng tổng hợp AgNP từ tác nhân khử là

dịch chiết nha đam là rất tốt, hỗn hợp CS- AgNP tạo màng bao còn cung cấp một lựa

chọn tiêu dùng xanh, thân thiện với môi trường hơn là dùng các loại hóa chất độc hại hay

các chất bảo quản thực phẩm tổng hợp, ngoài ra còn tăng cường an toàn thực phẩm, do

nó có chứa các hợp chất kháng sinh và kháng nấm, các hợp chất này có khả năng trì hoãn

hoặc ngăn chặn hoạt động xâm nhập của vi sinh vật gây bệnh thực phẩm cũng như gây

hư hỏng.

53

Đồ án tốt nghiệp

Kiến nghị

Tuy nhiên, do giới hạn thời gian nên đồ án nghiên cứu vẫn chưa được hoàn chỉnh,

vì thế chúng tôi kiến nghị cần nghiên cứu mở rộng một cách toàn diện như:

+ Nghiên cứu tổng hợp hạt nano bạc từ dung dịch AgNO3 bằng các tác nhân khử

trong dịch chiết các bộ phận khác của cây nha đam như vỏ, hoa.

+ Nghiên cứu định lượng AgNP tạo thành.

+ Nghiên cứu độc tính của AgNP.

+ Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của dung dịch AgNP trên các chủng vi khuẩn

khác.

54

Đồ án tốt nghiệp

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tài liệu tiếng Việt

Chử Thị Thu Huyền và Cộng sự (2014). Nano tiểu phân bạc và triển vọng ứng dụng

trong Dược học. Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, 30(2):23-32.

Nguyễn Ngọc Tú (2009). Nghiên cứu gel nước thông minh nhạy pH lai nano bạc.

Unpublished Khóa luận tốt nghiệp đại học chính quy.

Nguyễn Ngọc Hùng (2011). Nghiên cứu chế tạo hạt nano bạc và khả năng sát khuẩn của

nó. Khoá luận tốt nghiệp đại học. Đại học quốc gia Hà Nội-trường đại học công

nghệ, Hà Nội.

Nguyễn Thị Thu Trang (2016). Chế tạo, nghiên cứu một số tính chất của vật liệu tổ hợp

polylactic axit/chitosan và thăm dò khả năng mang thuốc quinin của vật liệu. Luận

án tiến sĩ hóa học. Học viện Khoa học và Công nghệ, Hà Nội.

Ngô Võ KếThành và Cộng sự (2009). Nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn của tấm vải

cotton ngâm trong dung dịch keo nano bạc. Tạp chí phát triển kh&cn, 12(03):69-

76.

Tưởng Ngọc Thục Uyên (2010). Nghiên cứu quy trình tạo hạt và các điều kiện tối ưu

nhằm tăng cường khả năng kháng khuẩn của nano chitosan. Luận Văn Thạc sĩ

Sinh Học. Đại học Tây Nguyên, Buôn Ma Thuộc.

Trần Đại Lâm và Cộng sự (2006). Nghiên cứu sự phân hủy sinh học và quá trình giải

phóng thuốc invitro từ chất mang nano chitosan gắn hoạt chất artesunat. Tạp chí

phân tích Lý Hoá Sinh, 11(1):57-60.

Tài liệu nước ngoài

Ahmed MJ, Singh Z và Khan AS (2009), "Postharvest Aloe vera gel-coating modulates

fruit ripening and quality of ‘Arctic Snow’ nectarine kept in ambient and cold

storage", International Journal of Food Science and Technology. 44, tr. 1024-

1033.

55

Đồ án tốt nghiệp C Krishnaraj và Cộng sự (2012). Optimization for rapid synthesis of silver nanoparticles

and its effect on phytopathogenic fungi. Spectrochim Acta A, 93:95-99.

Davis RH và các cộng sự (1989), "Wound healing, oral and topical activity of Aloe vera",

Journal of the American Podiatric Association. 79(11), tr. 559-562.

EFSA (2011). Guidance on the risk assessm, ent of the vapplication of nanoscience and

nanotechnology in the food and feed chain. European Food Safety Authority

Journal, 9(5):2140.

Hang Thi Au và Cộng sự (2012). Fabrication of An Antibacterial Non- Woven Mat of a

poly(lactic acid)/Chitosan Blend by Electrospinning. Macromolecular Research,

20(1):51-58.

He và cộng sự (2002).Study on nonenzymatic browning of aloe products and itsinhibition

methods. Food Sci (Chenses) 23 (10): 53 – 56.

Khalaf HH và các cộng sự (2013), "Stability of antimicrobial activity of pullulan edible

films incorporated with nanoparticles and essential oils and their impact on turkey

deli meat quality", Journal Food Dairy Sciences. 4, tr. 557-573.

Kharwa RN và Gange AC Verma VC (2010). Biosynthesis of antimicrobial silver

nanoparticles by the endophytic fungus Aspergillus clavatus. Journal of

nanomedicine, 5(1):tr. 33-40.

Kluge và cộng sự (1979).Crassulacean acid metabolism (CAM) in leaves of Aloe

arborescens Mill: comparative studies of the carbon metabolism of chlorochym and

central hydrenchym. Planta, 145, 357 – 363.

L.E. Newton (1979). In defence of the name Aloe vera. Cactus and Succulent, 41(Journal

of Great, Britain):29-30.

L và Durairaj Sadhasivam, JR (2014). Evaluation Profile of Silver Nanoparticle

Synthesized By Aloe Vera Extract. International Journal of ChemTech Research,

6(9): 4379-4385.

56

Đồ án tốt nghiệp Moussa SH và các cộng sự (2013), "Botryticidal Activity of Nanosized Silver-Chitosan

Composite and Its Application for the Control of Gray Mold in Strawberry",

Journal of Food Science. 78, tr. M1589-M1594.

Martínez - Romero D và các cộng sự (2003), Aplicacion de Aloe vera como

recubrimiehto sobre frutas y hortalizas, chủ biên.

MM Chang và Cộng sự (1992). Molecular characterization of a pea beta-1,3-glucanase

induced by Fusarium solani and chitosan challenge. Plant Molecular Biology,

20(4):609-618.

MZ Elsabee và ES Abdou (2013). Chitosan based edible films and coatings: a review.

Materials Science and Engineering C: Materials for Biological Applications,

33:1819-1840.

M Valverde và cộng sư ̣ (2005).Novel edible coating based on Aloe vera to maintain

table grape quality and safety. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53, 7807 –

7813.

Madis và cộng sự (1989).Aloeferon isolation, manufacturing and its applications.

US Patent 4, 861, 761.

Ni Y, Yates KM và Tizard IR (2004), "Aloe polysaccharides", Aloes - The genus Aloe,

Medicinal and Aromatic Plants - Industrial Profiles, USA, tr. 90-91.

Phúc HTH (2013), Nghiên cứu quy trình bảo quản dâu tây bằng cách tạo màng bao từ

gel nha đam, Đồ án tốt nghiệp.

Pavlath AE và Orts W (2009), "Edible Films and Coatings: Why, What, and How?",

Edible Films and Coatings for Food Applications, Springer Science + Business

Media, LLC, New York.

Reynolds T và Dweck AC (1999), "Aloe vera leaf gel: a review update", Journal of

Ethnopharmacology. 68(1-3), tr. 3-37.

57

Đồ án tốt nghiệp Sondi I và Sondi BS (2004), "Silver nanoparticles as antimicrobial agent: a case study on

E. coli as a model for Gram negative bacteria", Journal of Colloid and Interface

Science. 275, tr. 177-182.

SI Kargov và Cộng sự (1985). Interaction of immobilized DNA with silver ions.

Molekuliarnaia biologiia, 20(6):1499-1505.

S Medda và Cộng sự (2015). Biosynthesis of silver nanoparticles from Aloe vera leaf

extract and antifungal activity against Rhizopus sp. and Aspergillus sp. Applied

Nanoscience, 5(7):875-880.

Trachtenberg (1984).Cytochemical and morphological evidence for theinvolvement of the

plasma membrane and plastids in mucilage secretion in Aloe arborescens. Annals of

Botany, 53, 227 – 236.

Valverde JM và Cộng sự (2005). Novel edible coating based on Aloe vera to maintain

table grape quality and safety. Journal of Agricultural and Food Chemistry,

53:7807-7813.

Waller GR, Mangiafico S và Ritchey CR (1978), "A chemical investigation of Aloe

barbadensis Miller", Proceedings of the Oklahoma Academy of Science. 58, tr. 69-

76.

Waller và cộng sự (2004). Industrial processing and qualitycontrol of Aloebarbadensis

(Aloe vera) gel, Aloes – The genus Aloe, Reynolds, Medicinal and Aromatic Plants -

Industrial Profiles, USA Reynolds, 157.

58

Đồ án tốt nghiệp

PHỤ LỤC:

Kích thước hạt AgNP Kích thước hạt (nm) Tỷ lệ (%)

2.1 6.3

2.7 5.3

2.4 5.3

2.2 4.2

2.0 4.2

2.5 3.2

2.5 3.2

3.1 3.2

3.3 3.2

2.1 3.2

3.8 2.1

3.3 2.1

3.2 2.1

2.2 2.1

3.5 2.1

4.8 2.1

2.3 2.1

3.0 2.1

2.9 2.1

3.9 1.1

3.4 1.1

19.0 1.1

4.6 1.1

3.2 1.1

59

Đồ án tốt nghiệp

7.9 1.1

3.4 1.1

2.8 1.1

4.5 1.1

2.6 1.1

2.7 1.1

11.1 1.1

3.8 1.1

3.9 1.1

8.4 1.1

79.9 1.1

4.3 1.1

4.9 1.1

3.8 1.1

4.8 1.1

4.0 1.1

7.2 1.1

10.7 1.1

3.6 1.1

2.6 1.1

4.0 1.1

10.0 1.1

28.1 1.1

7.3 1.1

9.8 1.1

9.0 1.1

17.4 1.1

60

Đồ án tốt nghiệp

3.3 1.1

3.6 1.1

2.8 1.1

3.7 1.1

2.8 1.1

5.8 1.1

61