Tổng hợp tinh dầu dạng nano từ một số cây thuộc chi cam chanh (citrus genus) có hoạt tính kháng vi sinh vật báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG Tên đề tài: Tổng hợp tinh dầu dạng nano từ số thuộc chi cam chanh (citrus genus) có hoạt tính kháng vi sinh vật Mã số đề tài: 184.HH05 Chủ nhiệm đề tài: TS Đoàn Văn Đạt Đơn vị thực hiện: Khoa Cơng nghệ Hố học Tp HCM - 2020 Tp Hồ Chí Minh, … PHẦN I THƠNG TIN CHUNG I Thơng tin tổng qt 1.1 Tên đề tài: Tổng hợp tinh dầu dạng nano từ số thuộc chi cam chanh (citrus genus) có hoạt tính kháng vi sinh vật 1.2 Mã số: 184.HH05 1.3 Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực đề tài TT Họ tên (học hàm, học vị) TS Đồn Văn Đạt Đơn vị cơng tác Vai trị thực đề tài Khoa Cơng nghệ Hóa học Chủ nhiệm đề tài PGS.TS Nguyễn Văn Cường Khoa Cơng nghệ Hóa học Cố vấn đề tài Th.S Phạm Hồng Ái Lệ Khoa Cơng nghệ Hóa học Thực đề tài TS Phạm Tấn Việt Viện Công nghệ Sinh học Thực đề tài & Thực phẩm 1.4 Đơn vị chủ trì: Khoa Cơng nghệ Hóa học 1.5 Thời gian thực hiện: 1.5.1 Theo hợp đồng: từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 12 năm 2018 1.5.2 Gia hạn (nếu có): đến tháng 12 năm 2019 1.5.3 Thực thực tế: từ tháng 03 năm 2018 đến tháng năm 2019 1.6 Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có): - Khơng có thay đổi trình thực đề tài 1.7 Tổng kinh phí phê duyệt đề tài: 53,6 triệu đồng II Kết nghiên cứu Đặt vấn đề Tinh dầu chất thơm hay chất mùi có số phận cỏ (như hạt, rễ, củ, vỏ cây, hoa, lá, quả, dầu, nhựa cây) hay động vật (túi tinh dầu) Tinh dầu có nguồn nguyên liệu với nồng độ khác Khác với loại dầu không bay (glycerid, acid béo), tinh dầu tương đối dễ bay [1] Đa số thành phần loại tinh dầu hợp chất terpenoid cấu tạo từ đơn vị isopren (C5H8) nối với theo quy tắc “đầu nối với đuôi” Terpenoid đơn giản cấu tạo từ đơn vị isopren gọi monoterpenoid Nếu có nhiều đơn vị isopren gọi sesquiterpenoid (ứng với đơn vị isopren), diterpenoid (ứng với đơn vị isopren), triterpenoid (ứng với đơn vị isopren) [2-3] Tinh dầu thường tồn thể lỏng nhiệt độ thường, có mùi thơm đặc trưng, có màu có màu nhạt (ngoại trừ tinh dầu aluzen có màu xanh) Tinh dầu thường có tỉ trọng thấp so với nước (ngoại trừ Quế cây, Đinh Hương, ), có số khúc xạ cao Tinh dầu dễ bay hơi, tan nước, tan cồn, ete, dung môi hữu chất béo [4] Tinh dầu ứng dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực: Trong công nghệ thực phẩm, y học, công nghệ sản xuất mỹ phẩm Trong công nghệ thực phẩm, tinh dầu giữ vai trò quan trọng công nghệ sản xuất loại bánh kẹo, thức uống Mặc dù sử dụng với lượng vô nhỏ dạng khác nhau, tinh dầu góp phần tạo hương cho loại thức ăn, đồ uống, làm cho chúng thêm phần hấp dẫn Gần đây, nhờ hoạt tính kháng vi sinh vật khả chống oxi hóa ưu việt nó, cơng n ghệ thực phẩm xuất xu hướng sử dụng tinh dầu chất bảo quản thực phẩm tự nhiên an toàn thay cho chất bảo quản tổng hợp [5-12] Nguyên liệu để sản xuất tinh dầu nghiên cứu trái số thuộc chi cam chanh là: vỏ bưởi, vỏ cam, vỏ tắc, vỏ chanh Cây cam tên khoa học: Citrus noboilis, thuộc họ Rutaceae Vỏ, cam dân gian dùng để trị bệnh bệnh như: giải độc, nhiệt, đau bụng, cầm máu… Trong vỏ xanh có l-stachydrin, hesperdin, aurantin, acid aurantinic, tinh dầu Cam rụng (petitgrain) Vỏ chứa tinh dầu mà thành phần d-limonen (90%), decyclicaldehyd tạo nên mùi thơm, alcol linalool, dl-terpineol, alcol nonylic, cịn có acid butyric, authranilat metyl este caprylic Thành phần hoạt tính bật dầu cam limonen (khoảng 85-96 chiết xuất) myrcene (0.5-3) Limonene xem chất chống oxy hoá mạnh mẽ chống lại tổn thương gốc tự viêm nhiễm dẫn đến nhiều bệnh khác Các hợp chất thành phần dành để ăn kiêng có hoạt tính chống khối u [13-14] Tinh dầu vỏ tắc chất lỏng suốt, có màu vàng nhạt, có mùi thơm đặc trưng dễ chịu Trong tinh dầu có chứa khoảng 25 thành phần, thành phần chủ yếu tinh dầu D – Limomen chiếm 85%, bên cạnh cịn có số chất khác 1Ralpha-pinen, Beta-pinen, sabinen, limonen, b-ocimen, linalol Đặc biệt tinh dầu vỏ tắc có diện 7,7-dimethyl-2-methylen bicycle, heptan 1,2,3,4a,5,6,8a-octahydro7-methyl-4-methylen-1- (methylethyl) naphthalen mà không phát bốn loại tinh dầu cam, chanh, bưởi, quýt [15] Trong lá, hoa, vỏ Bưởi có chứa tinh dầu phần lớn tinh dầu thường tập trung nhiều vỏ bưởi Trong vỏ Bưởi tinh dầu lưu trữ túi tiết tinh dầu Tinh dầu vỏ bưởi thể lỏng nhiệt độ thường, khơng màu hay có màu vàng nhạt, có mùi đặc trưng vỏ bưởi, không tan nước, nhẹ nước, dễ bay hơi, tan ete, dung môi hữu chất béo Tinh dầu vỏ Bưởi chứa d-limonen, a- pinen, linalol, geraniol, citral cịn có alcol, pectin, acid citric Ngồi cịn chứa hợp chất Terpenoid (tức hydrocacbon không no) nên chúng dễ bị thủy phân (nhất nhiệt độ cao) bị phân hủy ánh sáng thành hợp chất khác Vì vậy, người ta thường bảo quản tinh dầu lọ tối màu, có miệng nhỏ, đậy kín nơi có nhiệt độ thấp [1516] Trong cơng trình khoa học năm gần đây, với phát triển vượt bậc công nghệ nano, nhà nghiên cứu dành mối quan tâm to lớn cho việc chuyển hóa tinh dầu trích ly từ thực vật sang dạng nano (nano EMULSION) Tinh dầu dạng nano có kích thước hạt dầu từ 1-100 nm phân bố môi trường nước với giúp đỡ chất ổn định Tinh dầu dạng nano với kích thước hạt siêu nhỏ so với kích thước hạt tinh dầu nên tinh dầu nano thể kháng vi sinh vật vượt trội so với tinh dầu thơng thường Nhóm tác giả Sheng Jang Zhang cộng năm 2016 báo cáo phương pháp tổng hợp tinh dầu đinh hương tinh dầu quế dạng nano với kích thước hạt 8,69 nm ứng dụng hiệu việc kháng vi sinh vật: Escherichia Coli, Bacillus Subtilis, Salmonella Typhimurium, Staphylococus Aureus [17] Nhóm tác giả Mohammad Hasan Shahavi cộng năm 2015 báo cáo phương pháp tối ưu dùng sóng siêu âm tổng hợp tinh dầu nano đinh hương Phương pháp cho hạt nano tinh dầu có kích thước nhỏ 50 nm, phân bố ổn định bền vững mơi trường nước [18] Nhóm tác giả Tahir Mehmood cộng năm 2017 báo cáo phương pháp tối ưu tổng hợp tinh dầu oliu dạng nano, phương pháp cho hạt nano tinh dầu có kích thước hạt 151,68 nm [19] Nhóm tác giả Balagopal Amrutha năm 2017 báo cáo phương pháp tổng hợp nano tinh dầu từ (Cuminum Cynium) hồ tiêu (Piper Nirgrum) sử dụng sóng siêu âm ứng dụng để ức chế hoạt động vi khuẩn E coli S enteria [20] Hoạt tính kháng khuẩn tinh dầu bưởi thể kết nghiên cứu sau Hoạt tính kháng khuẩn tinh dầu khảo sát phương pháp sử dụng cho kháng sinh Khảo sát mang tính chất định tính Sử dụng phương pháp đĩa giấy để nghiên cứu hoạt tính kháng khuẩn tinh dầu vỏ bưởi Từ nhiều tài liệu ngồi nước trước khảo sát tính kháng khuẩn trước có chung kết khả kháng khuẩn tinh dầu vi khuẩn: Staphylococcus, Shigella, Salmonella paratyphi A mạnh [21] Nhóm tác giả Zaixiang Lou cộng năm 2017 báo cáo cơng trình nghiên cứu kháng khuẩn, kháng vi nấm tinh dầu từ họ cam chanh Cơng trình nghiên cứu tinh dầu từ chi cam chanh ức chế phát triển vi khuẩn S aureus E coli [22] Yuan Li nhóm cộng kết hợp tinh dầu cam chanh với Chiosan tạo microcapsules sử dụng nhiều chất hoạt động bề mặt khác phương pháp nhũ tương ion gel cho hạt có kích thước lớn 289,3 nm [23] Tinh dầu nano chi cam chanh: phương pháp chuyển đổi từ dầu sang dạng nano chưa nghiên cứu cách rộng rãi Khả diệt khuẩn tinh dầu dựa vào thành phần hóa học, tính khơng tan tinh dầu nước tiếp xúc tinh dầu với vi sinh vật Mặc dù tinh dầu chi cam chanh có khả diệt số loại vi khuẩn khơng có lợi S aureus E coli, tinh dầu thơng thường có diện tích bề mặt nhỏ, tiếp xúc với vi khuẩn không nhiều nên hiệu diệt khuẩn hạn chế Đối với tinh dầu nano kích thước hạt bé khoảng từ 1- 100 nm, diện tích bề mặt lớn, khả tiếp xúc với vi khuẩn cao khả kháng vi sinh vật tối ưu hóa Ngồi ra, việc sử dụng trực tiếp tinh dầu đắt đỏ tốn nhiều nguyên liệu Trong đó, việc tạo nano tinh dầu cần lượng nhỏ tinh dầu, mang lại hiệu mặt kinh tế Hạt nano tinh dầu kích thước nhỏ nên diện tích bề mặt lớn, lượng bề mặt lớn, hệ khơng bền mặt nhiệt động Vì vậy, nano tinh dầu thường có xu hướng kết hợp lại với tạo thành hạt có kích thước lớn để giảm diện tích bề mặt, giảm lượng bề mặt Để hạn chế vấn đề để tạo hệ nano bền vững người ta thường thêm vào chất ổn định, giúp hạt nano phân tán môi trường không bị keo tụ theo thời gian Ngoài ra, thời gian qua, hạt nano bạc (AgNPs) nhận quan tâm lớn nhà nghiên cứu nhờ khả chống lại nhiều loại vi sinh vật có hại Các đặc tính đặc biệt AgNPs ứng dụng rộng rãi lĩnh vực khác y sinh học, dẫn truyền thuốc, xử lý nước, nông nghiệp Do vậy, nhóm tác giả đề xuất ý tưởng tổng hợp nano tinh dầu từ vỏ trái thuộc chi cam chanh, sau kết hợp nano tinh dầu chi cam chanh với nano bạc để ứng dụng kháng vi sinh vật Mục tiêu nghiên cứu Tổng hợp nano tinh dầu từ vỏ từ vỏ cam sành bưởi Năm Roi, sau kết hợp nano tinh dầu thu với nano bạc ứng dụng kháng vi sinh vật Phương pháp nghiên cứu Tinh dầu từ vỏ cam bưởi trích ly phương pháp chưng cất lôi nước Thành phần hóa học mẫu tinh dầu cam bưởi x ác định phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC/MS) Phân bố kích thước hạt nano nhũ tương khảo sát phương pháp tán xạ ánh sáng động học (DLS) Nano bạc nghiên cứu thành cơng phương pháp khử hóa học với chất khử natri citrat Đặc trưng nano bạc phân tích phương pháp phân tích hóa lý đại DLS, TEM, UV-Vis Nano nhũ tương tinh dầu trích ly từ vỏ cam bưởi tổng hợp phương pháp rung siêu âm kết hợp khuấy học Tinh dầu cam, tinh dầu bưởi, nano bạc mẫu nano nhũ tương khảo sát khả kháng khuẩn phương pháp khuếch tán đĩa thạch Tổng kết kết nghiên cứu Trong đề tài này, tinh dầu cam bưởi thuộc chi Citrus tổng hợp thành dạng nano phương pháp rung siêu âm hỗ trợ khuấy học Nano tinh dầu cam thu có kích thước hạt 66,2 nm cịn nano tinh dầu bưởi 71,1 nm Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến trình tổng hợp nano tinh dầu cho thấy Tween 80 nguyên chất chất nhũ hoá phù hợp cho việc tổng hợp nano tinh dầu chi Citrus; tỉ lệ tinh dầu, Tween 80 nước cất 1:1:50 (mL) điều kiện thích hợp để tổng hợp hệ nano tinh dầu Tổng hợp thành công nano bạc phương pháp khử hóa học với chất khử muối natri citrat phân tích kích thước hạt, tính chất vật liệu phương pháp DLS, UVVis, TEM Nano bạc thu có màu vàng nhạt có kích thước hạt khoảng 42,7 nm Kết hợp nano tinh dầu cam bưởi với nano bạc thu hệ nhũ tương nano có kích thước hạt < 100 nm với điều kiện khảo sát 2,5 mL tinh dầu 3,5 mL Tween 80 50 mL dung dịch nano bạc để tổng hợp dung dịch nano nhũ tương tinh dầu kết hợp nano bạc Khảo sát khả kháng khuẩn cho thấy tinh dầu cam bưởi có khả kháng với vi khuẩn Escherichia coli Nano bạc có khả kháng với vi khuẩn: Escherichia coli, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Salmonella enterica Nano tinh dầu cam có khả ức chế vi khuẩn Escherichia coli điều kiện nano tinh dầu bưởi lại khơng có Nano tinh dầu kết hợp với nano bạc kháng khuẩn tốt vi khuẩn Escherichia coli, Bacillus subtilis Đánh giá kết đạt kết luận Các nano tinh dầu cam bưởi sau kết hợp với nano bạc cải thiện hoạt tính kháng khuẩn vượt trội Kết nghiên cứu cho thấy nano nhũ tương từ tinh dầu vỏ cam bưởi kết hợp với nano bạc trở thành vật liệu triển vọng ứng dụng lĩnh vực thực phẩm, mỹ phẩm kháng khuẩn Do kinh phí eo hẹp, đa số mẫu phải gửi phân tích trung tâm bên ngồi nên nhiều thời gian, ảnh hưởng đến tiến độ nghiên cứu Vì chúng tơi khảo sát số yếu tố ảnh hưởng đến khả tổng hợp nano tinh dầu cam bưởi Bên cạnh chúng tơi có số kiến nghị sau: − Khảo sát thêm điều kiện pH, tốc độ khuấy, thời gian rung siêu âm ảnh hưởng đến kích thước hạt hệ nano tinh dầu để tìm quy luật xác − Khảo sát độ ổn định hệ nhũ tương nano ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt lên hệ phân tán, nhằm tìm thơng số tối ưu để sản phẩm có độ bền đưa vào ứng dụng đời sống − Cần phân tích thêm để khẳng định thành phần có nano tinh dầu nano tinh dầu có gắn thêm nano bạc − Nghiên cứu thêm chế kết hợp nano tinh dầu với nano bạc Tóm tắt kết (tiếng Việt tiếng Anh) Tóm tắt kết (tiếng Việt) Nano nhũ tương tinh dầu trích ly từ vỏ cam sành bưởi Năm Roi tổng hợp thành công phương pháp rung siêu âm kết hợp khuấy học Thành phần hóa học mẫu tinh dầu cam bưởi xác định phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) Phân bố kích thước hạt nano nhũ tương khảo sát phương pháp tán xạ ánh sáng động học (DLS) Các yếu tố kỹ thuật tổng hợp ảnh hưởng đến kích thước hạt nano nhũ tương khảo sát cách chi tiết, tỉ lệ hỗn hợp chất hoạt động bề mặt gồm Tween 80 Span 80, thể tích tinh dầu ảnh hưởng thể tích nước Trong nghiên cứu này, nano bạc nghiên cứu thành cơng phương pháp khử hóa học với chất khử natri citrat Đặc trưng nano bạc phân tích phương pháp đại DLS, TEM, UV-Vis Tinh dầu cam, tinh dầu bưởi, nano bạc mẫu nano nhũ tương khảo sát khả kháng khuẩn phương pháp khuếch tán đĩa thạch Kết cho thấy tinh dầu cam bưởi có khả kháng vi khuẩn Escherichia coli Nano bạc có khả kháng khuẩn tốt vi khuẩn Escherichia coli, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Salmonella enterica Nano tinh dầu cam có khả kháng vi khuẩn Escherichia coli Nano tinh dầu kết hợp với nano bạc kháng khuẩn tốt vi khuẩn Escherichia coli, Bacillus subtilis Tóm tắt kết (tiếng Anh) Nanoemulsion based on essential oil extracted from King orange and Namroi grapefruit peels were successfully synthesized by ultrasonic vibration combined with mechanical stirring The chemical composition of the orange and grapefruit essential oil sample were determined by Gas Chromatography - Mass Spectrometry (GC/MS) method Particle size distribution of nanoemulsion was investigated by Dynamic Light Scattering (DLS) method The most important technical factors affecting the size of nanoemulsion such as ratio of two types of emulsifiers including Tween 80 an d Span 80, the volume of essential oil and the effect of water volume were also investigated in detail In this study, silver nanoparticles were successfully synthesized by chemical reduction method with sodium citrate as a reducing agent Characteristics of silver nanoparticles were analyzed by modern methods such as DLS, TEM, UV-Vis Orange essential oil, grapefruit essential oil, silver nanoparticles and nanoemulsion samples were also applied to test antibacterial ability by disc diffusion method The results showed that orange and grapefruit essential oil have good resistance to Escherichia coli Silver nanoparticles has good antibacterial properties against Escherichia coli, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, Salmonella enterica Nanoemulsion based on orange oil is resistant to Escherichia coli bacteria Nanoemulsion based on essential oil combined with nanosilver have good antibacterial ability against Escherichia coli and Bacillus subtilis III Sản phẩm đề tài, công bố kết đào tạo 3.1 Kết nghiên cứu (sản phẩm dạng 1,2,3) TT Tên sản phẩm Bài báo đăng Tạp chí Khoa học Công nghệ trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM Bài báo đăng tạp chí quốc tế (ISI/Scopus) 3.2 Kết đào tạo Thời gian TT Họ tên thực đề tài Yêu cầu khoa học hoặc/và tiêu kinh tế - kỹ thuật Đăng ký Đạt 01 01 01 01 Tên đề tài Tên chuyên đề NCS Tên luận văn Cao học Đã bảo vệ Nghiên cứu sinh Học viên cao học Nguyễn Phát Hải 02/2018-08/2018 Tổng hợp khảo sát khả Bảo vệ kháng vi sinh vật nano tinh tháng dầu trích ly từ số thuộc 10/2019 chi cam chanh Sinh viên Đại học IV Tình hình sử dụng kinh phí T T A B Nội dung chi Chi phí trực tiếp Th khốn chuyên môn Nguyên, nhiên vật liệu, Thiết bị, dụng cụ Cơng tác phí Dịch vụ th ngồi Hội nghị, hội thảo, thù lao nghiệm thu kỳ In ấn, Văn phịng phẩm Chi phí khác Chi phí gián tiếp Quản lý phí Chi phí điện, nước Tổng số Kinh phí duyệt (triệu đồng) Kinh phí thực (triệu đồng) 15,0 33,92 15,0 33,92 2,0 2,0 2,68 2,68 53,6 53,6 Ghi V Kiến nghị (về phát triển kết nghiên cứu đề tài) - Sản phẩm tổng hợp được thương mại hoá thị trường VI Phụ lục sản phẩm (liệt kê minh chứng sản phẩm nêu Phần III) - 01 báo chấp nhận đăng Tạp chí Khoa học Công nghệ trường Đại Học Công Nghiệp TP HCM với tựa đề “Tổng hợp nano nhũ tương từ tinh dầu vỏ cam sành ứng dụng làm vật liệu kháng khuẩn”, tháng 12/2019 - 01 báo đăng tạp chí Indonesian Journal of Chemistry (Scopus Q3): Doan Van Dat, Nguyen Van Cuong, Pham Hoang Ai Le, Tran Thi Lan Anh, Pham Tan Viet, Nguyen Thi Lan Huong Orange Peel Essential Oil Nanoemulsions Supported by Nanosilver for Antibacterial Application Indonesian Journal of Chemistry, 2020, Vol 20, No2, pp 430-439 DOI: 10.22146/ijc.46042 Chủ nhiệm đề tài Phòng QLKH&HTQT Tp HCM, ngày 14 tháng 07 năm 2020 Trưởng đơn vị TỔNG HỢP NANO NHŨ TƯƠNG TỪ TINH DẦU VỎ CAM SÀNH ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU KHÁNG KHUẨN chứa nhiều thành phần vitamin C, giúp tăng đề kháng cho người nhiều người ưa chuộng Bên cạnh sản phẩm phụ mang lại nhiều công dụng làm hương liệu thực phẩm, mỹ phẩm dược liệu y học, đặc biệt tinh dầu Tinh dầu cam chiết xuất từ hoa vỏ quả, vỏ chiếm lượng lớn tinh dầu Thành phần tạo mùi thơm đặc trưng tinh dầu cam D- Limonene (90%) [6] Tinh dầu cam có hương thơm dịu ngọt, mang lại cảm giác sảng khoái, dễ chịu làm cho tâm trạng người phấn chấn vui vẻ Tinh dầu cam hỗ trợ điều trị bệnh khó tiêu, trị ho, cảm cúm hiệu quả; giảm đau nhức vùng bắp mệt mỏi, giúp loại bỏ bã nhờn da, điều trị mụn, điều trị nám, mang lại da sáng khỏe đẹp Tinh dầu cam cịn có tính kháng khuẩn tự nhiên, chúng sử dụng để giúp bảo quản loại thực phẩm, giúp đảm bảo an toàn, Tinh dầu cam sử dụng để ngăn chặn phát triển tiêu diệt loại vi khuẩn E coli, loại vi khuẩn nguy hiểm, thường gây bệnh suy thận dẫn đến tử vong Bên cạnh cơng dụng tinh dầu vỏ cam cịn để ức chế lây lan phát triển loại vi khuẩn Salmonella, có chứa chất kháng khuẩn mạnh mẽ, đặc biệt Tecpen Nhóm tác giả Zaixiang Lou cộng năm 2017 báo cáo cơng trình nghiên cứu kháng khuẩn, kháng vi nấm tinh dầu từ họ cam chanh Cơng trình nghiên cứu tinh dầu từ họ cam chanh ức chế phát triển vi khuẩn S aureus E coli [7] Những năm gần đây, với phát triển vượt bậc công nghệ nano, nhà nghiên cứu dành mối quan tâm to lớn cho việc chuyển hóa tinh dầu trích ly từ thực vật sang dạng nano (nanoemulsion - nano nhũ tương) Nano nhũ tương (có đường kính hạt khoảng 20-500 nm) hệ bền mặt nhiệt động, bao gồm dầu, nước chất hoạt động bề mặt đóng vai trị nhũ hóa [8-11] Nhóm tác giả Mohammad Hasan Shahavi cộng năm 2016 báo cáo phương pháp tối ưu dùng sóng siêu âm tổng hợp tinh dầu nano đinh hương Phương pháp cho hạt nano tinh dầu có kích thước nhỏ 50 nm, phân bố ổn định bền vững môi trường nước [12] Cũng năm 2016, nhóm tác giả Sheng Jang Zhang cộng báo cáo phương pháp tổng hợp tinh dầu đinh hương tinh dầu quế dạng nano với kích thước hạt 8,69 nm ứng dụng hiệu việc kháng vi sinh vật: Escherichia Coli, Bacillus Subtilis, Salmonella Typhimurium, Staphylococus Aureus [13] Nhóm tác giả Tahir Mehmood cộng năm 2017 báo cáo phương pháp tối ưu tổng hợp tinh dầu oliu dạng nano, phương pháp cho hạt nano tinh dầu có kích thước hạt 151,68 nm [14] Nhóm tác giả Balagopal Amrutha năm 2017 báo cáo phương pháp tổng hợp nano tinh dầu từ (Cuminum Cynium) hồ tiêu (Piper Nirgrum) sử dụng sóng siêu âm ứng dụng để ức chế hoạt động vi khuẩn E coli S enteria [15] Năm 2018, Yuan Li cộng kết hợp tinh dầu cam chanh với chiosan tạo microcapsules sử dụng nhiều chất hoạt động bề mặt khác phương pháp nhũ tương ion gel cho hạt có kích thước lớn 289,3 nm [16] Tuy nhiên, nghiên cứu chủ yếu tập trung vào phương pháp sản xuất tinh dầu hiệu quả, đặc tính sinh học hóa học loại tinh dầu chiết suất từ thiên nhiên, việc chuyển tinh dầu sang dạng nanoemulsion, nanoemulsion hỗ trợ hạt nano kim loại, ví dụ nano bạc cho c ác ứng dụng kháng khuẩn chưa báo cáo rộng rãi Trong đó, nano bạc vật liệu có diện tích bề mặt riêng lớn, có đặc tính độc đáo sau: tính khử khuẩn, chống nấm, khử mùi; khơng có hại cho sức khỏe người với liều lượng tương đối cao; có khả phân tán ổn định loại dung mơi khác nhau; độ bền hóa học cao, không bị biến đổi tác dụng ánh sáng tác nhân oxy hóa khử thơng thường [17] Nanoemulsions thường tổng hợp cách sử dụng phương pháp nhũ tương lượng cao, chẳng hạn đồng áp lực cao, khuếch tán vi lỏng, siêu âm cường độ cao [18] Phương pháp siêu âm với mức tiêu thụ lượng chất ổn định hơn, cho kích thước hạt nhỏ hơn, độ phân tán cao ưu điểm kỹ thuật so với phương pháp khác [19] Vì vậy, mục đích nghiên cứu tổng hợp nanoemulsion từ tinh dầu cam trích ly từ vỏ cam sành, sau kết hợp với nano bạc phương pháp rung siêu âm khảo sát hoạt tính sinh học ứng dụng làm chất kháng khuẩn NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Ngun liệu Hóa chất dùng cho q trình tổng hợp gồm trisodium citrate (Na3 C6 H5 O7.2H2 O, ≥99%), tween 80 (C64 H124 O26 , ≥99%), span 80 (C24 H44 O6, ≥99%), sodium sulphate (Na2 SO4 , ≥99%) sodium chloride (NaCl, ≥99,1%) đặt từ công ty hóa chất Shanghai Shenglong Chemical Co Vỏ cam tươi thu thập © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Tạp chí Khoa học Công nghệ, Số xx, 20xx giống cam sành (King orange - Citrus reticulata × sinensis) trồng miền nam Việt Nam Nước cất hai lần sử dụng làm dung môi chuẩn bị tất dung dịch cần thiết 2.2 Trích ly tinh dầu cam Tinh dầu cam trích ly từ vỏ cam sành phương pháp chưng cất lôi nước trực quy trình mơ tả hình Phương pháp sử dụng thiết bị vận hành đơn giản, dễ áp dụng với quy mơ nghiên cứu phịng thí nghiệm 2.3 Tổng hợp nano nhũ tương tinh dầu cam Các hạt nanoemulsion tinh dầu cam tổng hợp phương pháp rung siêu âm kết hợp với khuấy học Trong phương pháp chất hoạt động bề mặt Tween 80 Span 80 chọn làm chất nhũ hóa cho hệ nhũ tương q trình phân tán tạo hệ nhũ tương mô tả theo qui trình hình Vỏ cam tươi Tween 80 Span 80 Loại bỏ ruột phần phần phao trắng Nước cất Khuấy trộn sơ Cân NaCl 10% Tinh dầu cam Đánh siêu âm 10 phút Xay nhuyễn Khuấy phút Chưng cất Đánh siêu âm 10 phút Chiết tinh dầu Na2SO4 Làm khan Đo DLS kiểm tra kích thước hạt Tinh dầu cam Đánh giá kết Hình 1: Sơ đồ quy trình trích ly tinh dầu cam Hình 2: Sơ đồ quy trình tổng hợp nano nhũ tương tinh dầu cam 2.4 Tổng hợp nano nhũ tương từ tinh dầu cam kết hợp nano bạc Nano nhũ tương từ tinh dầu cam kết hợp nano bạc tổng hợp theo quy trình hình Tinh dầu cam nhũ hóa hỗn hợp Tween 80 Span 80 với tỉ lệ thích hợp, sử dụng dung dịch nano bạc môi trường phân tán Sau đó, hỗn hợp rung siêu âm 10 phút, khuấy phút với tốc độ 1200 vòng/phút, tiếp tục cho hỗn hợp rung siêu âm 10 phút thu hệ nano nhũ tương tinh dầu dung dịch nano bạc © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh TỔNG HỢP NANO NHŨ TƯƠNG TỪ TINH DẦU VỎ CAM SÀNH ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU KHÁNG KHUẨN Tween 80 Tinh dầu cam Nano bạc 100 ppm Nước cất Khuấy trộn sơ Đánh siêu âm 10 phút Khuấy phút Đánh siêu âm 10 phút Đo DLS kiểm tra kích thước hạt Đánh giá kết Hình 3: Quy trình tổng hợp nano nhũ tương tinh dầu cam kết hợp với nano Bạc 2.5 Phương pháp phân tích nano tinh dầu Phương pháp GC-MS (Gas Chromatography Mass Spectometry) sử dụng để phân tích định tính định lượng thành phần chứa tinh dầu cam Phương pháp tán xạ ánh sáng độnghọc (DLS - Dynamic Ligth Scattering) sử dụng để xác định phân bố kích thước hạt Phân bố kích thước thực thiết bị đo Horiba SZ-100 viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng – Viện Hàn Lâm Khoa học & Cơng nghệ Việt Nam TP Hồ Chí Minh 2.6 Phương pháp nghiên cứu khả kháng khuẩn Phương pháp thử nghiệm khả kháng khuẩn áp dụng kỹ thuật khoanh giấy kháng sinh khuếch tán Quy trình thử nghiệm: cho vi khuẩn vào đĩa petri có chứa mơi trường thạch LB (Luria Bertani), sau dàn vi khuẩn hết bề mặt thạch Đĩa giấy 6mm vô trùng đặt lên bề mặt thạch thấm mẫu thử nghiệm lên, cho mẫu kháng sinh (đối chứng dương) lên bề mặt thạch Bọc kín đĩa petri giấy vơ trùng, để điều kiện thường vịng – ngày Quan sát vòng kháng khuẩn xung quang đĩa giấy đánh giá kết Mẫu nano tinh dầu, nano tinh dầu kết hợp với nano Bạc xác định khả kháng khuẩn viện sinh học thực phẩm – Trường Đại học Công nghiệp TPHCM KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết GC-MS tinh dầu Cam Thành phần tinh dầu cam phân tích phương pháp sắc ký ghép khối phổ, nhiệt độ làm bay tinh dầu trước vào phân tích hai nhiệt độ khác 320 oC 600o C Bảng Thành phần tinh dầu cam bay nhiệt độ 320 o C 600 o C Hợp chất 𝛼-Pinene 𝛽-Myricene (+)-Limonene Limonene oxide Cis-Carveol Hàm lượng cấu tử (%) 320 o C 600 o C 0,54 0,55 0,24 0,32 75,79 56,88 8,88 17,76 4,17 16,64 30 ngày 4,66 3,05 © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số xx, 20xx Hợp chất Carvone Cis-Carvone oxide Octanal Decanal Dodecanal 𝛼-Terpineol 𝛿-Cadinene 𝛼-Octadecene Nonadecene Nonadecane Methyloleate Tricosane Eicosane Eicosanoic acid p-aminobezoic acid Docosanoic acid Cyclooctyne Cyclopentenone 3-Octyne 1,4-Pentadiene 1,2-Cyclononadiene 1,9-Decadiyne 9-Octylicosane 2-Cyclopenten-1-one E-p-Mentha -2,8-dienol (Z)-9-Octadecenamide Spiro[4.5]dec-6-ene Cis-Decahydro-1-naphthol 1,5-Dimethyltricyclo[3.3.0.0(2,6)]octane Glutaric acid,di(2,5-difluorobenzyl)ester 1H-Indene,5-butyl-6-hexyloctahydro1-Naphthoic Acid Methyl Ester Tổng Hàm lượng cấu tử (%) 320 o C 600 o C 6,42 0,44 0,75 0,32 0,.23 0,24 0,61 0,12 1,85 0,43 0,94 0,27 1,56 4,04 100 99,99 30 ngày 4,68 2,43 7,73 2,81 2,60 1,23 2,42 11,56 2,43 0,66 8,18 11,39 4,97 0,72 6,80 1,36 4,15 4,94 7,34 1,22 2,64 99,97 Bảng Thành phần tinh dầu cam bay nhiệt độ 600 o C Hợp chất 𝛼-Pinene Propene Ocimene (+)-Limonene p-xylene Cis-Carveol Carvone Citronellene Carhydrine Hexadenol Pentanal Octanal Decanal Dodecanal 𝛼-Terpineol 𝛿-Cadinene Heptacosane © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 10 ngày 0,45 0,55 61.64 4,54 5,46 3,67 0,34 - Hàm lượng cấu tử (%) 20 ngày 30 ngày 0,16 0,59 63,43 0,17 4,41 5,23 0,23 - 25,94 4,33 7,58 14,10 3,66 7,20 2,15 2,06 TỔNG HỢP NANO NHŨ TƯƠNG TỪ TINH DẦU VỎ CAM SÀNH ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU KHÁNG KHUẨN Hàm lượng cấu tử (%) 10 ngày 20 ngày 30 ngày Hợp chất Tricosane Eicosane Alloocimene Limonene oxide 1,2-Pentadien 1,3-Pentadiene 1,9-Decadiyne 1,2-Dimethylenecyclobutane 1,2-Dimethyl-1,4-cyclohexadiene 2,5-Dihylcyclohexa -1,4-diene 2-Methyl-2vinyloxirane Tricyclo[5.1.1.0(2,6)]none Bicyclo[4.2.0]oct-7-ene Hexacosanoic acid 9-Octylicosane p-Mentha -3,8-diene 17-n-Hexadeyl Tetratriacontane 1,1’-Bicyclopentyl, 2-hexadecyl𝛼-Lioneic acid 2,2-dimethyl-1,3-dioxolan-4-ylmethyl ester Tổng 0,67 17,00 1,97 0,41 0,39 0,76 2,13 99,98 0,43 17,83 2,20 3,16 0,17 0,15 0,18 1,65 99,99 2,61 6,81 3,68 1,84 1,83 2,07 5,11 1,17 7,83 99,97 Tất bảng tổng hợp ta thấy thành phần D – Limonene Limonene Oxide chiếm phần trăm cao có tất bảng Từ rút kết luận D – Limonene thành phần tinh dầu Cam D – Limonene chất có khả chống lại oxy hóa mạnh mẽ, hoạt tính có khả ức chế phòng chống ung thư Thành phần Decyclicaldehyd tạo nên mùi thơm Dưới ảnh hưởng nhiệt độ, ánh sáng, không khí, độ ẩm, tinh dầu dễ bị oxi hóa biến thành Aldehyde, Aldehyde chuyển hóa thành Acid Chính lý ta nhận thấy bảng thành phần 20 30 ngày có xuất hợp chất nhóm chức Aldehyde Acid 3.2 Tỷ lệ yếu tố chất hoạt động bề mặt, tinh dầu nước ảnh hưởng đến kích thước hạt nano nhũ tương tinh dầu cam Tất mẫu thử nghiệm rung siêu âm 10 phút tiếp tục đánh máy khuấy 10 phút với tốc độ 1200 vòng/phút cuối rung siêu âm thêm 10 phút Bảng 3: Bảng kết khảo sát kích thước hạt nano nhũ tương tinh dầu cam 25 mL nước Tinh dầu, mL Tween/Span mL:mL 0–1 0,25 – 0,75 0,5 – 0,5 0,75 – 0,25 1–0 25 mL nước cất 0,5 1,0 Kích Kích Ký hiệu Ký hiệu thước, thước, mẫu mẫu nm nm A1 166,4 B1 179,2 A2 302,0 B2 154,3 A3 157,5 B3 123,2 A4 116,3 B4 79,5 A5 6996,9 B5 61,3 1,5 Ký hiệu mẫu C1 C2 C3 C4 C5 Kích thước, nm 269,3 361,1 294,7 143,9 855,2 Bảng cho ta thấy kích thước trung bình hạt nhũ tương điều kiện thể tích nước 25 mL thể tích tinh dầu thay đổi 0,5 mL; mL; 1,5 mL, tương ứng với tỷ lệ chất hoạt động bề mặt Tween/Span thay đổi từ – 1; 0,25 – 0,75; 0,5 – 0,5; 0,75 – 0,25; – Đối với khảo sát thể tích nước 25 mL trình tổng hợp cho kết tốt thể tích tinh dầu mL kích thước hạt giảm dần theo tỷ lệ chất hoạt động bề mặt Tween/Span thay đổi từ – 1; 0,25 – 0,75; 0,5 – 0,5; 0,75 – 0,25; – Và tỷ lệ Tween © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số xx, 20xx tăng dần mẫu tích tinh dầu mL cho kích thước nhỏ 61,3 nm Tuy nhiên nhìn chung kích thước hạt mẫu có hệ chất hoạt động bề mặt cho kết nằm khoảng nano, ngoại trừ mẫu A5 C5 Như vậy, rút kết luận mẫu tích nước 25 mL, thể tích chất nhũ hóa lớn thể tích tinh dầu tỉ lệ Tween/Span cho mẫu nano nhũ tương có kích thước tối ưu; Khi thể tích chất nhũ hóa thể tích tinh dầu tỉ lệ vượt trội Tween so với Span cho mẫu nano nhũ tương có kích thước nhỏ hơn; Khi thể tích chất nhũ hóa nhỏ thể tích tinh dầu có mặt Span giúp q trình nhũ hóa diễn dễ dàng Hình 4: Phổ kích thước hạt mẫu nano nhũ tương tinh dầu Cam có kích thước giảm dần từ B1 – B5 © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh TỔNG HỢP NANO NHŨ TƯƠNG TỪ TINH DẦU VỎ CAM SÀNH ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU KHÁNG KHUẨN Hình 5: Mẫu nano tinh dầu tổng hợp Kết hình ảnh cho ta thấy kích thước nano tuân theo quy luật giảm dần điều kiện 25 mL nước cất mL tinh dầu Cam (Hình 4, 5) Bảng 4: Bảng kết khảo sát kích thước hạt nano nhũ tương tinh dầu cam 50 mL nước 50 mL nước cất 0,5 Tinh dầu, mL Tween/Span, mL:mL Ký hiệu mẫu 0–1 0,25 – 0,75 0,5 – 0,5 0,75 – 0,25 1–0 A6 A7 A8 A9 A10 Kích thước, nm 106,0 195,4 125.9 1077,1 283,8 1,0 1,5 Kích thước, nm Ký hiệu mẫu B6 B7 B8 B9 B10 78,4 94,7 85,4 106,1 66,2 Kích thước, nm Ký hiệu mẫu C6 C7 C8 C9 C10 47,6 78,7 100,1 108,6 104,4 Bảng cho ta thấy kích thước trung bình hạt nhũ tương điều kiện thể tích nước 50 mL thể tích tinh dầu thay đổi 0,5 mL; mL; 1,5 mL, tương ứng với tỷ lệ chất hoạt động bề mặt Tween/Span thay đổi từ – 1; 0,25 – 0,75; 0,5 – 0,5; 0,75 – 0,25; – Đối với khảo sát thể tích nước 50 mL trình tổng hợp cho kết tốt thể tích tinh dầu mL 1,5 mL theo tỷ lệ chất hoạt động bề mặt Tween/Span thay đổi từ – 1; 0,25 – 0,75; 0,5 – 0,5; 0,75 – 0,25; – thể tích tinh dầu 1,5 mL cho kích thước hạt có xu hướng tăng dần, cịn thể tích tinh dầu mL khơng cho quy luật thay đổi rõ ràng Và tỷ lệ Tween tăng dần mẫu tích tinh dầu mL cho kích thước lớn 108,6 nm Tuy nhiên nhìn chung kích thước hạt mẫu có cho kết nằm khoảng nano kích thước hạt nhỏ 47,6 nm Bảng 5: Bảng kết khảo sát kích thước hạt nano nhũ tương tinh dầu cam 75 mL nước 75 mL nước cất Tinh dầu, mL 0,5 Tween/Span, mL:mL Ký hiệu mẫu 0,25 – 0,75 0,5 – 0,5 A12 A13 1,0 Kích thước, nm 481,5 736,5 Ký hiệu mẫu B12 B13 1,5 Kích thước, nm 249,7 258,5 Ký hiệu mẫu C12 C13 Kích thước, nm 306,8 159,6 © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số xx, 20xx 75 mL nước cất Tinh dầu, mL 0,5 Tween/Span, mL:mL Ký hiệu mẫu 0,75 – 0,25 1–0 A14 A15 1,0 Kích thước, nm 5222 1809,0 Ký hiệu mẫu B14 B15 1,5 Kích thước, nm 184,6 246,0 Ký hiệu mẫu C14 C15 Kích thước, nm 100,6 - Bảng cho ta thấy kích thước trung bình hạt nhũ tương điều kiện thể tích nước 50 mL thể tích tinh dầu thay đổi 0,5 mL; mL; 1,5 mL, tỷ lệ chất hoạt động bề mặt Tween/Span thay đổi từ – 1; 0,25 – 0,75; 0,5 – 0,5; 0,75 – 0,25; – Đối với khảo sát thể tích nước 75 mL q trình tổng hợp cho kết tốt thể tích tinh dầu mL 1,5 mL (Hình 6) Theo tỷ lệ chất hoạt động bề mặt Tween tăng dần thể tích tinh dầu 1,5 mL cho kích thước hạt có xu hướng giảm dần, cịn thể tích tinh dầu mL kích thước hạt có xu hướng giảm dần có khác hai điểm cuối lại theo hướng tăng Mẫu C15 có kích thước trung bình hạt nằm ngồi giới hạn đo máy Hình 6: Phổ kích thước hạt mẫu nano nhũ tương tinh dầu Cam có kích thước giảm dần từ C11 – C14 © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh TỔNG HỢP NANO NHŨ TƯƠNG TỪ TINH DẦU VỎ CAM SÀNH ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU KHÁNG KHUẨN Bảng 6: Bảng kết khảo sát kích thước hạt nano nhũ tương tinh dầu cam 100 mL nước 100 mL nước cất Tinh dầu, mL 0,5 Tween/Span, mL:mL Ký hiệu mẫu 0,25 – 0,75 0,5 – 0,5 0,75 – 0,25 1–0 A17 A18 A19 A20 1,0 Kích thước, nm Ký hiệu mẫu 266,7 179,2 660,0 5865,3 B17 B18 B19 B20 1,5 Kích thước, nm Ký hiệu mẫu 301,5 28,4 1416.4 6812,1 C17 C18 C19 C20 Kích thước, nm 311,5 260,5 129,8 131,1 Bảng cho ta thấy kích thước trung bình hạt nhũ tương điều kiện thể tích nước 100 mL thể tích tinh dầu thay đổi 0,5 mL; mL; 1,5 mL, tỷ lệ chất hoạt động bề mặt Tween/Span thay đổi từ – 1; 0,25 – 0,75; 0,5 – 0,5; 0,75 – 0,25; – Với khảo sát thể tích nước 100 mL trình tổng hợp cho kết tốt thể tích tinh dầu 1,5 mL theo tỷ lệ chất hoạt động bề mặt Tween tăng dần thể tích tinh dầu 1,5 mL cho kích thước hạt có xu hướng giảm dần Tại thể tích tinh dầu 0,5 mL mL thu mẫu nano nhũ tương có kích thước hạt nano nhỏ nhất, tương ứng 179,2 28,4 nm (mẫu A18 B18) 3.3 Sự ảnh hưởng thời gian khuấy học đến kích thước nano nhũ tương tinh dầu cam Khảo sát tìm mẫu cho kích thước nano tối ưu mẫu B18 có kích thước 28,4 nm điều kiện 100 mL nước cất, tỷ lệ Tween/Span 0,5 – 0,5 1,5 mL tinh dầu Cam phương pháp rung siêu âm kết hợp khuấy học 10 phút với tốc độ 1200 vịng/phút Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy phút, 15 phút, 20 phút 25 phút đến kích thước nano nhũ tương tinh dầu cam 318.2 350 Kích thước (nm) 300 250 176.9 200 167.7 155.1 150 100 28.4 50 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 Thời gian (s) Hình 7: Kết khảo sát ảnh hưởng thời gian khuấy học lên kích thước hạt Kết khảo sát cho thấy thời gian 10 phút (600s) khoảng thời gian tối ưu cho mẫu nano nhũ tương tinh dầu cam với kích thước hạt trung bình 28,4 nm 3.4 Sự ảnh hưởng tốc độ khuấy đến kích thước nano nhũ tương tinh dầu cam Khảo sát ảnh hưởng tốc độ khuấy đến kích thước nano nhũ tương tinh dầu cam thực mẫu B18 điều kiện 100 mL nước cất, tỷ lệ Tween/Span 0,5 – 0,5 1,5 mL tinh dầu Cam ta với tốc độ khuấy 1000 vòng/phút, 1200 vòng/phút, 1400 vòng/phút, 1600 vịng/phút, 1800 vịng/phút 10 phút © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Tốc độ khuấy (vịng/phút) Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số xx, 20xx 900 800 700 600 500 400 300 200 100 798.8 176.1 128.4 129.7 28.4 900 1100 1300 1500 1700 1900 Kích thước (nm) Hình 8: Kết khảo sát tốc độ khuấy Kết khảo sát cho thấy tốc độ khuấy 1200 vòng/phút tốc độ khuấy tối ưu cho mẫu nano nhũ tương tinh dầu cam với kích thước hạt trung bình 28,4 nm 3.5 Kết khảo sát kết hợp nano nhũ tương tinh dầu cam nano bạc 50ppm Nano nhũ tương tinh dầu cam kết hợp với nano Bạc tổng hợp theo quy trình mục 2.4 Kết DLS mẫu nano nhũ tương tinh dầu cam kết hợp nano Bạc biễu diễn Bảng hình Bảng Kết DLS mẫu nano nhũ tương tinh dầu cam kết hợp nano bạc 0,75 1,5 2,25 3,75 4,5 Tinh dầu cam (mL) 0,5 1,5 2,5 Dung dịch nano bạc 100ppm (mL) 25 25 25 25 25 25 - - 25 Mẫu Tween 80 (mL) D1 D2 D3 D4 D5 D6 NB: nano bạc © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 23,75 22,5 21,25 20 18,75 17,5 Kích thước hạt (nm) 135,5 69,3 60,4 58,3 42,9 115,8 25 42,7 H2 O (mL) TỔNG HỢP NANO NHŨ TƯƠNG TỪ TINH DẦU VỎ CAM SÀNH ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU KHÁNG KHUẨN D1 - 135,5nm D2 – 69,3nm D3 – 60,4nm D4 – 58,3nm D5 – 42,9nm D6 – 115,8nm Hình 9: Kết đo DLS mẫu nano nhũ tương tinh dầu cam kết hợp nano bạc Kết DLS cho thấy phương pháp nhũ tương hóa tinh dầu cam kết hợp với nano bạc tổng hợp hệ nano nhũ tương có kích thước hạt nằm khoảng từ 42 – 136 nm Từ kết đo DLS ta thấy kích thước hạt mẫu từ D1 đến D5 giảm dần, D5 mẫu có kích thước hạt nhỏ (42,9 nm) tới D6 kích thước hạt lại tăng (Hình 9) Như kết luận với thể tích tinh dầu 2,5mL chất ổn định Tween nhũ hóa tốt 50mL dung dịch nano bạc để tổng hợp dung dịch nano nhũ tương kết hợp nano bạc 3.6 Phân tích khả kháng khuẩn nano nhũ tương tinh dầu cam kết hợp với nano bạc Các mẫu thử nghiệm P1, P2, P3, P4, P5, P6 mẫu nano nhũ tương tinh dầu cam với hàm lượng tinh dầu cam khác nhau, mẫu D1, D2, D3, D4, D5, D6 mẫu nano nhũ tương tinh dầu cam kết hợp với nano bạc 50 ppm, mẫu TDC mẫu tinh dầu cam nguyên chất, mẫu NB mẫu Nano bạc 50ppm Ở thí nghiệm này, vi khuẩn Escherichia coli (E.coli) sử dụng để khảo sát khả kháng khuẩn mẫu phương pháp khuếch tán giếng đĩa thạch với mẫu kháng sinh đối chứng ampicillin Bảng Mẫu thử nghiệm kháng khuẩn © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số xx, 20xx DLS (nm) Thành phần, mL Mẫu Tinh dầu cam H2 O - Nano bạc 100ppm - - P1 0,5 50 - - P2 P3 1,5 50 50 - - P4 50 - - P5 2,5 50 - - P6 50 - - NB - 25 25 42,7 D1 0,5 23,75 25 135,5 D2 22,5 25 69,3 D3 D4 D5 D6 1,5 2,5 21,25 20 18,75 17,5 25 25 25 25 60,4 58,3 42,9 115,8 Hình 10: Đĩa thử nghiệm kháng khuẩn E.coli Ở đĩa vi khuẩn E.coli, mẫu nano nhũ tương tinh dầu cam kết hợp nano bạc có vòng kháng khuẩn gần nhau, lớn so với mẫu nano nhũ tương tinh dầu cam khơng có hỗ trợ hạt nano bạc (Hình 10) Các mẫu nano nhũ tương tinh dầu cam có khả kháng vi khuẩn E.coli, nhiên, đường kính vịng kháng khuẩn nhỏ tăng hàm lượng tinh dầu lên (giữ im nồng độ nano bạc) đường kính vịng kháng khuẩn khơng thay đổi Như vậy, ta kết luận rằng, nano nhũ tương từ tinh dầu cam có khả kháng khuẩn thấp tính kháng khuẩn cải thiện rõ rệt có thêm hỗ trợ nano bạc KẾT LUẬN Các hạt nano nhũ tương từ tinh dầu vỏ cam kết hợp với nano bạc tổng hợp thành công phương pháp rung siêu âm hỗ trợ khuấy học, sử dụng Tween 80 Span 80 chất nhũ hóa hiệu Các mẫu nhũ tương hầu hết có kích thước nano với đường kính động học khoảng 60 – 120 nm Kết nghiên cứu rằng, yếu tố kỹ thuật tỉ lệ dầu/nước, tỉ lệ chất nhũ hóa, tốc độ khuấy thời gian khuấy có ảnh hưởng rõ rệt lên kích thước hạt trung bình So với mẫu nhũ tương từ tinh dầu vỏ cam, mẫu nano nhũ tương kết hợp với nano bạc thể tính kháng khuẩn E.coli vượt trội Kết nghiên cứu cho thấy nano nhũ tương từ tinh dầu vỏ cam sành kết hợp với nano bạc trở thành vật liệu triển vọng ứng dụng lĩnh vực thực phẩm, mỹ phẩm kháng khuẩn LỜI CẢM ƠN Cơng trình hỗ trợ tài đề tài nghiên cứu khoa học mã số 184.HH05 trường Đại học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh tài trợ theo hợp đồng số 39/HĐ-ĐHCN © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh TỔNG HỢP NANO NHŨ TƯƠNG TỪ TINH DẦU VỎ CAM SÀNH ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU KHÁNG KHUẨN TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] D Amaral and K Bhargava, Essential oil nanoemulsions and food applications, Adv Food Technol Nutr Sci Open J., vol 1, pp 84-87, 2015 [2] P Anand, V Vellingiri, R Durairajan and N Paramasivam, Antibacterial and antibiofilm activities of linaloo l nanoemulsions against Salmonella Typhimurium, Food Bioscience, vol 28, pp 57-65, 2019 [3] D S Hélder, P Joana, A C Pinheiro, F Donsì, A T Serra, C M M Duarte, G Ferrari, M A Cerqueira and A.A Vicente, Evaluating the behaviour of curcumin nanoemulsions and multilayer nanoemulsions during dynamic in vitro digestion, Journal of Functional Foods, vol 48, pp 605-613, 2018 [4] H B Eral Gupta, T A Hatton and P Doyle, Nanoemulsions: Formation, Properties And Applications, Soft Matter, vol 11, pp 1-17, 2016 [5] M.M Ahmad, Salim - ur - Rehman, F.M Anjum and E.E Bajwa, Comparative Physical Examination Of Various Citrus Peel Essential Oils, International Journal of Agriculture and Biology, vol 8, pp 186-190, 2006 [6] Y Li, C Wu, T Wu, L Wang, S Chen, T Ding and Y Hu, Preparation and characterization of citrus essential oils loaded in chitosan microcapsules by using different emulsifiers, Journal of Food Engineering, vol 217, pp 108-114, 2018 [7] Z Lou, J Chen, F Yu, H Wang, X Kou, C Ma and S Zhu, The Antioxidant, Antibacterial, Antibiofilm Activity Of Essential Oil From Citrus Medica L Var Sarcodactylis and Its Nanoemulsion, LWT - Food Science and Technology, vol 80, pp 371-377, 2017 [8] H V Mojdeh, R Hassan, A Aliahmadi and A Ardalan, Chapter 13 – Nanoemulsions: A Novel Antimicrobial Delivery System, Editor(s): Alexandru Mihai Grumezescu, Nano- and Microscale Drug Delivery Systems Elsevier, 2017 [9] O C Aneta and S H Beata, Chapter - The Use of Nanotechnology in Modern Pharmacotherapy, Editor(s): Alexandru Mihai Grumezescu, Multifunctional Systems for Combined Delivery, Biosensing Elsevier, 2017 [10] D S Bernardi, T A Pereira, N R Maciel, J Bortoloto, G S Viera, G C Oliveira and P A Rocha -Filho, Formation and stability of oil-in-water nanoemulsions containing rice bran oil: in vitro and in vivo assessments, J Nanobiotechnology (2011) 1-9 [11] S A Chime, F C Kenechukwu and A.A Attama, Application of Nanotechnology in Drug Delivery IntechOpen, 2014 [12] H S Mohammad, M Hosseini, M Jahanshahi, R L Meyer and G N Darzi, Clove oil nanoemulsion as an effective antibacterial agent: Taguchi optimization method, Desalination and Water Treatment, vol 57, pp 18379-18390, 2016 [13] S Zhang, M Zhang, Z Fang and Y Liu, Preparation and characterization of blended cloves/cinnamon essential oil nanoemulsions, LWT - Food Science and Technology, vol.75, pp 1-7, 2016 14 T Mehmood, A Ahmad, A Ahmed, and Z Ahmed , Optimization of olive oil based O/W nanoemulsions prepared through ultrasonic homogenization: A response surface methodology approach, Food Chemistry, 229 (2017) 790 -796 [15] B Amrutha, K Sundar, and P H Shetty, Spice oil nanoemulsions: Potential natural inhibitors against pathogenic E coli and Salmonella spp from fresh fruits and vegetables, Lebensmittel-Wissenschaft Technologie, vol 79, pp 152-159, 2017 [16] Y Li, C Wu, T Wu, L Wang, S Chen, T Ding and Y Hu, Preparation and characterization of citrus essential oils loaded in chitosan microcapsules by using different emulsifiers, Journal of Food Engineering, vol 217, pp.108-114, 2018 © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Số xx, 20xx [17] S.P Deshmukh, S.M Patil, S.B Mullani and S.D Delekar, Silver nanoparticles as an effective disinfectant: A review, Materials Science and Engineering: C, vol 97, pp 954-965, 2019 [18] P H Li and B H Chiang, Process optimization and stability of D-limonene-inwater nanoemulsions prepared by ultrasonic emulsification using response surface methodology, Ultrasonics Sonochemistry, vol 19, pp 192-197, 2012 [19] S Kentish, T J Wooster, M Ashokkumar, S Balachandran, R Mawson and L Simons, The use of ultrasonics for nanoemulsion preparation, Innovative Food Science & Emerging Technologies, vol 9, pp 170-175, 2008 © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh TỔNG HỢP NANO NHŨ TƯƠNG TỪ TINH DẦU VỎ CAM SÀNH ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU KHÁNG KHUẨN TỔNG HỢP NANO NHŨ TƯƠNG TỪ TINH DẦU VỎ CAM SÀNH ỨNG DỤNG LÀM VẬT LIỆU KHÁNG KHUẨN ĐOÀN VĂN ĐẠT1* , PHẠM HOÀNG ÁI LỆ1 , NGUYỄN PHÁT HẢI1 , NGUYỄN THỊ HUYỀN ÂN 1, NGUYỄN THỊ THANH HẢI , NGUYỄN VĂN CƯỜNG1 , PHẠM TẤN VIỆT2 , NGUYỄN THỊ LAN HƯƠNG2 Khoa Cơng nghệ Hóa học, Trường Đại học Cơng nghiệp TP HCM Viện Công nghệ Sinh học & Thực phẩm, Trường Đại học Công nghiệp TP HCM doanvandat@iuh.edu.vn, phamhoangaile@iuh.edu.vn, hainguyen204@gmail.comthanhhai01121996@gmail.com, huyenan1786@gmail.com, nvc@iuh.edu.vn, phamtanviet@iuh.edu.vn, nguyenthilanhuong@iuh.edu.vn Tóm tắt Nano nhũ tương (nanoemulsion) tinh dầu trích ly từ vỏ cam sành tổng hợp thành công phương pháp rung siêu âm kết hợp khuấy học Thành phần hóa học mẫu tinh dầu cam xác định phương pháp sắc ký khí ghép khối phổ (GC-MS) Phân bố kích thước hạt nano nhũ tương khảo sát phương pháp tán xạ ánh sáng động học (DLS) Các yếu tố kỹ thuật tổng hợp ảnh hưởng đến kích thước hạt nano nhũ tương khảo sát cách chi tiết, tỷ lệ loại chất hoạt động bề mặt gômg Tween 80 Span 80, thể tích tinh dầu cam ảnh hưởng thể tích nước Các mẫu nano nhũ tương mang khảo sát khả kháng khuẩn E coli phương pháp phương pháp khuếch tán đĩa thạch Kết nghiên cứu rằng, mẫu nano nhũ tương tổng hợp có kích thước nano khoảng từ 60 - 120 nm, có khả kháng khuẩn E coli vượt trội so với tinh dầu cam tinh khiết Từ khóa: tinh dầu cam, sắc ký khí ghép khối phổ, phương pháp tán xạ ánh sáng động học, nano nhũ tương, chất nhũ hóa, ứng dụng kháng khuẩn Corresponding author: Name: Đoàn Văn Đạt Affiliation: Faculty of Chemical Engineering, Industrial University of Ho Chi Minh City Email: doanvandat@iuh.edu.vn Phone: (+84) 0368464572 Tiêu đề tiếng Anh (không phải IN HOA – để chèn vào mục lục): Synthesis of King orange peel essential oilin-water nanoemulsions for antibacterial application Tên tiếng Anh đầy đủ tác giả viết theo thứ tự Họ Chữ lót Tên (Viết Hoa Chữ Cái Đầu Từ, không gõ dấu tiếng Việt): Doan Van Dat, Pham Hoang Ai Le, Nguyen Phat Hai, Nguyen Thi Huyen An, Nguyen Thi Thanh Hai, Nguyen Van Cuong, Pham Tan Viet, Nguyen Thi Lan Huong Tiêu đề tiếng Việt viết thường (không phải IN HOA – để chèn vào mục lục): Tổng hợp nano nhũ tương từ tinh dầu vỏ cam sành ứng dụng làm vật liệu kháng khuẩn Tên tiếng Việt đầy đủ tác giả viết theo thứ tự Họ Chữ lót Tên (Viết Hoa Chữ Cái Đầu Từ): Đoàn Văn Đạt, Phạm Hoàng Ái Lệ, Nguyễn Phát Hải, Nguyễn Thị Huyền Ân, Nguyễn Thị Thanh Hải, Nguyễn Văn Cường, Phạm Tấn Việt, Nguyễn Thị Lan Hương © 2019 Trường Đại học Cơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh