Nghiên cứu chế tạo mặt nạ từ cellulose vi khuẩn trung tâm công nghệ sinh học thành phố hồ chí minh

SỞ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM CƠNG NGHỆ SINH HỌC BÁO CÁO NGHIỆM THU NHIỆM VỤ KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ CẤP CƠ SỞ Tên nhiệm vụ: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MẶT NẠ TỪ CELLULOSE VI KHUẨN (Mã số: VS03/17-18) Đơn vị chủ trì đề tài: Phịng Cơng nghệ Vi sinh Chủ nhiệm nhiệm vụ: TS Phan Mỹ Hạnh Cán tham gia: TS Phan Mỹ Hạnh CN Trần Chí Hiếu ThS Lê Thị Thùy Nhi Hình thức thực hiện:
Nghiên cứu bản;  Nghiên cứu ứng dụng;
Dự án sản xuất thử nghiệm;
Nghiệp vụ thường xuyên TP Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2019 MỤC LỤC Phần THÔNG TIN CHUNG Phần NỘI DUNG KHOA HỌC I ĐẶT VẤN ĐỀ II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 11 II.1 Giới thiệu cellulose vi khuẩn (BC) 11 II.2 Cấu trúc cellulose vi khuẩn 12 II.3 Tình hình nghiên cứu ứng dụng cellulose vi khuẩn mỹ phẩm lĩnh vực khác giới 14 II.4 Tình hình nghiên cứu ứng dụng cellulose vi khuẩn mỹ phẩm Việt Nam 16 II.5 Quy trình xử lý màng cellulose vi khuẩn áp dụng 20 II.6 Công thức dịch tẩm vào mặt nạ 21 II.6.1 Chất tạo hoạt tính 21 II.6.2 Phụ gia 27 II.6.3 Chất 27 II.6.4 Chất nhũ hóa, tạo gel, tạo đặc 29 II.6.5 Chất bảo quản 30 II.6.6 Hạn chế chất bảo quản xu hướng 31 II.7 Tinh dầu 31 II.7.1 Đặc tính tinh dầu 31 II.7.2 Tinh dầu thường sử dụng 32 II.8 Quy định hàm lượng kim loại nặng vi sinh vật không phép xuất sản phẩm mỹ phẩm 35 III VẬT LIỆU – NỘI DUNG - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 37 III.1 Vật liệu nghiên cứu 37 III.2 Nội dung nghiên cứu 37 III.3 Phương pháp nghiên cứu 38 III.3.1 Nuôi cấy thu nhận sinh khối cellulose vi khuẩn môi trường BC- NUTRI 02 38 III.3.2 Đánh giá số tiêu chí cảm quan, hóa lý đầu vào màng trước xử lý 38 III.3.3 Khảo sát xây dựng quy trình xử lý màng thô 40 III.3.4 Tiền khảo sát công thức mặt nạ 45 III.3.5 Kiểm tra khả kháng khuẩn mặt nạ tẩm tinh dầu 48 III.3.6 Đánh giá mặt nạ bán thành phẩm 48 IV KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 51 IV.1 Nuôi cấy thu nhận sinh khối cellulose vi khuẩn môi trường BC-NUTRI 02 51 IV.2 Đánh giá số tiêu chí cảm quan, hóa lý đầu vào màng trước xử lý 53 IV.3 Khảo sát công đoạn xử lý màng thô 57 IV.3.1 Khảo sát chất tẩy trắng 57 IV.3.2 Trung hòa NaOH dư 58 IV.3.3 Xử lý loại bỏ Asen 60 IV.3.4 Thí nghiệm bảo quản màng bán thành phẩm 62 IV.3.5 Quy trình xử lý màng thơ 66 IV.3.6 Bào màng khảo sát độ bền kéo đứt 69 IV.4 Nghiên cứu mặt nạ tẩm tinh dầu 72 IV.4.1 Tiền khảo sát công thức mặt nạ 72 IV.4.2 Khảo sát độ thấm hút dịch lện màng 75 IV.5 Khảo sát tinh dầu có khả kháng khuẩn 78 IV.5.1 Khảo sát tính kháng khuẩn C albicans 78 IV.5.2 Khảo sát tính kháng khuẩn E coli 80 IV.5.3 Khảo sát tính kháng khuẩn S aureus 82 IV.5.4 Khảo sát tính kháng khuẩn P aeruginosa 84 IV.5.5 So sánh hiệu kháng khuẩn tinh dầu quế loại chất bảo quản 86 IV.6 Đánh giá mặt nạ thành phẩm 91 V KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ 93 Phần SẢN PHẨM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ 95 Phần TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 I TIẾNG VIỆT 96 II TIẾNG ANH 96 Phần PHỤ LỤC 101 I Tiêu chuẩn sở 101 II Tình hình sử dụng kinh phí 110 III Phiếu phân tích màng thơ 111 IV Phiếu phân tích mặt nạ thành phẩm 113 V Kết đo độ bền kéo đứt 115 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BC – bacterial cellulose, cellulose vi khuẩn CS - cellulose synthase GK - glucokinase FBP - fructose-1,6-biphosphate phosphatase FK - fructokinase 1FPk - fructose-1-phosphate kinase PGI - phosphoglucoisomerase PMG - phosphoglucomutase PTS - system of phosphotransferases UGP - pyrophosphorylase uridine diphosphoglucose UDPGlc - uridine diphosphoglucose G6PDH - glucose-6-phosphate dehydrogenase NAD - nicotinamide adenine dinucleotide NADP - nicotinamide adenine dinucleotide Phosphate BT – Bến Tre HA - Hyaluronic acid DANH MỤC HÌNH Hình 1: Vi cấu trúc màng cellulose Gluconoacetobacter hansenii GH-1/2008 sinh tổng hợp: а – tế bào, b – sợi cellulose 13 Hình 2: Cấu trúc 3D cellulose vi khuẩn kính hiển vi đầu dị ngun tử (C3M) Solver Next 14 Hình 3: So sánh màng Bến Tre màng BC NUTRI 02 53 Hình 4: Sự khác biệt màu sắc màng nuôi Môi trường nước dừa truyền thống Bến Tre màng nuôi BC NUTRI 02 55 Hình 5: So sánh màng BC-NUTRI tẩy trắng NaOH 1% Javel 0,5% 58 Hình 6: Ảnh hưởng thời gian ngâm nồng độ acid citric đến độ trắng màng cellulose 59 Hình 7: Màng chưa xử lý 61 Hình 8: Màng xử lý với NaOH 61 Hình 9: Kết phân tích màng thơ BC NUTRI xử lý 68 Hình 10: Đồ thị dự đốn chất, nồng độ chất chất nhũ hóa cho độ đồng tốt 74 Hình 11: Kết cấu dịch tẩm mặt nạ nồng độ Xanthan gum (từ trái sang) 0; 0,5 1% 74 Hình 12: Cảm quan mức độ phù hợp dịch tẩm lên mặt nạ 75 Hình 13: Đồ thị thể mức độ quan trọng yếu tố khảo sát nồng độ tối ưu 77 Hình 14: Vịng kháng khuẩn C albicans loại tinh dầu nồng độ 80 Hình 15: Vịng kháng khuẩn E coli loại tinh dầu nồng độ 82 Hình 16: Vịng kháng khuẩn S aureus loại tinh dầu nồng độ 84 Hình 17: Vịng kháng khuẩn P aeruginosa loại tinh dầu nồng độ 86 Hình 18: Vịng kháng khuẩn C albicans tinh dầu quế loại chất bảo quản (10%) 87 Hình 19: Vòng kháng khuẩn E coli tinh dầu quế loại chất bảo quản (10%) 88 Hình 20: Vòng kháng khuẩn S aureus tinh dầu quế loại chất bảo quản (10%) 89 Hình 21: Vịng kháng khuẩn P aeruginosa tinh dầu quế loại chất bảo quản (10%) 90 DANH SÁCH BẢNG BIỂU Bảng 1: Quy trình xử lý thạch dừa thơ sau nuôi cấy sản xuất thạch dừa Bến Tre 20 Bảng 2: Quy trình tẩy trắng màng NaOH 20 Bảng 3: Một số loại tinh dầu sử dụng phổ biến giới hạn gây độc da 32 Bảng 4: Thành phần tỉ lệ hợp chất có tinh dầu cỏ xạ hương theo nghiên cứu Marzena Marzec cs., 2010 34 Bảng 5: Quy định ASEAN giới hạn vi sinh vật mỹ phẩm 35 Bảng 6: Quy định ASEAN giới hạn kim loại nặng mỹ phẩm 36 Bảng 7: Các tiêu chí cảm quan trước sau xử lý màng 38 Bảng 8: Các đặc tính kỹ thuật cần đánh giá cho màng trước xử lý 39 Bảng 9: Tóm tắt quy trình hồn chỉnh bước thí nghiệm xử lý màng: 41 Bảng 10: Khảo sát chất, nồng độ chất tẩy trắng thời gian ngâm 42 Bảng 11: So sánh đặc tính kỹ thuật màng trước sau xử lý 43 Bảng 12: Các phương pháp bảo quản màng BC-NUTRI bán thành phẩm 44 Bảng 13: Thiết kế thí nghiệm khảo sát chất chất nhũ hóa dựa độ đồng dịch tẩm mặt nạ 46 Bảng 14: Bảng tiêu chuẩn kỹ thuật cho mặt nạ bán thành phẩm 50 Bảng 15: Trọng lượng độ dày trung bình màng thô sinh tổng hợp từ chủng K nataicola BC-B0007 sau nuôi cấy 51 Bảng 16: Trọng lượng độ dày trung bình màng thơ sinh tổng hợp từ chủng BT sau nuôi cấy 52 Bảng 17: Đánh giá số tiêu chí cảm quan, hóa lý đầu vào màng trước xử lý 54 Bảng 18: Hàm lượng kim loại nặng màng thô chưa xử lý 56 Bảng 19: Kết khảo sát chất tẩy trắng theo nồng độ thời gian 57 Bảng 20: Kết khảo sát dùng acid citric để trung hòa NaOH dư 59 Bảng 21: Kết khảo sát phương pháp loại bỏ kim loại nặng 60 Bảng 22: Mật độ tổng vi nấm sau thời hạn bảo quản phương pháp 62 Bảng 23: Mật độ tổng vi khuẩn hiếu khí sau thời hạn bảo quản phương pháp 63 Bảng 24: Mật độ P aeruginosa sau thời hạn bảo quản phương pháp 64 Bảng 25: Mật độ S aureus sau thời hạn bảo quản phương pháp 65 Bảng 26: Quy trình xử lý màng cellulose sau nuôi cấy dùng NaOH 66 Bảng 27: So sánh thông số kỹ thuật màng cellulose trước xử lý sau xử lý 69 Bảng 28: Yều cầu kỹ thuật màng BC NUTRI sau xử lý 70 Bảng 29: Khảo sát chất chất nhũ hóa đánh giá dựa độ đồng dịch tẩm mặt nạ 72 Bảng 30: Bố trí thí nghiệm Plackett-Burman đánh giá khả thấm hút màng sau ngâm 30 phút 76 Bảng 31: Nồng độ tối ưu chất dịch ngâm màng 77 Bảng 32: Bán kính vịng kháng nấm Candida albicans loại tinh dầu nồng độ khảo sát 78 Bảng 33: Bán kính vòng kháng khuẩn Escherichia coli loại tinh dầu nồng độ khảo sát 80 Bảng 34: Bán kính vịng kháng khuẩn Staphylococcus aureus loại tinh dầu nồng độ khảo sát 82 Bảng 35: Bán kính vịng kháng khuẩn Pseudomonas aeruginosa loại tinh dầu nồng độ khảo sát 84 Bảng 36: So sánh bán kính vịng kháng nấm C albicans tinh dầu quế chất bảo quản 87 Bảng 37: So sánh bán kính vòng kháng khuẩn E coli tinh dầu quế chất bảo quản 88 Bảng 38: So sánh bán kính vịng kháng khuẩn S aureus tinh dầu quế loại chất bảo quản 89 Bảng 39: So sánh bán kính vịng kháng khuẩn P aeruginosa tinh dầu quế chất bảo quản 90 Bảng 40: Kết kiểm nghiệm Trung tâm kiểm nghiệm thuốc, 92 mỹ phẩm, thực phẩm cho mặt nạ cellulose tẩm 10% (v/v) tinh dầu quế 92 TÓM TẮT Đề tài “Nghiên cứu chế tạo mặt nạ từ cellulose vi khuẩn” (Mã số: VS03/17-18) thực năm (2017 – 2018), kinh phí 310 triệu đồng với mục tiêu nghiên cứu quy trình xử lý màng thơ tạo mặt nạ từ màng cellulose vi khuẩn sử dụng chủng Komagataeibacter nataicola BC-B0007 đạt tiêu chuẩn dành cho mỹ phẩm Trong năm 2017, đề tài tập trung vào quy trình xử lý màng thơ sử dụng chủng Komagataeibacter nataicola BC-B0007 môi trường BC NUTRI 02, xác lập số thơng số kỹ thuật cho màng, từ xây dựng tiêu chuẩn sở cho màng cellulose vi khuẩn bán thành phẩm Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh sản xuất Trong năm 2018, đề tài tập trung nghiên cứu 01 công thức mỹ phẩm để tẩm lên phơi mặt nạ có tác dụng giữ ẩm, trắng da chọn tinh dầu quế có khả ức chế số vi sinh vật gây hại da đồng thời khảo sát sơ số tinh dầu sử dụng cho mục đích tạo mặt nạ mỹ phẩm Đây nghiên cứu Việt Nam sử dụng Komagataeibacter nataicola mỹ phẩm, tiền để sản xuất quy mô công nghiệp lượng lớn màng cellulose vi khuẩn đạt chuẩn phục vụ cho nhiều mục đích khác nhau, có mỹ phẩm mà khơng cần dùng nước dừa Đề tài thiết lập quy trình tương đối hồn chỉnh từ khâu ni cấy tạo cellulose vi khuẩn đến tạo mặt nạ thành phẩm chuyển giao Đề tài có tham gia thời gian ngắn hai nhân Phịng cơng nghệ Vi sinh Bùi Văn Tân Đạo Nữ Diệu Hồng Đề tài nhận kinh phí từ Trung tâm Cơng nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh hỗ trợ nhiều Trung tâm cán Phịng vi sinh q trình thực Grayvalue Hàm lượng protein tổng, < 0,5% w/w Tro toàn phần, w/w < 0,5% III Độ bền kéo đứt, MPa IV Các tiêu kim loại nặng >2 Thuỷ ngân, ppm Asen, ppm