Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật hóa học: Khảo sát đặt tính màng polymer phân hủy sinh học tích hợp hạt nano Ag và GO cho ứng dụng bảo quản thực phẩm: Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học

Nhiệm vụ của khóa luận: Tổng hợp được màng polymer phân hủy sinh học kết hợp hạt nano Ag và GO, phân tích cấu trúc, khảo sát các đặc tính, khả năng kháng khuẩn và bảo quan thực phẩm của

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

KHAO SAT DAT TINH MANG POLYMER PHAN HUY SINH HOC TICH HOP HAT NANO Ag VA GO CHO UNG DUNG BAO QUAN THUC PHAM

GVHD: TS TRAN THI NHUNG SVTH: NGUYEN HOANG BAO KHANH

SKLO1

TP Hồ Chí Minh, tháng 8/2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HÒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

HCMUTE

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH MÀNG POLYMER PHAN HUY SINH HOC TICH HOP HAT NANO Ag VA GO CHO UNG

DUNG BAO QUAN THUC PHAM

SVTH: Nguyễn Hoàng Bảo Khanh MSSV: 20128125

GVHD: TS Trần Thị Nhung

TP H6 Chi Minh, thang 8 nam 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HÒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

HCMUTE

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH MÀNG POLYMER PHAN HUY SINH HOC TICH HOP HAT NANO Ag VA GO CHO UNG

DUNG BAO QUAN THUC PHAM

MSSV: 20128125

GVHD: TS Trần Thị Nhung

TP Hồ Chí Minh, tháng § năm 2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHÔ HỖ CHÍ MINE

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỊƒC PHÁM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

NHIỆM VỤ KHÓA LUAN TOT NGHIE

Họ và tén sinh vign: NGUYEN HOANG BAO KHANH

MSSV: 20128125

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học Chuyên ngành: Hóa Polymer

1 Tên khóa luận: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH MÀNG POLYMER PHÂN HỦY SINH HỌC

TÍCH HỢP HẠT NANO Ag VÀ GO CHO ỨNG DỤNG BẢO QUẢN THỰC PHÁM

2 Nhiệm vụ của khóa luận: Tổng hợp được màng polymer phân hủy sinh học kết hợp hạt

nano Ag và GO, phân tích cấu trúc, khảo sát các đặc tính, khả năng kháng khuẩn và bảo quan thực phẩm của màng

3 Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 15/11/2023

4 Ngày hoàn thành khóa luận: : 04/08/2024

5 Họ tên người hướng dẫn: TS TRÀN THỊ NHUNG

6 Nội dung hướng dẫn:

Tổng hợp hạt nano Ag trong sự có mặt của Chitosan và GO Tạo màng polymer phân hủy sinh học kết hợp hạt nano Ag và GO

Phân tích các tính chất và cấu trúc của màng polymer phân hủy sinh học Khảo sát khả năng kháng khuẩn đối với vi khuẩn gram dương Staphylococcus aureus

Khảo sát khả năng bảo quản trái cây (ức chế quá trình chín của trái)

Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thông qua bởi

Trưởng Bộ môn Công nghệ Hóa học

Tp Hồ Chí Minh, ngày OL thang 08 năm 202) TRUONG BO MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN

T§ Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn

(Kèm theo OD 36 1047/OD-DHSPKT ©

moet-9-: 14 bám « via 39X99 ngay is 2 & So JŒ ”96//.'72‹

|

' -_—— —— —_ = —— ~— - oo _~_:—-_—

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỆi CÔ *G 247A VIƒT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập — ï 7 áo — ziạnn paốc

BẢN CAM KẾT VÀ XÁC NHẬN KÉT QUẢ KIỂM T#A ĐẠO VĂN

(DÀNH CHO BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN, KHÓA

LUẬN, LUẬN VĂN, LUẬN ÁN)

1 Thông tin chung

I Tên sản phẩm học thuật: Khảo sát đặc tính màng polymer phân hủy sinh học tích hợp hat nano Ag và GO cho ứng dụng bảo quản thực phẩm - - 2-2 5 s+S£se£xezexexzeed

2 Loại hình sản phẩm học thuật (Báo cáo nghiên cứu khoa học sinh viên/khóa luận tốt

nghiệp/luận văn thạc sĩ/luận án tiến sĩ): Khóa luận tốt nghiệp - -«- 5-5 s+c+xerxee

2 Mã số sản phẩm học thuật (nếu có ): - ®£ £ S£ £ £SE£S££E££SZ£E£EZZ2SZCzc2Z2zZZzcved

3 Thông tin tác giả (ghi tất cả tác giả của sản phẩm)

Vai trò

gia chinh/d6ng tac gia ) |

1 Nguyễn Hoang Bao Khanh 20128125 Tac gia chinh

4 Thông tin giảng viên hướng dẫn _

Họ và tên: Trần Thị Nhung MIECH: SƯ cuggggauaaaaadadddiuodidiGGiiEidssessssaa | Khoe: Công nghề Ea học và Thực ĐINH duc SSiiiEESEEEEEEEEEKiỶYkiaiainiie |

II Kết quả kiếm tra đạo văn |

Ngày kiểm tra đạo | % trùng lặp toàn | % trùng lặp cao |

1 Nội dung trong sản phẩm học thuật nêu trên không vi phạm đạo đức và liêm chính khoa học

2 Két qua % trùng lặp nêu tại mục II là hoàn toàn chính xác và trung thực

3 _ Bang việc ký xác nhận vào mẫu này, nhóm tác giả và giảng viên hướng dẫn cam kết

chịu hoàn toàn trách nhiệm có liên quan đến sản phẩm học thuật nói trên

Xác nhận cúa đại diện nhóm tác giá Xác nhận của giảng viên hướng dẫn

(ký ghi rõ họ và tên) (ký ghi rõ họ và tên)

Trin fh Nhung

4 -z

so

z fNauuÊn “Heang bo chant

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CN HÓA HỌC & THỰC PHẢM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP, NGÀNH CNKT

HQC KY: 2—NAMHOC: 2023-2024 MÃ MÔN HỌC: GRAT476803

(NGUOI HUONG DAN)

Họ và tên người hướng dẫn: TRAN TH] NHUNG

Đơn vị công tác: TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HÒ CHÍ MINH

Học hàm, học vị: TIỀN SĨ Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa học

Họ và tên sinh viên: NGUYÊN HOÀNG BẢO KHANH

Tên đềtài: KHẢO SÁT ĐẶC TÍNH MÀNG POLYMER PHÂN HỦY SINH HỌC TÍCH

HỢP HẠT NANO Ag VÀ GO CHO BẢO QUẢN THỰC PHẢM

- Tổng hợp màng polymer phân hủy sinh học kết hợp hạt nano bạc và GO

- Đánh giá khả năng kháng khuân và khả năng bảo quản trái cây của màng tạo thành

- Khảo sát đặc tính của màng tạo thành

2.3 Kết quả đạt được:

- Tổng hợp thành công hạt nano bạc tích hợp trong hỗn hợp CS/GO bằng phương pháp khử hóa

a solymer phâi oh m lượng bạc và tỷ lệ CS/GO khác nhau Khảo sát

ương, độ hòa tan, độ trong/đục, khả năng

n hoc o

lococcus aureus cho thay mang thé

- Kết quả khảo sát khả năng ức chế quá trình chín của trái cây cho thấy màng thể hiện sự hiệu quả

bảo quản trái cây lâu hơn so với màng đối chứng |

2.4 Ưu điểm của khóa luận:

- Khối lượng công việc lớn

- Các phương pháp phân tích hiện đại được sử dụng có tính lặp lại và mức độ tin cậy cao

- Trình bày các vấn đề có tính đồng nhắt, liên tục, nội dung giải thích và bàn luận được trích dẫn

nguồn tham khảo đầy đủ và chính xác

- Nghiên cứu có tiềm năng ứng dụng cao

2.5 Những thiếu sót của khóa luận: Do hạn chế về thời gian thực hiện khóa luận nên chưa thể đánh

giá thêm tính kháng nắm, mốc và một số tính chất của màng Những khảo sát này có thể bố trí thực

hiện ở các khóa sau

IH Nhận xét tỉnh thần và thái độ làm việc của sinh viên

Kỹ năng xoay sở tình huống tốt, cầu toàn, cẩn thận tỉ mi, có khả năng giao tiếp, kết nối các thành viên

tốt, học hỏi nhanh, có tỉnh thần trách nhiệm trong công việc

IV Đề nghị và đánh giá của người hướng dẫn

+ Đề nghị của người hướng dẫn

Được bảo vệ M Bồ sung thêm để được bảovệ D

Không được bảo vệ LÌ Bảo vệ vào đợt khác 0

+ Đánh giá của người hướng dẫn:

oA

1 Hệ thống được các kiến thức và đề ra nhiệm vụ KUTN 10 AO

2 _ | Phương pháp thu thập dữ liệu phù hợp, dữ liệu đáng tin 20 Aw

cay

3 nghiệm đến kết quả nghiên cứu

KLIN được thực hiện băng các kỹ năng và công cụ 1 0

4 phù hợp 4Ò

s | Ban thuyết minh được trình bày hoàn chỉnh, đầy đủ và - 10

logic |

Hệ thống thí nghiệm được triển khai và thực hiện hoàn ` 43

TRUONG DH SU PHAM KY THUAT TP.HCM CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM

anon

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP, NGANH CNKT HOA HỌC

HỌC KỲ: 2 — NĂM HỌC: 2023-2024 , MÃ MÔN HỌC: GRAT476803

(NGƯỜI PHÁN BIỆN)

I Thông tin chung

Họ và tên người phản biện: Nguyễn Văn Quý

Đơn vị công tác: .Khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm .-cccc222z2Z22EZccrcrrr

Học hàm, học vị: Tiến sỹ Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Bảo Khanh

MSSV: 20128125 Chuyên ngành: .CNKT hóa polymer

Tên đề tài: Khảo sát đặc tính màng polymer phân hủy sinh học tích hợp hạt nano Ag va GO

cho ứng dụng bảo quản thực phẩm

Mã số khóa luận:

Họ và tên người hướng dẫn: TS Trần Thị Nhung,

IH Nhận xét về khóa luận

Sử dụng thuật ngữ chuyên môn: tốt

2.2 Mục tiêu và nội dung:

Tổng hợp được màng polymer phân hủy sinh học kết hợp hạt nano Ag và GO, phân tích cầu trúc, khảo sát các đặc tính, khả năng kháng khuẩn và bảo quản thực phẩm của màng

2.3 Kết quả đạt được:

1) Đã tổng hợp được hạt nano bạc tích hợp bằng phương pháp khử hóa học

-2) Đã tạo được màng polymer với các hàm lượng hạt nano bạc và tỷ lệ CS/GO khác nhau

3) Đã khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng nano bạc và tỷ lệ CS/GO lên cơ tính, độ tan, độ trương trong nước,

khả năng trung hòa gốc tự do, độ trong/đục, của màng

4) Đã khảo sát khả năng kháng khuẩn đối với vi khuẩn gram dương § aureus qua 3 phương pháp

5) Đã khảo sát khả năng bảo quản của màng trên trái sơ rỉ trong 6-10 ngày

2.4 Ưu điểm của khóa luận:

iêu nghiên cứu rõ ràng, đưa ra được phương pháp nghiên cứu phù hợp

ết quả theo mục: cứu đề ra Đặc biệt, kết quả kiểm nghiệm khả năng kháng,

2.5 Những thiếu sót của khóa luận:

1) Tên đề tài không nên có chữ viết tắt như GO, nên viết đầy đủ là grapheme oxide

2) Bên cạnh việc hiệu suất kháng khuẩn được đánh giá bằng thang do phan trăm (%), một vật liệu thường được đánh giá là có khả năng kháng khuẩn khi vật liệu đó làm giảm ít nhất 3 logạo số lượng vi sinh vật (nghĩa là làm

giảm 99,9% c.f.u./mL), trong trường hợp khắt khe thì phải làm giảm tới 6 logo số lượng vi sinh vật (nghĩa là

làm giảm 99,9999% c.f.u./mL) Tac gia nên bổ sung bảng số liệu hiệu suất kháng khuẩn dùng độ giảm vi sinh

vật theo logo

3) Các ảnh chụp SEM trong hình 3.1 khá nhỏ, đề nghị tác giả làm to ra

à Ảnh chụp TEM của hạt nano bạc ở tỷ lệ 5:1 của hình 3.2 có vẻ bị nhiễm vật thể lạ, tác giả nên chuẩn bị mẫu

tốt hơn

5) Trong các bảng 3.1 và 3.3, tác giả có đưa vào các chữ cái a, b, c, d ở góc trên bên phải các số liệu nhưng lại không giải thích ý nghĩa là gì Đề nghị tác giả có phần chú thích

6) Trong hình 3.5, sai số giá trị độ đục ở mẫu hàm lượng 0.0125Ag trong đồ thị b) khá lớn (10% so với giá trị

trung bình) và sai số giá trị độ đục ở mẫu tỷ lệ 10:1 trong đồ thị c) khá lớn (>10% so với giá trị trung bình)

Bên cạnh đó, các sai số ở hình b) và c) trong hình 3.9 thâm chí xấp xi 50% giá trị trung bình Tác giả nên xem

xét lại mức độ tin cậy ở các số liệu này

7) Về thời gian đánh giá có sự không đồng nhất giữa Bảng 3.4 và hình 3.13, nên chọn thời gian khảo sát tối đa

cùng là 6 ngày hoặc 10 ngày

8) Tác giả để nhiều khoảng trống trên các trang giấy, mặc dù cùng là nội dung trong Chương 2 hoặc Chương

3

9) Định dạng các tài liệu tham khảo không đồng nhất

10) Tác giả có một số lỗi đánh máy

2.6 Câu hỏi phản biện (ít nhất 02 câu hỏi)

1) Theo tác giả, đối với màng bọc trái sơ ri trong nghiên cứu này, vấn đề kháng thấm khí của màng (ví dụ khí oxy, khí ethylene, hoi ethanol, ) có cần được đặt ra hay không? Nếu là vấn đề cần thiết, tác giả có đề xuất gì

về phương pháp đánh giá chỉ tiêu trên

2) Trong tên đề tài luận văn, tác giả có đề cập tới cụm từ “màng polymer phân hủy sinh học”, tuy nhiên xem trong phan Kết quả và bàn luận, có vẻ tác giả chưa chọ thấy những kết quả nghiên cứu về khả năng phân hủy

sinh học (chỉ có số liệu về độ hòa tan trong dung môi như nước)

3) Trong phần 3.4, tác giả có đề cập đến “khả năng giảm/ức chế tốc độ chín” của màng, và có giải

thích bằng một cơ chế là do màng ngăn cản sự xâm nhập của các chất oxy hóa ngoài không khí vào

Đề nghị tác giả hãy cho biết cụ thể là tác nhân oxy hóa đó là gì và cơ chế gây nên sự chín của trái sơ

ri Nếu được, đề nghị tác giả nêu một (hoặc một vài) cơ chế của quá trình gây chín trên trái cây

II Đề nghị và Đánh giá của phản biện

+ Đề nghị của người phản biện

STT Nội dung đánh giá Điểm tối đa a

Hệ thông được các kiến thức và đề ra nhiệm vu KLTN 10 9

1 | pha hop

2 Phương pháp thu thập dữ liệu phù hợp, dữ liệu dang tin 30 27

cậy

Đánh giá được sự thay đôi của phương pháp thí 10 9

3 nghiệm đến kết quả nghiên cứu

KLTN được thực hiện băng các kỹ năng và công cụ 10 9

4 phù hợp,

5 Bản thuyết minh được trình bày hoàn chỉnh, đầy đủ và 20 7

logic

6 _ | Tính mới và khả năng ứng dụng của đề tài 10 9

z |Hệ thống thí nghiệm được triển khai và thực hiện hoàn 10 g

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CN HÓA HỌC & THỰC PHẢM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

PHIEU TONG HOP DIEM CHAM KHOA LUAN TOT NGHIEP

-0Q0 -

1 THONG TIN CHUNG

- Ho va tén sinh vién: Nguyén Hoang Bao Khanh MSSV: 20128125

| - Tên đề tài: Khảo sát đặc tính màng polymer phân huỷ sinh học tích hợp hạt nano Ag và GO cho

2 KET QUA DANH GIA

Điểm kết luận: Bang số: 4 Bằng chữ: in play Khe,

Điểm két ludn = [(a) x 0.4] + [(b) x 0.3] + [(c) x 0.3]

Tp.HCM, ngày 12 tháng 08 năm 2024

a

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM — CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

PHIEU TRA LOI GOP Y NOI DUNG KHOA LUẬN

TOT NGHIEP

I Thông tin chung

- Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hoàng Bảo Khanh Lớp: 20128P1

- Tên đề tài: Khảo sát đặc tính màng polymer phân hủy sinh học tích hợp hạt nano Ag và GO cho

ứng dụng bảo quản thực phẩm

- Mã số khóa luận:

- Họ và tên người hướng dẫn chính: TS Trần Thị Nhung

I Nội dung trả lời

STT Nội dung góp ý Nội dung trả lời

Trong các bảng 3.1 và 3.4, tác giả có đưa vào các chữ

1 cái a,b,c,d ở góc trên bên phải các số liệu nhưng lại n

không giải thích ý nghĩa là gì Đề nghị tác giả có phần chú thích

Về thời gian đánh giá có sự không đồng nhất giữa ,

2 Bang 3.4 và hình 3.13, nên chon thời gian khảo sát tối

đa cùng là 6 ngày hoặc 10 ngày Tác giả đã kiểm tra và

3 Tác giả có một số lỗi đánh máy chỉnh sửa bỗ sung các

4 Tác giả để nhiều khoảng trống trên các trang giấy, mặc sai sót theo yêu cầu và

dù cùng là nội dung trong Chương 2 hoặc Chương 3 góp ý của GVPB

5 Định dạng các tài liệu tham khảo không đồng nhất

6 Tác giả nên bổ sung bảng số liệu hiệu suất kháng

khuẩn dùng độ giảm vi sinh vật theo logio

TÓM TÁT KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

Với đề tài “Khảo sát đặc tính màng polymer phân hủy sinh học tích hợp hạt nano

Ag và GO cho ứng dụng bảo quản thực phẩm “ chúng tôi đã tiến hành chế tạo thành

công màng PVA có tích hợp vật liệu CS/GO/Ag nanocomposite, khảo sát các đặc điểm

tính chất của màng và tiềm năng ứng dụng của chúng trong bảo quản trái cây

Về phần tổng hợp, chúng tôi đã tiến hành tổng hợp thành công vật liệu nanocomposite CS/GƠ/Ag với các hàm lượng Ag khác nhau (0.0125g, 0.025g, 0.05g)

và các tỉ lệ CS/GO khác nhau Vật liệu sau khi tổng hợp được phân tích hình ảnh kích

thước thông qua phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua TEM, cấu trúc tinh thé thông qua phương pháp đo phố XRD Sau đó, vat ligu nanocomposite CS/GO/Ag duge tích hợp lên màng PVA

Để khảo sát tính chất của màng tạo thành, chúng tôi tiến hành khảo sát cơ tính (độ

bền kéo, độ giãn dài), tính cảm quan (độ trong/ độ đục), khả năng hơi nước truyền qua,

độ trương nở/ độ tan, và khả năng bắt gốc tự do của màng Kết quả cho thấy cơ tính và các tính chất lý/ hóa của màng được cải thiện đáng kể khi tích hợp vật liệu nanocomposite CS/GO/Ag vao mang Trong d6, mang PVA/CS/GO/Ag — 0.025g thé

hiện độ bền cơ tính tối ưu (độ bền kéo = 36.27 MPa , độ giãn dài = 185.15), khả năng

kháng nước, khả năng cản trở hơi nước truyền qua và khả năng bắt gốc tự do tối ưu Ngoài ra, khả năng kháng khuẩn của màng PVA/CS/GO/Ag cũng được thử nghiệm với vi khuẩn gram dương (S aureus) Ở đây, chúng tôi tiến hành đánh giá khả năng kháng khuẩn thông qua 3 phương pháp là đếm khuẩn, đo vòng tròn khuếch tán, và đo mật độ quang (OD) tại 600 nm theo thời gian Kết quả cho thấy màng PVA/CS/GO/Ag

thể hiện khả năng kháng khuẩn vượt trội đến từ hiệu ứng hợp lực khi kết hợp 3 thành

phần CS, GO, và hat nano Ag

Đối với ứng dụng bảo quản trái cây, chúng tôi chọn trái sơ ri một loại trái giàu dinh

dưỡng để bảo quản Màu sắc của trái cây được ghi nhận theo thời gian Kết quả cho thấy màng PVA/CS/GO/Ag thê hiện khả năng làm chậm chín và ngăn ngừa vi khuẩn nắm mốc tấn công tốt hơn màng thương mại và màng PVA/CS

Các kết quả thu được chứng minh tiềm năng to lớn của màng bọc PVA tích hợp vật liệu nanocomposite CS/GO/Ag trong ứng dụng bảo quản thực phẩm

LỜI CÁM ƠN

Lời nói đầu tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến với các thầy cô trong

khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật

Thành phố Hồ Chí Minh đã luôn tạo điều kiện tốt nhất về cơ sở vat chat và thiết bị

dụng cụ để giúp tôi hoàn thành bài khóa luận tốt nghiệp này

Đặc biệt, tôi xin cám ơn cô Trần Thị Nhung, người đã đồng hành với tôi và luôn

tận tình hướng dẫn, hỗ trợ về kiến thức lẫn tinh thần giúp tôi vượt qua những năm tháng áp lực khi thực hiện khóa luận tốt nghiệp Được thực hiện khóa luận dưới sự giám sát và hướng dẫn nhiệt tình của cô là sự vinh dự lớn nhất trong đời sinh viên của tôi

Và không thể không cám ơn cô Nguyễn Thị Mỹ Lệ - quản lý phòng thí nghiệm, người đã hỗ trợ và cung cấp dụng cụ cũng như hóa chất cần thiết để quá trình thực

hiện khóa luận được diễn ra\ suôn sẻ

Cuối cùng, tôi cũng xin cám ơn các bạn sinh viên K20 ngành Công nghệ Kỹ

thuật Hóa học nói chung và đặc biệt là các bạn sinh viên cùng làm khóa luận với cô

Nhung đã luôn đồng hành, giúp đỡ lẫn nhau khi cần thiết

li

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng toàn bộ các kết quả của quá trình thực nghiệm là hoàn toàn trung thực Kết quả thu được trong bài khóa luận tốt nghiệp là quá trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của cô Trần Thị Nhung Thêm vào đó, các nội dung giải thích,

bàn luận và nguồn thông tin phục vụ cho nghiên cứu đều đã được tôi trích dẫn nguồn tài

liệu tham khảo đầy đủ và chính xác

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hoàng Bảo Khanh

1H

MỤC LỤC

TOM TAT KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP 2: 2© + E£+E£+EE£EEE+EE+EEEEESEEerErke i

THÔI GGÀNNMIM(ỦNxiu udNtávssesnasasasdidiuollniolBlSLSssraasisinnsdeuluvHENNEnasoaaduBllrrseeskeeseasrl ii LOI CAM DOAN eeesessssssssssssssssnsseeesecessesssssnnisieseeeessssssnnnsnieeseeeesesssssnnmntiteeeeeesssssaneny iii

MÙG D[ be: 2n ss6sesevsts B020 BC LAO ESSEYSS00955181401018341581510381104630935131882361880 85 iv

DANH MUC BANG 2 ccsessssesssssssessseesssssssecssecssesssesssusssesssnscseeessecssessseessusssusessessnesssesssess ix DANH MỤC TỪ VIẾT TẮTT 2-©22222E+22E+E22EE12221122231221111221117713271122112711 xe x

MỖI ĐẦU secesarsvoscessisececeacevesopsssovevessssvvecessenstavessectoeasosevnvue sys vcocsesneuvayvaveeesosoovesuuunseeents 1

[9?19/9))/680619)/€19)07)007 7 3‹.—.,H HHĂHH , 3 1.1 Tổng quan về màng polymer phân hủy sinh học -2z+cse¿ 3 1.1.1 Tình hình nghiên cứu về màng polymer phân hủy sinh học 3 1.1.2 Tính chất của màng polymer phân hủy sinh học - 2 4 1.1.3 Ứng dụng chung của màng polymer phân hủy sinh học .- - 5 1.2 Téng quan vé Graphene oxide (GO) sscssssscsssssssssessssecssseccsssccsssccessecsssecessecceseees 5 1.3 Tổng quan về vật liệu nano kim lodi cssccssssssssssseessssssescssseesssssscscssseeecssseseessees 6

1.3.1 Giới thiệu về vật liệu nano kim loại 2 22©z©:++2ze+zzxvzrxezrrecrx 6 1.3.2 Tính chất của vật liệu nano kim loại 2: 2¿22++z+2++z+2Exz+zrxzzrrsee 6

1.3.3 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano kim loại -. -:-+ 7

1.3.4 Ứng dụng của vật liệu nano kim lOại 5+ 5+ ++x>+£+e+ezsxzezexzerexsexes 9

1.4 Gidi thiéu vé vi khudn Staphylococcus aureus -: -cz©c+zz+csscze- 9 1.4.1 Téng quan vé vi khuan S.aureus c csscssssssesssosseessssseessssseeseesseeseesseeeessseesseens 9 1.4.2 Các phương pháp diệt khuẩn S.aureus - 2 +z+22++tsszz+cxs 10

Bà on II

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiẾt bị ỏ.- 5 SG se 2E E1 E11111011 1121111111111 1E re 12

zãIIJIsk: tui TA cố ẻẽ 12

2/12.IDHHE/GM:cá6uxcsneiesiiiesriaeodaislllbiirevsstadgekssssssiissatssGiiSLDLAvssssikG184845190088680 900 12

2.1.3 Thiết bị - 5c c 2k CS xEE111112111111111111 1111.1111111 11 11 1111111 111 1111111 12 2.2 Quy trình tổng hợp ¿- 2s ©2+222122712221102112111211 2112111111211 ee 14

2.2.1 Tổng hợp hạt nano Ag -2-2++222+22++2EEx+vEEEErEEExrerrrrerrkrrrrrrrrree 14 22.2 Tạo:mảng polymer:phân hủy: sinh HỌG: ::::s -232656565652565566610138388651002 8668 15 2.3 Các phương pháp khảo sát đặc tính của mảng : s ‹s55s2525225550605662256255652 16 2.3.1 Phương pháp đò:độ trong và lộ G0 ssci2ESA618112128538101216 10682505 16

2.3.2 Phương pháp đo độ trương và độ hòa tan trong nước . - - 16

2.3.3: Phương:phấp đö'c0 tÍHHs-:ssszzsssz2ns22656656120256601256505013130201504838363630310408808588368 17 2.3.4 Phương pháp đo độ truyền qua hơi nước -. ¿-+z+z22+sz+css 18 2.3.5 Phương pháp đo khả năng bắt gốc tự do

2.4 Các phương pháp khảo sát khả năng kháng khuẩn của màng .- 18 2.4.1 Phương pháp trải:IĨ3sssccceiseennbennEDEiE010111016154131644515401160416690156486063030u888 19 2.4.2 Phương pháp đo vòng tròn khuếch tán -¿:©c¿+22vsezvczsccezee 20 2.4.3 Phương pháp đo đường cong sinh trưởng - + c+c+s+esszsrerseexexs 21 2.5 Phương pháp khảo sát khả năng bảo quản trái cây - -+5«5+++c++ 21 2:6: Các phương Pháp phần!HÍGHI:s:sezsszsoassnngikititittidtttsttitetttlstiBGA4EEEG3G 03808838306 21

2.6.1 Phương pháp phỏ hấp thụ tử ngoại khả kiến (UV — VIS) 21

2.6.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM) -2 -2zc5+ 22 2.6.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) -. - 22 2.6.4 Phương pháp quang phổ nhiễu xạ tia X (XD) . -ss 22

CHUONG 3: KET QUẢ VÀ BÀN LUẬN ¿-cccccttrrrriirrrrrrrrrrrrrirree 23

3.1 Kết quả các phương pháp phân tích hiện đại 2- 2 z22z22zxz+cszee 23

3.1.2 Kết quả đo TEM 22-©2+222+222E+tEEEEvEEEEEEEEESEEErrtrkrrrrkrrsrrrrerrrrree 24 3.1.3 Kết quả đo XRD -22-©2222222222EeEEEEEEEEECEEEEESErrrtrkrrrrkrrrrrrrrrrrree 25

3.2 Đặc tính màng polymer phân hủy sinh hỌc - + +++++x+e£+x+ezex+ezexses 25

3.2.2 Độ trương và độ hòa taIn + 5:2 2312x393 £E EEEvnvTtnh gnrnrrưg 29

32.3, Gơ ĐH cicssnsrrsoooriiiiinoinOEESEEGIGSEEESSEGIELGESESER0/000101S0G5TEPE1/0910018H5000ã00388 31 3.2.4 Độ truyén qua hoi MGC .ccccccsseessssssessssssesssssueesssssesessssscsssssessesssessesseesesssveee 33 3.2.5 Kha ning bat g6c on cêếaảäsẻÖi44 34 3.3 Khả năng kháng khuân của màng polymer phân hủy sinh học - 35 3.3.1 Phương pháp trải đĨ:.ssssscceesnssneennii600112116115501058136101040510/04160045501 38 35 3.3.2 Phương pháp đo vòng tròn khuếch tán 2- ¿22 ©2++22xz2EEczrxzzrxee 37 3.3.3 Phương pháp đo đường cong sinh tTưởng - + +5+++s+++e+x+x+ezxzxre 38 3.4 KHhá năng bao quantal GẦY »ccsscnsiciesESS012643063124355151414844846036g61613948g80090903686 39

1.424800872911/20.415)1001(6)217 SẼ 41 TẠI LIỆU THAM KHẢO bass sasdiiiisoionn01208010 060 án cg 00002 củ0 43

VI

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Vật liệu Graphene OXIde ¿+ S232 StS+*+ESEEEEEEEErkrkrrrkrkrrkrkrrkreree 5

Hình 1.2: Cấu tạo vi khuẩn Staphylococcus aureus .cscccssssesssesssseessssessssecssseecesecsssecs 10

Hình 2.1: Sơ đồ quy trình tổng hợp hạt nano bạc AgNPs cccccccscce+ 14 Hình 2.2: Sơ đồ quy trình tạo màng polymer phân hủy sinh học - 15

Hình 3.1: Ảnh chụp SEM của các mẫu màng polymer phân hủy sinh học 23

Hình 3.2: Ảnh chụp TEM của hạt nano bạc ở các tỉ lệ CS/GO khác nhau khi cố định

Hậm lượn 0025 AV trnggtdabiDt000CSGSEEMGUREGGDSITSDRUGDISSREIEGIIGIEIRGISESSESHĐAđA0R 24

Hình 3.3: Phổ XRD của vật liệu (a) GO ban đầu và (b) hỗn hợp vật ligu Ag — GO (c) hỗn hợp vật liệu PVA/CS/GO/Ag — 0.025g ©22- 2222222212212 erxeee 25

Hình 3.4: Độ truyền qua của các mẫu màng (a) các mẫu màng đối chứng; (b) các mẫu

màng có hàm lượng bạc khác nhau khi cố định tỉ lệ CS/GO = 5:1 và tỉ lệ CS/GO khác

nhau khi cố định hàm lượng 0.025g Ag ¿-2£©+22++++++etz+evtrxererxrrrrre 26

Hình 3.5: Độ trong và độ đục của các mẫu màng: (a) các mẫu màng đối chứng; (b) các mẫu màng có hàm lượng bạc khác nhau khi cố định tỉ lệ CS/GO = 5:1; (c) các mẫu màng

có tỉ lệ CS/GO khác nhau khi có định hàm lượng 0.025g Ag - -: -c 28

Hình 3.6: Độ trương và độ hòa tan của cdc mau mang: (a) các mẫu màng đối chứng: (b) các mẫu màng có hàm lượng bạc khác nhau khi cố định tỉ lệ CS/GO = 5:1; (c) các mẫu

màng có tỉ lệ CS/GO khác nhau khi cố định hàm lượng 0.025g Ag - 30

Hình 3.7: Độ bền kéo và độ giãn dài của các mẫu màng: (a) các mẫu màng đối chứng; (b) các mẫu màng có hàm lượng bạc khác nhau khi cố định tỉ lệ CS/GO = 5:1; (c) các

mẫu màng có tỉ lệ CS/GO khác nhau khi có định hàm lượng 0.025g Ag 32

Hình 3.8: Tốc độ truyền qua hơi nước của các mẫu màng: (a) các mẫu màng đối chứng;

(b) các mẫu màng có hàm lượng bạc khác nhau khi cô định tỉ lệ CS/GO = 5:1; (c) các mẫu màng có tỉ lệ CS/GO khác nhau khi có định hàm lượng 0.025g Ag 33

Vii

Hình 3.9: Khả năng bắt gốc tự do của các mẫu màng: (a) các mẫu màng đối chứng: (b)

các mẫu màng có hàm lượng bạc khác nhau khi cố định tỉ lệ CS/GO = 5:1; (c) các mẫu

màng có tỉ lệ CS/GO khác nhau khi cố định hàm lượng 0.025g Ag - 34

Hình 3.10: Ảnh chụp đĩa khuẩn S.aureus khi tiếp xúc vật liệu PVA/CS/GOƠO/Ag- 0.025g

ở các nồng độ khác nhau ¿-+++£©2E+++22EE+E222221122221112271111222112221211 221 Xe 35 Hình 3.11: Hình chụp hình tròn kháng khuẩn của các mẫu dung dịch tạo màng 37 Hình 3.12: Những thay đổi về đường cong sinh trưởng của vi khuẩn S.aureus dưới tác dung cua mang PVA/CS/Ag — 0.025g va mang PVA/CS/GO/Ag - 0.025g 38

Hình 3.13: Hình chụp của trái sơ ri khi được bọc bằng các mẫu màng khác nhau qua 6

vi

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1: Độ dày của các mẫu màng 2-22 2+<©x£+EE+EEtEEEEEEerkEerxerkrrrerrvee 26 Bảng 3.2: Số lượng vi khuẩn trong mỗi đĩa và hiệu suất kháng khuẩn ở các nồng độ khác THNỤ| 2 s6s25252556225625550373890640396536195093064880999518E5385TSH19000/939604011306EG2154 3558580896 00300G01G04000000000g080 36 Bảng 3.3: Hiệu suất kháng khuẩn dùng độ giảm vi sinh theo logo - - 36 Bảng 3.4: Đường kính vòng tròn khuếch tán của các dung dịch màng 38

Bảng 3.5: Độ mất khối lượng của trái sơ ri khi được bọc bằng các mẫu màng khác nhau B618 ND i08 ekianesisieieiaial DA boosarssesososerasso TU ÔNG Loa ngg2 co ga gogHhte gi 39

ix

DANH MUC TU VIET TAT

GO Graphene oxide rGO Graphene oxide bị khử

CS Chitosan PVA Poly (vinylalcohol)

TEM Kinh hién vi điện tử truyền qua

UV-Vis Quang phô hấp thu tử ngoại khả kiến

liệu dé sản xuất bao bì chủ yếu là các polymer có nguồn gốc từ dầu mỏ như: poly ester,

poly propylene, có đặc tính tốt mà giá thành lại thấp Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất

chính là gây ra những tác động tiêu cực đến với hệ sinh thái [1] Với sự gia tăng không kiểm soát của chúng, hay rác thải nhựa, đang trở thành một trong những vấn đề nghiêm trọng trên toàn cầu, gây ra những tác động tiêu cực đối với môi trường, động vật, và cả

sức khỏe con người Ước tính đến năm 2024, mỗi năm thế giới có tới 300 triệu tấn rác

thải nhựa bị thải ra môi trường, trong đó, Việt Nam trung bình mỗi năm thải ra khoảng 3,2 triệu tấn rác thải nhựa, trong đó có nhiều hơn 30 tỷ túi nylon [2] Tính chất không phân hủy của nhựa khiến cho chúng tồn tại hàng trăm năm trong tự nhiên, gây ô nhiễm

môi trường và đe dọa đa dạng sinh học

Không thể không kể đến tác hại của rác thải nhựa gây cho môi trường biên nói

chung và hàng triệu loài sinh vật biển nói riêng, đang chịu cảnh đe dọa từ lượng lớn rác

thải nhựa được thải ra hàng ngày [3] Sinh vật dưới biển, từ cá nhỏ đến các loài khổng

lồ như cá voi, cá heo, đều bị ảnh hưởng bởi rác thải nhựa Chúng ăn nhằm những mảnh

nhựa nhỏ, những túi rác nylon dẫn đến tình trạng ngộ độc và tử vong Tình trạng này

không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe của sinh vật biển mà còn lan rộng đến con người khi

chúng ta tiêu thụ chúng

Do đó, để giải quyết vấn đề thiết yếu này, xu hướng hiện nay đang tập trung vào

phát triển vật liệu màng bọc thực phẩm xanh, sạch, thân thiện với môi trường và đặc biệt

là có khả năng phân hủy sinh học

Nhiều loại polymer tự nhiên có khả năng phân hủy sinh học và không độc hại giúp

giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường đã được sản xuất đề thay thế polymer

tổng hợp từ dầu mỏ như carboxymethyl cellulose (CMC) [4], chitosan (CS) [5], tỉnh bột

[6], [7], [8], gelatin, Ngoài ra, để màng phân hủy sinh học trở thành một vật liệu tiềm

năng mang lại nhiều tính năng vượt trội hơn so màng bọc truyền thống thì việc tích hợp

thêm vật liệu nano cũng đã được nghiên cứu nhằm tăng khả năng phân hủy sinh học,

khả năng kháng khuẩn và khả năng bảo quản trái cây, giữ được độ tươi mới trong một

thời gian dài [9], [10], [11]

Nhận thấy tầm quan trọng của việc sử dụng màng bọc có khả năng phân hủy sinh học và mong muốn đóng góp vào vấn đề trên, trong nghiên cứu này em sẽ thực hiện tổng hợp và khảo sát tính chất màng polymer phân hủy sinh học tích hợp vật liệu nano bạc và graphene oxide (GO) cho ứng dụng bao bì thực phẩm Với nguyên liệu được lựa chọn là một polymer tổng hợp, poly (vinyl alcohol) - PVA, không độc hại và có khả năng tạo màng và khả năng phân hủy sinh học đồng thời cũng có giá thành tương đối rẻ Đồng thời kết hợp với Chitosan, một polymer tự nhiên được tìm thấy nhiều trong vỏ của

các loài giáp xác như tôm, cua, Là một polisaccarit cơ bản, cũng có khả năng tạo

màng và khả năng kháng khuẩn tốt Khi trộn với nhau giúp cải thiện dang ké độ bền và

độ giãn dài khi đứng riêng lẻ mỗi chất GO cũng được bồ sung vào màng nhằm tăng tính

ưa nước, cải thiện thêm độ bền cơ lý do có phản ứng tạo liên kết ngang giữa nhóm amino của chitosan và nhóm epoxy của GO [12], [13] Cuối cùng là sự kết hợp hạt nano bạc giúp gia tăng tính kháng khuẩn mạnh mẽ so với tính kháng khuan cua chitosan tinh chat Với đề tài này, hứa hẹn sẽ mang lại nhiều tiềm năng trong nhiều lĩnh vực, không chỉ thay thế màng bọc nhựa khó phân hủy như hiện nay, mà còn được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau trong cuộc sông [14]

CHUONG 1: TONG QUAN

1.1 Téng quan vé mang polymer phan hay sinh hgc

1.1.1 Tình hình nghiên cứu về màng polymer phân hủy sinh học

Trong bối cảnh tình hình hiện nay, tác hại của rác thải nhựa gây cho môi trường biển nói chung và hàng triệu loài sinh vật biển nói riêng, đang chịu cảnh đe dọa từ lượng

lớn rác thải nhựa được thải ra hàng ngày Sinh vật dưới biển, từ cá nhỏ đến các loài

không lồ như cá voi, cá heo, đều bị ảnh hưởng bởi rác thải nhựa Chúng ăn nhằm những

mảnh nhựa nhỏ, những túi rác nylon dẫn đến tình trạng ngộ độc và tử vong Tình trạng này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe của sinh vật biển mà còn lan rộng đến con người

khi chúng ta tiêu thụ chúng Do đó việc nghiên cứu về màng polymer phân hủy sinh học đang trở thành xu hướng và là một lĩnh vực nghiên cứu ngày càng quan trọng thu hút sự

quan tâm của đông đảo nhà khoa học, kỹ sư và doanh nghiệp trên toàn thế giới

Các polymer thường dùng đề chế tạo màng polymer phân hủy sinh học bao gồm

hai loại chính: polymer tự nhiên (chitosan, cellulose, tinh bột, pectin, gelatin, ) và

polymer tổng hợp có khả năng phân hủy sinh học (polylactic acid, polycaprolactone, polyvinyl alcohol, ) Mỗi loại polymer này có những đặc tính và ứng dụng riêng biệt, nhưng khi kết hợp với nhau sẽ góp phần vào việc tạo ra màng polymer phân hủy sinh

học với đặc tính cải thiện những hạn chế về độ bền, độ kháng khuẩn, Ngoài Ta, VIỆC

kết hợp này vẫn đảm bảo được khả năng phân hủy sinh học và tính an toàn cho người

sử dụng Một số nghiên cứu trên thế giới đạt được nhiều thành tựu quan trọng và đáng chú ý trong những năm gần đây như nghiên ciru phat trién mang polymer tir cellulose vi tinh thé kết hợp citric acid của Đại học Lund, Thụy Điển mở ra tiềm năng không chỉ

phân hủy sinh học mà còn tính kháng khuẩn và khả năng bảo vệ chống tia UV [4], [15],

[16]; nghiên cứu màng polymer tỉnh bột của Đại học Queensland, Úc nhằm phát triển một loại màng polymer kết hợp tỉnh bột với glycerol lam chat dẻo hóa đem lại khả năng phân hủy hoàn toàn trong vài tuần khi chôn trong dat [17], [18]; Ngoai ra, ở Việt Nam, nghiên cứu về màng polymer phân hủy sinh học cũng đạt được nhiều tiến bộ đáng kể, nhờ vào sự nỗ lực của các viện khoa học và các trường đại học [19], [20], [21], [22], [23] Song song với đó, chính phủ Việt Nam đã có những chính sách và chương trình

hỗ trợ cho công trình nghiên cứu nhằm thúc đây sự phát triển của công nghệ xanh, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và khuyến khích sử dụng các sản phẩm thân thiện với môi

trường [24]

Trong đó, sự kết hợp giữa chitosan và polyvinyl alcohol lần lượt là hai loại polymer

tự nhiên và tổng hợp được sử dụng rộng rãi do tính tương thích sinh học cao, mang lại

nhiều ưu điểm nổi bật đồng thời mở rộng phạm vi ứng dụng và đảm bảo tính thân thiện với môi trường

1.1.2 Tính chất của màng polymer phân hủy sinh học

Đa số các màng polymer phân hủy sinh học đều có nguồn gốc từ polymer sinh học, bao gồm các vật liệu như polylactic acid (PLA), polyhydroxyalkanoates (PHA), polycaprolactone (PCL), tinh bét, cellulose va chitosan Vì được chiết xuất từ các nguồn

tự nhiên như ngô, khoai sắn, vỏ tôm và các loại cây trồng khác nên các polymer này có khả năng phân hủy sinh học, nghĩa là chúng có thể bị vi khuẩn và vi sinh vật trong môi

trường tự nhiên phân hủy thành các chất đơn giản như nước, carbon dioxide và mùn

Điều này giúp các màng polymer phân hủy sinh học thân thiện với môi trường và an toàn cho người sử dụng, vì chúng không gây ra ô nhiễm nhựa và không chứa các hóa

chất độc hại có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con nguoi

Tuy nhiên, mặc dù có nhiều ưu điểm về mặt môi trường và an toàn, các màng polymer phân hủy sinh học lại gặp phải một số hạn chế khi so sánh với các loại polymer

từ nhựa tông hợp truyền thống Cụ thể, do được làm từ các polymer tự nhiên, các màng

này thường có độ bền cơ học kém hơn, bao gồm độ bền kéo và độ dai, làm cho chúng

dễ bị rách và hỏng hóc trong quá trình sử dụng Độ bền nhiệt của các màng polymer sinh học cũng chưa cao, khiến chúng dễ bị biến dạng hoặc mắt tính năng khi tiếp xúc với nhiệt độ cao Khả năng chống hút âm của các màng này còn hạn chế, điều này làm cho chúng dễ bị thấm nước và giảm tuổi thọ trong môi trường âm ướt Ngoài ra, khả năng kháng khuẩn của các màng polymer sinh học thường không mạnh mẽ, làm hạn chế khả năng ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực đòi hỏi tính kháng khuẩn cao như bao

bì thực phẩm và y tế

Vì những lý do trên, việc tích hợp hai loại polymer tự nhiên và tổng hợp lại với nhau nhằm đem lại sự cải thiện đáng kể tính chất, đồng thời mang đến ứng dụng tiềm năng của polymer phân hủy sinh học Bên cạnh đó, tích hợp công nghệ nano cũng được

áp dụng, chúng không chỉ giúp cải thiện mà còn tăng cường một cách mạnh mẽ tính

kháng khuẩn, độ bén, của màng Các vật liệu nano như các kim loại và oxit kim loại,

vật liệu gốc carbon như GO, CQD, thường được thêm vào đề tăng cường hoạt tính kháng khuẩn của màng polymer

1.1.3 Ứng dụng chung của màng polymer phân hủy sinh học

Màng polymer phân hủy sinh học đang ngày cảng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ vào khả năng phân hủy tự nhiên và giảm thiểu tác động đến môi trường Các ứng dụng phô biến bao gồm bao bì thực phẩm, túi mua sắm, vật liệu đóng gói, các sản phẩm y tế, màng lọc, Trong ngành nông nghiệp, màng polymer phân hủy

sinh học được sử dụng làm màng phủ đất để bảo vệ cây trồng và giảm thiểu sự bay hơi

nước Ngoài ra, chúng còn được ứng dụng trong công nghệ y tế như các loại màng băng vết thương, màng phẫu thuật và các thiết bị y sinh khác nhờ tính tương thích sinh học

cao và khả năng phân hủy an toàn trong cơ thể Việc sử dụng màng polymer phân hủy sinh học góp phần quan trọng vào việc giảm thiểu rác thải nhựa và bảo vệ môi trường

1.2 Téng quan vé Graphene oxide (GO)

Graphene oxide (GO) là một dạng biến thé của vật liệu graphene, cấu tạo từ 1 hoặc

một vài lớp carbon xếp theo dạng lưới tô ong Graphene oxide khác với graphene bởi vì

nó chứa các nhóm chức chứa oxy như hydroxyl, epoxy và carbonxylic trên bề mặt Do

có sự hiện diện của các nhóm chức chứa oxy nên GO dễ dàng tương tác với các polymer khác thông qua các lực liên kết liên phân tử Hình 1.1 minh họa cho vật liệu [25], [26]

Có nhiều phương pháp để tổng hợp GO, chủ yếu là bốn phương pháp nổi bật là

phương pháp Hummer, phương pháp Staudemaler, phương pháp Brodie và phương pháp Hummer cải tiễn Các phương pháp này đều là các phương pháp oxy hóa, trong đó các nhóm chức chứa oxy khác nhau được tạo ra trên các cạnh và bề mặt của graphene tạo ra tính ưa nước cho GO [27], [28]

Graphen oxide được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực như làm vật liệu gốc tổng hợp graphene, cảm biến, phim dẫn điện, xúc tác chuyên đổi khí gây ô nhiễm trong quá trình xử lý công nghiệp, hấp phụ các khí độc như CO›, amoniac, hoặc hấp phụ kim loại

nặng cho ứng dụng lọc nước Bên cạnh đó, chính vì cấu trúc các tắm GO mỏng, có các cạnh sắc dễ gây tỏn thương cho màng tế bào của các loại vi khuẩn, phá vỡ tính toàn vẹn

và làm mắt khả năng phát triển sống sót của vi khuân nên GO nổi bật với khả năng

kháng khuẩn [29], [30]

1.3 Tống quan về vật liệu nano kim loại

1.3.1 Giới thiệu về vật liệu nano kim loại

Vật liệu nano kim loại là những vật liệu kim loại có kích thước siêu nhỏ, nằm trong khoảng | — 100 nanomet, mang lại các đặc tính độc đáo khác biệt so với vật liệu ở kích thước lớn hơn bao gồm khả năng dẫn điện, dẫn nhiệt, và từ tính vượt trội, Cấu trúc và kích thước của các hạt nano kim loại có thể được điều chỉnh một cách chính xác trong

quá trình tông hợp, cho phép kiểm soát các tinh chất mong muốn Những đặc điểm này

làm cho vật liệu nano kim loại trở thành đối tượng nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực khoa học vật liệu và công nghệ nano

1.3.2 Tính chất của vật liệu nano kim loại

Hiệu ứng bề mặt

Hiệu ứng bề mặt trở nên quan trọng khi tỷ lệ số lượng nguyên tử bề mặt so với số

lượng nguyên tử bên trong hạt tăng lên đáng kể Một số đặc tính vật lý của toàn bộ hạt nano bị ảnh hưởng mạnh mẽ khi năng lượng cục bộ được sinh ra bởi các nguyên tử trên

bề mặt có các liên kết chưa bão hòa Khi đó, năng lượng tự do cao dẫn đến hoạt tính xúc tác cao hơn, làm cho các hạt nano kim loại đem lại tính ưu việt đối với ứng dụng xúc

tác Bên cạnh đó, do tỷ lệ nguyên tử bề mặt cao mang đến sự khác biệt rõ rệt về độ bền

va độ cứng của vật liệu nano [3I], [32], [33]

Nghiên cứu hiện đại về hiệu ứng bề mặt của vật liệu nano kim loại tập trung vào việc tối ưu hóa hoạt tính xúc tác và thiết kế bề mặt tùy chỉnh để tạo ra các vật liệu với

tinh chất độc đáo Các ứng dụng trong y học, như hệ thống dẫn thuốc và công nghệ chắn đoán, cùng với các giải pháp xử lý môi trường, đang được phát triển mạnh mẽ Xu hướng này không chỉ mở rộng hiểu biết cơ bản mà còn thúc đầy sự phát triển của nhiều công nghệ tiên tiến và ứng dụng thực tiễn

Hiệu ứng kích thước

Hiệu ứng kích thước của vật liệu nano kim loại liên quan đến sự thay đổi kích thước của chúng giảm dần đến kích thước nano, các tính chất vật lý và hóa học thay đổi

đáng kề so với vật liệu ở dạng khối Các tính chất này bao gồm tính chất điện tử, quang

học, nhiệt động lực học, làm cho vật liệu nano trở thành chủ đề hấp dẫn trong nhiều

lĩnh vực [31], [32]

Việc nghiên cứu, tìm hiểu sự ảnh hưởng của kích thước và hình dạng đến các tính

chât vật liệu đã thu hút đông đảo giới khoa học, kỹ sư trên toàn thế giới do sự tiến bộ

của vật liệu này có thể mang nhiều đột phá công nghệ tiên tiến và cải thiện chất lượng

cuộc sống

Hiệu ứng cộng hưởng b mặt

Hiệu ứng cộng hưởng bề mặt plasmon là hiện tượng dao động tập thê electron bề

mặt dưới tác động của ánh sáng Khi kích thước hạt nhỏ hơn bước sóng của tia tới, hiện

tượng cộng hưởng plasmon bề mặt trở nên chiếm ưu thế và kiểm soát các đặc tính quang học của vật liệu nano Điều này dẫn đến sự tập trung mạnh mẽ của điện từ trường ở bề mặt của các hạt nano, tạo ra các đặc tính quang học độc đáo mà vật liệu khối không thể

1.3.3 Các phương pháp tông hợp vật liệu nano kim loại

Công nghệ chế tạo vật liệu nano từ hai nhóm phương pháp chính: phương pháp từ trên — xuống và phương pháo từ dưới — lên Nguyên liệu ban dau để tổng hợp hạt nano chính là sự khác biệt chính giữa hai phương pháp

1.3.3.1 Phương pháp từ trên - xuống

Trong phương pháp này, vật liệu khối ở kích thước hạt thô được chuyên đổi thành

cỡ hạt nano bằng cách sử dụng kỹ thuật nghiền Trong quá trình nghiền, những viên bi

được làm từ các vật liệu rất cứng được trộn lẫn với vật liệu ở dạng bột Máy nghiền được

sử dụng trong phương pháp này có thể là nghiền rung, nghiền lắc, nghiền quay Phương pháp nghiền được xem là một phương pháp đơn giản và khá hiệu quả tuy nhiên một hạn chế của các hạt nano trong phương pháp nghiền là năng lượng bề mặt của chúng tăng lên, điều này làm cho sự kết tụ của các hạt cũng tăng theo Ngoài phương pháp nghiền, hiện nay người ta còn sử dụng phương pháp biến dạng (kỹ thuật tạo ra sự biến dạng cực lớn mà không làm phá hủy vật liệu) và phương pháp quang khắc đề tạo ra các hạt có cầu trúc nano [37]

1.3.3.2 Phương pháp từ dưới — lên

Phương pháp 'từ dưới lên' tạo ra vật liệu nano từ các nguyên tử hoặc ion, nổi bật

với tính linh hoạt và chất lượng cao của sản phẩm cuối cùng Đây là phương pháp chính được sử dụng đề chế tạo vật liệu nano trong nông nghiệp, bao gồm các kỹ thuật vật lý,

hóa học, hoặc kết hợp cả hai:

Phương pháp vật lý

Vật liệu nano được tạo ra từ phương pháp vật lý có thê xuất phát từ các nguyên tử hoặc thông qua quá trình chuyên pha Các phương pháp vật lý như bay hơi nhiệt (đốt,

phóng xạ, hồ quang điện) tạo ra các nguyên tử, sau đó chúng hình thành vật liệu nano

Trong phương pháp chuyền pha, vật liệu được nung nóng rồi làm nguội nhanh dé thu

được trạng thái vô định hình, hoặc tiếp tục xử lý nhiệt để chuyên từ pha vô định hình

sang pha tinh thể (phương pháp làm nguội nhanh) [38]

Phương pháp hóa học

Vật liệu nano được tạo ra từ các ion thông qua phương pháp hóa học thường mang

nhiều đặc tính đa dạng, bởi kỹ thuật chế tạo phải được điều chỉnh phù hợp với từng loại

vật liệu khác nhau Do đó, các phương pháp hóa học tạo ra vật liệu nano có thể được chia thành hai loại chính: hình thành vật liệu nano từ pha khí (như khử hóa học, nhiệt

phân, ) và từ pha lỏng (như kết tủa, sol-gel, ) Những phương pháp này có thé tạo ra các hạt nano, day nano, éng nano, mang nano, va bot nano [38]

Phương pháp kết hop

Các phương pháp tạo ra vật liệu nano dựa trên sự kết hợp giữa nguyên lý vật lý và hóa học, như điện phân, ngưng tụ từ pha khí, hoặc kết tủa được hỗ trợ bởi sóng vi ba

hoặc sóng siêu âm Những phương pháp này có thể được áp dụng đề sản xuất các hạt

nano, ống nano, màng nano, bột nano và dây nano [38].

Ở các nước đang phát triển, việc đầu tư vào trang thiết bị vật lý đắt đỏ thường gặp nhiều khó khăn, do đó, các nhà khoa học tại đây thường ưu tiên sử dụng các phương

pháp hóa học 'từ dưới lên' để chế tạo vật liệu nano

1.3.4 Ứng dụng của vật liệu nano kim loại

Vật liệu nano kim loại đã mở ra nhiều ứng dụng đột phá trong các lĩnh vực khoa

học và công nghệ nhờ vào kích thước siêu nhỏ và các tính chất độc đáo của chúng [39],

[40] Ví dụ, hạt nano vàng (Au NPs) được sử dụng rộng rãi trong y học, đặc biệt là trong

chân đoán hình ảnh và điều trị ung thư, nhờ khả năng tập trung vào khối u và tương tác tot voi tia X [41], [42], [43], [44], [45] Nano kém (ZnO NPs) kh6ng chỉ có tính năng kháng khuẩn mạnh mà còn được ứng dụng trong sản xuất mỹ phẩm và kem chống nắng [46] Nano đồng (Cu NPs) được dùng trong mực in dẫn điện và các thiết bị điện tử mềm dẻo, mang lại khả năng dẫn điện vượt trội và tính linh hoạt cao [47] Nano sắt (Fe NPs)

đóng vai trò quan trọng trong lọc nước, giúp loại bỏ các chất ô nhiễm như kim loại nặng

và hợp chất hữu cơ độc hại Trong số đó, hạt nano bạc (Ag NPs) néi bat lên nhờ vào khả năng kháng khuẩn mạnh mẽ và đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt

là trong bảo quản thực phẩm [10], [48]

Nano bạc có khả năng tiêu diệt và ức chế sự phát triển của một loạt các vi khuẩn,

vi rút và nắm mốc, làm cho nó trở thành một lựa chọn lý tưởng trong việc bảo vệ thực

phẩm khỏi sự hư hỏng Khi được tích hợp vào màng polymer phân hủy sinh học, nano bạc không chỉ tăng cường tính năng kháng khuẩn mà còn cải thiện độ bền cơ học của màng, làm cho nó trở nên bền vững và dẻo dai hơn Sự kết hợp này giúp kéo dài thời gian bảo quản thực phâm, giữ cho thực phẩm luôn tươi ngon và an toàn cho người tiêu

dùng Ngoài ra, màng polymer phân hủy sinh học chứa nano bạc còn thân thiện với môi

trường, giảm thiêu rác thải nhựa và góp phần bảo vệ hành tỉnh Các nghiên cứu và phát triển tiếp tục tối ưu hóa quy trình sản xuất và ứng dụng của nano bạc, mở ra nhiều cơ hội mới trong việc bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường sống [10], [49]

1.4, Gidi thiéu vé vi khudn Staphylococcus aureus

1.4.1 Tổng quan về vi khuẩn S.aureus

Vi khuẩn Staphylococcus aureus, thường được viết tắt là S.aureus là một vi khuẩn gram dương, có hình cầu hoặc hình bán cầu, thường sắp xếp thành cụm gắn với nhau giống như chùm nho Vi khuẩn S.aureus chủ yếu sông ở da và niêm mạc của con người, chúng thường không gây bệnh cho ngưởi có hệ miễn dịch khỏe mạnh Tuy nhiên, khi có

cơ hội xâm nhập vào cơ thể qua vết thương, nó có thể gây ra nhiều loại bệnh nặng từ nhiễm trùng da đơn giản đến nhiễm trùng máu và viêm màng não [50], [51]

S.aureus phát triển dễ dàng ở môi trường thông thường và không thể sinh trưởng

ở nhiệt độ thấp Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu được xác định trong khoảng 18 — 40°C, tốt

nhất ở 25°C Khi cấy vào môi trường lỏng sau 5 — 6 giờ đã làm đục nhẹ và 24 giờ làm

đục đều môi trường [52], [53]

Staphylococcus aureus

invasi nvasins ^

Toxins @

®—————Microcapsule

Hình 1.2: Cấu tạo vi khudn Staphylococcus aureus

Nguồn hình tham khảo: Adobe Stock [54]

1.4.2 Các phương pháp diệt khuẩn S.aureus

Các phương pháp diệt khuân Staphylococcus aureus đa dạng và được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau Phương pháp vật lý như nhiệt độ cao và ánh sáng

UV có khả năng tiêu diệt S aureus bang cach phá hủy cấu trúc tế bào và chất đi truyền Trong khi đó, sát trùng hóa học sử dụng các chất như clorua, iodua, cồn etylic (cồn tuyệt đối) và peroxide hydrogen để làm giảm hoặc loại bỏ S.aureus từ các bề mặt và môi trường Ngoài ra, các phương pháp sinh học như sử dụng vi khuẩn khác có khả năng ức chế sự phát triển của S.aureus hoặc str dung enzyme lysozyme dé phá hủy thành tế bao cũng được nghiên cứu và áp dụng hiệu quả trong việc kiểm soát vi khuẩn này Sự kết hợp các phương pháp này thường được áp dụng để đảm bảo tính hiệu qua và sự an toàn trong quá trình điệt khuẩn S.aureus trong các môi trường y tế, công nghiệp và môi trường

sống [55], [56]

10

Ngoài ra, các vật liệu nano kim loại như nano bạc, nano vàng và nano đồng đã được chứng minh có khả năng diệt khuẩn hiệu quả, bao gồm cả Staphylococcus aureus Những hạt nano này có thé tấn công các cấu trúc tế bào của vi khuẩn, làm suy yếu và tiêu diệt chúng thông qua các cơ chế khác nhau như tác động oxy hóa, tác động lên màng

tế bào và giảm thiểu khả năng sinh sản của vi khuẩn Việc sử dụng các vật liệu nano kim

loại như là một phương pháp diệt khuân tiềm năng đang được nghiên cứu rộng rai dé ap

dụng trong y tế, công nghiệp thực phẩm và các ứng dụng môi trường khác Điều này mở

ra triển vọng lớn cho việc phát triển các vật liệu nano có tính chất kháng khuẩn cao và

an toàn cho môi trường [Š7], [58]

1.5 Liên hệ đề tài

Nhận thấy tầm quan trọng của việc sử dụng màng bọc thực phẩm có khả năng phân hủy sinh học và mong muốn tăng cường cơ tính và các tính chất lý/hóa của màng cũng như tích hợp thêm các chức năng kháng khuẩn và bắt gốc tự do vào màng bọc thực phẩm truyền thống, trong nghiên cứu này đã tiền hành thực hiện tông hợp và khảo sát tính chat màng polymer phân hủy sinh học trên nền PVA tích hợp vật liệu nanocomposite CS/GO/Ag cho ứng dụng bảo quản trái cây Với nguyên liệu được lựa chọn là một

polymer tổng hợp, poly vinylalcohol (PVA), không độc hại và có khả năng tạo màng và

khả năng phân hủy sinh học Kết hợp với Chitosan, một polymer tự nhiên được tìm thấy nhiều trong vỏ của các loài giáp xác như tôm, cua, là một polisaccarit cơ bản có khả năng tạo màng và khả năng kháng khuẩn tương đối Khi trộn với nhau giúp tính chất cơ bản của màng được cải thiện một phần so với màng riêng lẻ mỗi chất Ngoài ra, vật liệu nano Graphene oxide (GO) được nghiên cứu bồ sung, tích hợp vào màng nhằm cải thiện

cơ tính và khả năng kháng khuẩn, bắt gốc tự do cho màng Cuối cùng là sự kết hợp hạt

nano bạc, một kim loại phổ biến trong nghiên cứu phát triển màng polymer phân hủy

sinh học bảo vệ môi trường, giúp gia tăng đáng kể tính kháng khuẩn và giúp kép dài thời gian bảo quản trái cây Với mong muốn, khảo sát hàm lượng nano bạc thay đổi với tỉ lệ

CS:GO được giữ nguyên và khảo sát tỉ lệ CS/GO thay đổi với hàm lượng nano bạc được

giữ nguyên Cuối cùng, màng tạo thành sẽ được đánh giá khả năng bảo quản trái cây, cụ thé trai so ri trong nghiên cứu này

11

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Hóa chất, dụng cụ và thiết bị

2.1.1 Hóa chất

Bạc Nitrat (AgNOa, 99.9%), Natri borohydride (NaBH4, 97%) được cung cấp bởi Ajax FineChem (ThermoFisher Scientific Australia Pty Ltd, Scoresby VICTORIA 3179, Australia); Poly (vinyl alcohol) (PVA, (-CH2CHOH-);), Chitosan (C6H11NO4)n dure cung cap boi HIMEDIA (Maharashtra, INDIA); Acid acetic (CH3;COOH, 99.5%),

Glycerol (C3HsO3, 99%), Acid sulfuric (H2SOs, 95 — 98%), Acid hydrochloric (HCI, 36

— 38%), Acid nitric (HNOs, 65 — 68%), Methanol (CH30H, 99.5%) va Peptone duoc

cung cap boi XiLong Scientific Co.,Ltd (Guangdong, China); Nutrient Broth được cung

cap boi HiMedia Laboratories Pvt.Ltd (Nashik, India); Ethanol (CH3CH20H, 99.5%)

được cung cấp bởi Cemaco Việt Nam; vi khuẩn S.aureus được cung cấp bởi phòng Thí nghiệm Vi sinh khoa Công nghệ Hóa học và thực phẩm — Đại học Sư phạm Kỹ thuật

Tp Hồ Chí Minh, Graphen oxide (4mg/mI); trái cây; Agar

2.1.2 Dụng cụ

Trong kì khóa luận tốt nghiệp này, các dụng cụ được sử dụng như: erlen 250ml, erlen 125mL, cá từ, bercher 100 ml, mieropipet 1ml, micropipet 0.1ml, dia petri, gidy

bạc, màng bọc thực phẩm .- Ngoài ra còn có giấy lọc đường kính 6mm (filter paper for

antibiotic testing), que cấy, que trang, Ống eppendorf, túi bóng trong, được sử dụng trong quá trình nuôi cấy vi khuẩn Các dụng cụ bằng thủy tỉnh phục vụ trong quá trình nghiên cứu này đều được rửa kỹ bằng nước cường toan (dung dịch aqua regia) với tỉ lệ HCl: HNO; = 3 : 1, sau đó tráng lại bằng nước cất 2 lần và đê khô trước khi sử dụng

2.1.3 Thiết bị

— _ Cân phân tích 4 số LS 320A Precisa

— Bể rửa siêu âm ELMA (S300H)

— _ Máy khuấy từ IKA C-MAG HS7

— _ Nồi hấp tiệt tring Yamato

— Tủ sấy đối lưu tự nhiên ƯN260

— _ Tủ cấy vi sinh ESCO

— _ Tủ ủ lắc nhiệt LM - 575RD YIHDER

12

Máy lắc rung Vortex VELP ZX4

Máy đêm khuẩn lạc Digital S (4905000) JP SELECTA Máy quang phổ tử ngoại khả kiến UV — VIS UH5300

Máy đo SEM Hitachi Table Microscope, TM4000 Máy đo TEM

Thước đo bề dày SHAHE

13

2.2 Quy trình tổng hợp

2.2.1 Tổng hop hat nano Ag

2.2.1.1 Sơ đồ quy trình tổng hợp hạt nano bạc AgNPs

Hạt nano AgNPs

Hình 2.1: Sơ đỗ quy trình tổng hợp hat nano bac AgNPs 2.2.1.2, Ti huyết mình quy trình tổng hợp hạt nano bạc AgNPs

Các dụng cụ được sử dụng trong quá trình tổng hợp hạt nano bạc AgNPs được rửa sạch bang dung dich aqua regia (3 HCI : 1 HNOs) va tráng nhiều lần qua nước cất 2 lần Đầu tiên, hòa tan một lượng GO 4mg/ml vào bercher chứa nước cất 2 lần, sau đó đem hỗn hợp đánh siêu âm Cho từ từ từng dung dịch chitosan 2% trong dung dịch acid acetic

1% vào và bật khuấy trong vòng 4 giờ Tiếp tục đem siêu âm dé dung dịch phân tán

đồng đều Đặt bercher chứa dung dịch GO/CS khuấy nhẹ ở tốc độ 100 rpm rồi thêm từ

14