Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật hóa học: Tổng hợp hạt nano kẽm oxide từ dịch chiết nha đam cho ứng dụng màng bọc bảo quản thực phẩm: Đồ án tốt nghiệp ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại polymer sinh học khác nhau và PVA là một trong những polymer phân hủy sinh học được tổng hợp từ vinyl acetate, có cơ tính và khả năng tương tíc

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

TONG HOP HAT NANO KEM OXIDE

TU DICH CHIET NHA DAM CHO UNG DUNG MANG BOC

BAO QUAN THUC PHAM

GVHD: TS TRAN THI NHUNG SVTH: PHAM THI TO QUYEN

SKLO1

TP Hồ Chí Minh, tháng 8/2024

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

&9 2

HCMUTE

KHOA LUAN TOT NGHIEP

TONG HOP HAT NANO KEM OXIDE TU DICH

CHIET NHA DAM CHO UNG DUNG MANG BOC

BAO QUAN THUC PHAM

TRƯỜNG DAI HQC SU PHAM KY THUAT THANH PHO HO CHi MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

HCMUTE

KHOA LUAN TOT NGHIEP

TONG HOP HAT NANO KEM OXIDE TU DICH

CHIET NHA DAM CHO UNG DUNG MANG BOC

BAO QUAN THUC PHAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Phạm Thị Tố Quyên

MSSV: 20128146

Nganh: Cong nghé ky thuat hoa hoc

Chuyên ngành: Hóa vô cơ

1.Tên khóa luận: Tổng hợp hạt nano kẽm oxide từ dịch chiết nha đam cho ứng dụng màng bọc

bảo quản thực phẩm

2 Nhiệm vụ của khóa luận: Tổng hợp hạt nano ZnO bằng dịch chiết nha đam tích hợp trên nén PVA/CS dé tao mang nanocomposite

3 Ngày giao nhiệm vụ và khóa luận: 10/9/2023

4 Ngày hoàn thành khóa luan: 5/8/2024

5 Họ tên người hướng dẫn: TS Trần Thị Nhung

6 Nội dung hướng dẫn:

Tổng hợp hạt nano ZnO

Tao mang nanocomposite

Phân tích tinh chất, cấu trúc của hạt nano ZnO

Phân tích cơ tính và tính chất hóa ly cha mang nanocomoposite

Khao sat kha nang khang khuan E.coli

Đánh giá kha nang bao quản trái cây

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 05 tháng 08 năm 2024

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC-THỰC PHẢM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do — Hạnh phúc

PHIEU TONG HOP DIEM KHOA LUAN TOT NGHIỆP

I Thông tin chung

- Hg va tén sinh viên: Phạm Thị Tế Quyên

- MSSV: 20128146 Chuyên ngành: Hóa vô cơ

- Tên để tài: Tổng hợp hạt nano kẽm oxide từ dịch chiết nha đam cho ứng dụng màng bọc bảo quản thực phẩm

- Họ và tên người hướng dẫn chính: Trần Thị Nung

II Kết quã đánh giá

Điểm kết luận của hội đồng:

Tp Hỗ Chí Minh, ngày 13 thang 08 nam 2024

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP, NGÀNH CNKT HÓA HỌC

HỌC KỲ: 2 - NĂM HOC: 2024 , MA MON HQC: GRAT476803

(NGUOI HUONG DAN)

1 Théng tin chung

Họ và tên người hướng dẫn: TS Trần Thị Nhung

Đơn vị công tác: trường đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM

Học hảm, học vị: Tiến sĩ Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học

Họ và tên sinh viên: Phạm Thị Tố Quyên

MSSV: 20128146 Chuyên ngành: Hóa vô cơ

ba tai: ting hợp hạt nano kém oxide tir dich chiét nha dam cho ứng dụng màng bọc bảo quản thực

Sử dụng thuật ngữ chuyên môn: phù hợp

2.2 Mục tiêu và nội dung: tông hợp hạt nano ZnO bằng dịch chiết nha đam tích hợp lên mảng composite

PVA/CS Phân tích cơ tính vả tính chất hóa lý của màng thông qua một số phương pháp phân tích Khảo sát khả năng kháng khuẩn Ecoli và khả năng bảo quản trái cây của màng

2.3 Kết quả đạt được: thành công trong việc tổng hợp ZnO bằng dịch chiết nha dam và chế tạo màn phân hủy sinh học Các kết quả phân tích cơ tính, tính chất của màng thu được đảm bảo tính logic Kết

quả khảo sát tính kháng khuân cho thây hiệu quả khang khuẩn tăng khi hảm lượng hạt nano ZnO tăng

Cuối cùng, màng nanocomposite cho thấy khả năng bảo quản trái cây tương đối tốt trong cả điều kiện

thường và UV

2.4 Ưu điểm của khóa luận: quy trình tổng hợp và phân tích đơn giản, dễ thực hiện phủ hợp với điều điện phòng thí nghiệm Màng nanocomposite tạo thành có độ bền cao, hiệu quả kháng khuẩn tăng khi

tích thêm hạt nano ZnO Nghiên cứu này cho thấy việc tích hợp hạt nano ZnO vao mang phân hủy sinh

học đem lại tiềm năng lớn trong lĩnh vực công nghiệp thực phâm

2.5 Những thiểu sót của khóa luận: do thời gian còn hạn chế nên việc khảo sát khả năng kháng khuẩn của màng đối với trực khuẩn gram dương vẫn chưa được tiên hành.

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

Chăm chỉ,

năng làm việc độc lập tốt, có tố chất nghiên cứu

IV Đề nghị và đánh giá của người hướng dẫn

khả năng tìm đọc và tổng hợp tài liệu tiếng anh tốt, có tỉnh thần trách nhiệm cao trong công việc Khả

+ Đề nghị của người hướng dẫn

Được bảo vệ wí Bỏ sung thêm để được bảo vệ —

Không được bảo vệ r1 Bảo vệ vào đợt khác =

+ Đánh giá của người hướng dẫn:

STT Nội dung đánh giá Điểm tối đa =8

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

Phương pháp thu thập dữ liệu phù hợp, dữ liệu đáng tin

3 Đánh giá được sự thay đôi của phương pháp thí nghiệm 10 AC

đến kết quả nghiên cứu _

KLTN được thực hiện băng các kỹ năng và công cụ phù 5

5 | Ban thuyết minh được trình bảy hoản chỉnh, đây đủ vả 20 4

6 _ | Tính mới vả khả năng ứng dụng của đề tài 10 1Ó

|HỆ thống thí nghiệm được triển khai và thực hiện hoàn 20 19

chỉnh (kế hoạch, thái độ, kỹ năng)

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

PHIÊU ĐÁNH GIÁ KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP, NGÀNH CNKT HÓA HỌC

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

(NGUOI PHAN BIEN)

L Thông tin chung

Họ và tên người phản biện: Nguyễn Vinh Tiến

Đơn vị công tác: trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

Hoc ham, hoc vj: PGS TS Chuyên ngành: Hóa học

Họ và tên sinh viên: Phạm Thị Tế Quyên

MSSV: 20128146 Chuyên ngành: CNKTHH Vô cơ

Tên đề tài: Tổng hợp hạt nano kẽm oxide từ dịch chiết nha đam cho ứng dụng màng bọc

bảo quản thực phâm

Mã số khóa luận: "2 1

Họ và tên người hướng dẫn: TS Trin Thj Nhung

II Nhận xét về khóa luận

2.1 Hình thức:

Tổng số trang:49 ; Số chương: 3 ¡ Số bảng: ; Số hình:

Số tài liệu tham khảo: 60 ; Phần mềm tính toán:

Bố cục của khóa luận tương đổi hợp lý va rõ ràng, với các phần như mở đầu, nội dung chính, và kết

luận Các phân nghiên cứu được chia nhỏ theo các mục tiêu cụ thể, giúp người đọc dễ đàng theo dõi

tiễn trình nghiên cứu

Hành văn của khóa luận khá mạch lạc và logic, phù hợp với một nghiên cứu khoa học Tuy nhiên, vẫn

có một só chỗ cần cải thiện vẻ cầu trúc câu đề tránh lặp lại từ ngữ và làm rõ ý nghĩa của câu

Sử dụng thuật ngữ chuyên môn Khóa luận đã sử dụng các thuật ngữ chuyên mön phù hợp với lĩnh vực nghiên cứu Tuy nhiên, nhiêu thuật ngữ được dùng không thong nhất ở phần Phương pháp và phần

Kết quả, gây khó hiểu cho người đọc

2.2 Mục tiêu và nội dung:

® Khóa luận hướng đến nghiên cứu và đánh gia tinh chất của mang nanocomposite được tạo ra từ vật

ligu ZnONPs@Nhadam

* Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng ZnONPs@Nhadam va glycerol đến các tính chất của màng,

đặc biệt là góc thấm ướt và khả năng ky nước

s® Xác định tiềm năng ứng dụng của các màng nanocomposite nảy trong lĩnh vực đóng gói thực phẩm 2.3 Kết quả đạt được:

Điều chế và đảnh giá các đặc tính cấu trúc của ZnONPs@Nhadam

* Phan tích và đánh giá tính chất của màng nanocomposite khi gia tăng nồng độ ZnONPs@Nhadam

® Xác định các tính chất của các mảng nanocomposite với các hàm lượng ZnONPs@Nhadam và

s Tính thực tiễn cao: Khóa Ì tập trung vào nghiên cửu ứng dụng của màng nanocomposite trong

lĩnh vực đóng gói thực phẩm, một lĩnh vực có tính ứng dụng cao và nhu cầu phát triển mạnh mẽ

* Phân tích chỉ tiết: Khóa luận đưa ra các phân tích chỉ tiết về ảnh hưởng của các thành phần như

ZnONPs@Nhadam va glycerol dén cac tinh chất của màng, giúp lam rõ mỗi quan hệ giữa cấu trúc và

® Sử dụng phương pháp nghiên cứu khoa học: Các phương pháp nghiên cứu và thí nghiệm được

sử dụng trong khóa luận đều phù hợp và có tính hệ thống, giúp đảm bảo tính chính xác của các kết quả

2.5 Những thiếu sót của khóa luận:

® Duong như có một sai sót trong thiết kế thí nghiệm: khi điều chế ZnONPs@NhaDam, tác giả

da bé sung 90 mL dịch nha đam vào 15 mL dung dịch mudi Zn, nhưng khi điều chế ZnONPs

lại không bổ sung một 90 mL nước cất vào 15 mL dung dịch muỗi Zn Điều này làm cho những khác bife giữa 2 mẫu NPs nay là do dịch chiết nha đam hay do sự pha loãng 10 lần muối Zn khi điều chê

Tên vi khuẩn ở nhiều chỗ không in nghiêng, thiếu đấu chấm khi viết tắt (mục lục và trang 12)

Nhiều lỗi đánh máy và lỗi trình bày:

Quy trình tạo màng (trang 17) không nói rõ lượng CS dùng trong các màng, lượng nước phân

tan ZnO có cỗ định không

Trang 20: công thức 24 bị sai, Không giới thiệu đại lượng O trong công thức 25

Trong phương pháp đo góc thấm ướt chưa nói cách đo góc

Trang 22: mô tả các đại lượng LI và Lo không đủng

Trang 24: dường như có sai sót trong phương pháp đếm khuẩn khi không nói tới các màng

được dùng như thể nào Khi làm dãy pha loãng vì sao lại lấy 100 microlit của ông trước cho vào 1800 microlit của ống sau?

Trang 25: không giới thiệu đại lượng E (mà phần kết quả lại ghi AE), thiết bị đo, cách đo

Trang 32, hình 3.6: đơn vị a.u dường như không đúng

Trang 33: có một khoảng trắng lớn

Câu cuỗi của mục 3.2.1, trang 35 rất ling cing

Trang 36, phỏ XRD chưa được bàn luận đủ

Nhiều đoạn văn quá dài, nên được tách ra

2.6 Câu hỏi phản biện (ít nhất 02 câu hỏi) ming cory, be wi

1) Hãy giải thích ý nghĩa của đại lượng độ trương và công thức 26 tính đại lượng nảy Vì sao ở

mu sé ding Wg?

2) M6 ta va giai thich c4ch do géc tham uét của mảng

3) Vi sao phai chiéu UV khi danh giá khả năng bảo quản trái cây? Vì sao rửa bằng nước muối, và

nồng độ? Cách bọc màng như thế nào? Màng thương mại là màng gì?

4) M6 ta cach xây dựng hình 3.3 và cách xác định năng lượng vùng cắm từ hình này

5) Vì sao ZnONPs có thế zeta khá dương ở pH 7?

6) Trang 34, hình 3.7c, mẫu PCZ3 là gì (không được nhắc đến trongvà vì sao truyền tia UV mạnh

dù có ZnO 3%?

7) Trang 36, hình 3.9: vì sao chỉ chọn 2 mẫu G5 và G10 để đo XRD?

8) Tác giả đã làm cách nào để kiểm soát độ day mang (vì đâyÑà yếu tố ảnh hưởng lớn đến nhiều

tính chất đo được của màng)?

2.7.Đề nghị và Đánh giá của phản biện

+ Để nghị của người phản biện

Được bảo vệ x Bổ sung thêm đẻ được bảo vệ 1

Không được bảo vệ [ Bảo vệ vào đợt khác n

+ Đánh giá của người phản biện:

đánh

! Hệ thông dược các kiên thức và đề ra nhiệm vụ KUTN 10 8

phù hợp

2 Phương pháp thu thập dữ liệu phù hợp, dữ liệu đáng tin 30 26

cậy

nghiém dén két quả nghiên cửu

KLTN được thực hiện băng các kỹ năng và công cụ

s | Bản thuyết minh được trình bày hoàn chỉnh, đầy đủ và 20 16

logic

7 | He thống thí nghiệm được triển khai và thực hiện hoàn 10 9

chinh (tinh logic)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THANH PHO HO CHi MINH

CONG HOA XÃ HỘI CHU NGHIA VIET NAM

D§c lap — Ty do - Hanh phic

PHIEU TRA LOI GOP Y NOI DUNG KHOA LUAN TOT NGHIEP

1 Thông tỉn chung

- Họ và tên sinh viên: Phạm Thị Tổ Quyên Lớp: 20128V

- Tên đề tài: Tổng hợp hạt nano kẽm oxide từ dịch chiết nha đam cho ứng dụng màng bọc

bảo quản thực phẩm

- Mã số khóa luận:

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

1M Nội dung trả lời

Khi điều chế ZnONPs(@Nhadam tác giả

đã bỗ sung 90 ml dịch nha đam vào 15 ml

dung dich mudi Zn, nhung khi điều chế

ZnONPs lại không bổ sung 90 mÌ nước cất

vào 15 ml dung dịch muôi Zn Điêu này

làm cho sự khác biệt giữa 2 mẫu NPs này

là do dịch chiết nha đam hay do sự pha

loãng 10 lần muối Zn khi điều chế

Khi điều chế ZnONPs thì 90 ml dịch chiết nha đam đã được thay bằng 90 mÌ nước cắt

Nên sự khác biệt giữa hai mẫu NPs là do

dịch chiết nha đam gây ra

Tên vi khuẩn ở nhiều chỗ không in

nghiêng và thiếu dấu chấm khi viết tất

(mục lục và trang 12)

Đã được chỉnh sửa và hoàn thiện

Qúa trình tạo màng không nói rõ lượng CS

dùng trong màng, lượng nước phân tán

ZaO có cô định không

Đã bỗ sung lượng CS dé tao mang vao bai luận Lượng nước phân tán ZnO là cô định

Trang 20 công thức 24 bị sai, không giới

thiệu đại lượng O trong công thức 25

Đã chỉnh sửa và bỗ sung phần mô tả vào bài

Cö sai sót trong phương pháp đếm khuẩn

khi không nói đến các mảng được dùng

như thế nào Khi pha loãng vì sao phải lẫy

100 microlit của ống trước cho vào 1800

microlit của ông sau

Đã bô sung thêm cách đo Khi pha loãng

phải lấy 200 microlit của ống trước cho vảo

1800 microlit của ông sau đề pha loãng tới

nông 46 103-10 CFU/mL

Không giới thiệu đại lượng E ( mà phần

kết quả ghi AE), thiết bị đo, cách đo Đã bễ sung đầy đủ vào bải luận

9 _ | Trang 33 có một khoảng trống lớn Đã điều chỉnh cho phủ hợp

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

2 2” ,

“a ảnh Lee

Nase’ # +

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CONG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

BAN CAM KET VA XAC NHAN KET QUA KIEM TRA DAO VAN (DANH CHO BAO CAO NGHIEN CUU KHOA HQC SINH VIEN, KHOA LUAN, LUAN

VAN, LUAN AN)

I Thông tin chung

1 Tên sản phẩm học thuật: Tổng hợp hạt nano kẽm oxide từ dịch chiết nha đam cho ứng dụng màng

bọc bảo quản thực phẩm

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

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

Vai trò Stt Họ và tên MSSV/MSHV (Chu nhiém/thanh vién/tac gia

Khoa: Công nghệ Hóa học và Thực phẩm

II Kết quả kiểm tra đạo văn

Nhóm tác giả sản phâm học thuật và giảng viên hướng dẫn cam kết rằng:

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

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

TÓM TẮT

Với đề tài luận văn “ Tông hợp hạt nano kẽm oxide từ dịch chiết dịch chiết nha đam cho

ứng dụng màng bọc bảo quản thực phẩm ”, chúng tôi tập trung vào xây dựng phương

pháp tổng hợp hạt nano kẽm oxide với sự hỗ trợ của dịch chiết nha đam,

ZnONPs@Nhadam Hat ZnONPs@Nhadam sau khi tổng hợp sẽ được tích hợp lên màng polymer nền PVA và Chitosan, hướng tới ứng dụng màng bọc thực phẩm

Về phần xây dựng phương pháp tổng hợp hạt nano ZnO, chúng tôi đã tiến hành tổng hợp hạt nano ZnO trong môi trường có và không có dịch chiết nha đam nhằm mục đích

so sánh Các hạt nano sau khi tạo thành được phân tích kích thước, hình dáng và cau

trúc tỉnh thé bằng cách sử dụng các phương pháp phân tích như nhiễu xạ tia X (XRD),

kính hiển vi điện tử quét (SEM), phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến UV-vis, quang phổ huỳnh

quang (PL) Kết quả SEM cho thấy hạt nano ZnO được tổng hợp bằng dịch chiết nha

đam có dạng hình cầu, kích thước hạt nhỏ, phân bố đồng đều (52.5 nm) so với hạt nano không có sự hỗ trợ của nham đam thì hạt tạo thành có kích thước lớn hơn và phân bố

không đồng đều (85 nm) Kết quả UV-Vis chỉ ra rằng hạt nano ZnO với sự hỗ trợ của

dịch chiết nha đam có năng lượng vùng cấm (band gap) tương ứng 3.03 ev và 5.25 eV

lớn hơn so với hạt không tích hợp nha đam 2.94 ev và 4.03 eV Ngoài ra, quang phổ huỳnh quang (PL) cho thấy sự góp mặt của dịch chiết nha đam không làm thay đổi tính chất quang của vật liệu

Về phần tông hợp màng polymer, chúng tôi cũng tiến hành khảo sát ảnh hưởng của hàm

lượng ZnONPs(@Nhadam tương ứng 0%, 1%, 3%, 5%, 10% (w/w) và hàm lượng

glycerol tuong ứng 0%, 5% ,10%, 20%, 30% (w/w) tích hợp vào màng polymer lên tính chất cơ, hóa lý của màng Màng sau khi tạo thành sẽ được đem đi phân tích thành phần

hóa học (FTIR), cấu trúc bề mặt (SEM), độ truyền qua (UV-Vis), nhiễu xạ tia X (XRD),

cơ tính và tính chất hóa lý của màng bao gồm độ trương, độ tan trong nước, góc thắm ướt, khả năng ngăn chặn hơi nước và khả năng kháng khuẩn Kết quả cho thấy rằng việc tích hợp ZnONPs@Nhadam đã cải thiện đáng kể cơ tính và các tính chất hóa lý của mang Tuy nhiên, khác với “nONPs(@Nhadam khi hàm lượng glycerol cao sẽ làm giảm đáng kế cơ tính của màng Thông qua hai khảo sát với các phép đo khác nhau thì mang

i

PVA/CS/ZnONPs@nhadam 3% (w/w) tai hàm luong glycerol 10% (w/w) va 5% (w/w) thé hiện cơ tính tốt nhất Về khảo sát khả năng kháng khuẩn của màng, vi khuẩn E.coii

đã được lựa chọn Kết quả cho thấy khả năng kháng khuân tăng khi tăng hàm lượng ZnONPs(@Nhadam tích hợp trên màng

Cuối cùng, để đánh giá khả năng bảo quản trái cây của màng dưới điều kiện chiếu UV

và điều kiện thông thường, chúng tôi tiến hành bọc táo, cà chua bi với màng polymer

trong nghiên cứu này Ngoài ra, màng thương mại cũng được sử dụng làm mẫu đối chứng Kết quả cho thấy màng nanocomposite có khả năng ngăn chặn tia UV tác động đến trái cây tốt hơn so với các màng còn lại mặc dù khả năng giữ ẩm vẫn còn kém hơn

So với màng thương mại

Tóm lại, kết quả nghiên cứu trong luận văn này cho thấy việc chế tạo màng polymer phân hủy sinh bằng cách tích hợp ZnONPs@)Nhadam trên nền polymer PVA/CS cho cơ tính cao và khả năng kháng khuẩn, ngăn chặn tia UV tốt, chứng minh tiềm năng to lớn của nó cho việc thay thế các loại bao bì bằng nhựa thông thường

il

LỜI CẢM ƠN

Đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến các thầy cô của Khoa Công nghệ Hóa học

và Thực phâm đã đồng hành cùng tôi trong suốt chặng đường qua Ngoài truyền đạt những kiến thức hay, bổ ích thầy cô cũng là người luôn sẵn sàng hỗ trợ và dành những điều tốt đẹp nhất cho sinh viên của mình Đối với tôi bốn năm đại học vừa qua là một

kỷ niệm đẹp mà tôi sẽ không bao giờ quên

Tiếp theo, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến cô TS Trần Thị Nhung vì đã

luôn sẵn sàng hỗ trợ, lắng nghe và dành những lời khuyên quý báu giúp tôi có thêm động lực cũng như nên tảng vững chắc để hoàn thành nghiên cứu này

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến cô Nguyễn Thị Mỹ Lệ đã luôn thấu hiểu và tạo điều kiện thuận lợi để tôi mượn các dụng cụ thí nghiệm, thiết bị cần thiết phục vụ cho

luận văn tốt nghiệp

11

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng tất cả các số liệu là kết quả trung thực, là công sức và nỗ lực của

tôi đưới sự hướng dẫn của TS Trần Thị Nhung Đồng thời tôi cũng xin cam kết các

nguồn thông tin, tài liệu được sử dụng dé phục vụ nghiên cứu này đều được trích dẫn

MỤC LỤC

TOM TAT — Ô,ÔỎ i

090990900 iii LOI CAM DOAN .sscsessesessssssssseeeeeessssssnseeeseecesssnnneeeeesesssnuneiieeeesssnnnnsneeseeessssey iv

DANH MUC BANG uu sssssssssessesssesssessesssessvcesvessessecssecsnessessesssessesssessnessesseessess ix DANH MỤC HÌNH ẢNH . -2-©2222222EE22EE2E122111211221221171221121x E1 cre x

DANH MỤC VIẾT TẮTT 22¿©22+EE22EE+EEEEEAE2EEEEEEEE12212712273221271 2 xe xii

ÿ//2 0 — ,Ô 1

1.1 Tổng quan về màng polymer phân hủy sinh học - -¿-z++c2+c+c++ 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 . -c52 3 1.1.3 Cac polymer ding dé chế tạo màng phân hủy sinh học - 4 1.1.4 Ứng dụng của màng polymer phân hủy sinh học -z 5¿ 6 1.1.4.1 Bao bì thực phẩm . 2¿-222©22+2+++2E+++EEEEvEEEEtEEEvtEEErerrrrsrrrrrrrrrs i

W143 ar Wy Ge thal scenes neem em 7 1.2 Tổng quan về nano oxide kim loại . + ¿ +2+++2£+++22+++2zx+zrx+srzxrsrres i

1.2.1 giới thiệu về vật liệu nano oxide kim loại . - 2-5-2 s+csz+xz+zszrsecsee 7

1.2.2 Tính chất của vật liệu nano -¿- 2 2+ ©5££ 2+EE+EE2EE2EE9E122112712212211 232L, 8

1.2.2.1 Hiệu ứng kích thưỚc -¿-¿- 25+ 2% 2< E21E E51 1 1 511 1 111L 8

1.2.2.2 Hiệu ứng bề mặt 2-2 ©2¿©++2EE+2Ex22EX22212212211211211211 21.21 9

1:2.2.3.HIỆI UNE CONE MONG :.00.-.rosdeodtnathneronesdbrstendhresnathhedbethneesnedshenbectbnessheddl 9 1.2.3 Các phương pháp tông hợp vật liệu nano :-¿- +©c+++2+++csce2 9

1⁄24 UHB'HHEissetsipseDiirBEtiÐtg|HIESSEDIEEHEHEEEGIEGESGSGEHRDUERSSHRSPEiHinlsasÐl 10

12565 AOD ert te Ms ee Maso salen MaMa Ms eMedia Masel sinned ib ed 10

1242 May M86 secrets mena eure anrnenm rer 11 I6? 11 BDA iain AAAS fae sok I AU ON MAN MC IT ll A Mtl 11 1.3 Téng quan vé cay nha dam .cecseccsseesssscssscsssecsseccssessseccssecsssecsssecssseesseesseeesseess 11 1.4 Téng quan vé vi khudn Escherichia coli (E.COli) csessssssssssssssessssesssseessseesseeessee 12

1.4.1 Cau tao vi khudn Escherichia coli (E.COLi) c.sscesscsssssssssssssessessssessecsecssecssees 12

1.5 Liên hệ đề tài ¿- 2-2222 2 2 39211211211711211211111211111111111111212111 11 E1 c0 13

CHUONG 2: THUC NGHIEM ;::o:s6ngisgnnng gi ng Hgnhgg g0 01831355113808311817488 14

2,1 Hoá cất, đụng cụ và thiết bị sec S 2220 2100 22 20 1A 24 An 4a iu 14

3,11 Hgã KHÔỈnenaaoanansrisatnortdititrBiditsotidsitgS01201G001001036119000513000233848800198g01 14

2.2 Quy trình tông hợp vật liệu nano ¿-+¿©++22+++22+++t2x+etrxrrrrrrsrrrrres 14

2.2.1 Quy trình chiết xuất dung dịch từ lá nha đam .- -zc5+-: 14 2.2.2 Quy trình tổng hợp Z/nO 2+-©2+22+++22++2EEE+eEEEeEEErerrrrrrrrrrrrrree 15

2.2.2.1 Tổng hợp ZnO không có dịch chiết nha đam -¿ 1ã

2.2.2.2 Tổng hợp ZnO bằng dịch dịch chiết nha đam - 15

2.3 Chế tạo màng polymer phân huỷ sinh học (PVA/CS/ZnONPs@)Nha đam) 17 2.4 Các phương pháp phân tích và đánh giá vật liệu - ¿55-5555 ©5552 18 2.4.1 Phương pháp phân tích kính hiển vi điện tử quét (SEM) - 18

VI

2.4.2 Phương pháp quang phổ nhiễu xạ tia XX - -. 22-25¿755z+c55c<e: 18 2.4.3 Phương pháp phổ hấp thụ tử ngoại khả kiến (UV-Vis) . - 19 2.4.4 Phương pháp đo quang phổ huỳnh quang (PL) : ¿ 5+£: 19

?,4:5:Phương pháp đb:đG truyền dUBsssssesssgatoasgitrgttiostrglitrttgtt3ttsitisertai 20 2.4.6 Phương pháp đo độ trương và độ hoà tan ¿ 555cc 20 2.4.7 Phương pháp đo độ bền kéo và độ giãn dài -2c¿-c5cccccccce: 21 2.4.8 Phương pháp đo tốc độ thẩm thấu hơi nước -+++c5ze- 22 2.4.5 Phiten g phapido goe thamiftis vn ae airs ial coasted tá dai 22 2.4.10 Phuong phap phân tích quang phô hồng ngoại (FTIR) - - 23 2.4.11 Khao sat khả năng kháng khuân -2-+©++22+++tvx+vrrxrerrrreee 23 2.4.12 Phương pháp khảo sát khả năng bảo quản thực phẩm . - 24

CHƯNG 3:/KẾT QUÁ HÃN THIẤN: cá cá c2 H2 2 H10 2L 0e 26

3.1 Các phương pháp tổng hợp và đánh giá vật liệu nano ZnO -. 26

3.1.1 Kết quả phân tích SEM -2 22-222++22+++2EE+SEEEvSEEEverrkrerrrrrrrrrerrrre 26

3.1,2:Phuong phap phân tích XRTD: : óc.cc2 26266 c6cc02 ni c ng 2000 gảp 0a g0 g606 27

3.1.3 Phổ hấp thụ tử ngoại khá kiến (Uv-vis) -2¿-©5c©cc+cccscxesrreerrseee 28

3.1.4 Phương pháp phân tích quang phổ hồng ngoại (FTTR) - 30 3.1.5 Phương pháp phân tích thế zeta : ¿-©2++22+++£2+++2EEverrxrerrrrerrrrres 31 3.1.6 Quang phổ huỳnh quang (PL) . -2 2©++2+++2++++2++++tzx+vtrxeervreeex 31 3.2 Kết quả phân tích và đánh giá màng polyme phân hủy sinh học - 32

3.2.10.2 Dưới điều kiện thường . - 2 2¿©5+©+z+CEttEEEeEExerkxrrrkrrkrerrrees 46

.43508080/.9A/.0.3)08.e©.i000107 7 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 2¿-©22-©22222+22EEE+2EECEEEEEEAEEEEECEEkerkrrrrrerree 50

PHU LUG sxccscssecsgx2sssviiisi144555E0133661351110441880183146616000013145051184410SG019012091396 58

viii

DANH MỤC BÁNG

Bảng 3.1: Bảng hình chụp sự thay đổi màu sắc và hình dạng của táo trong 4 ngày UV

ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Cấu trúc phân tir polyvinyl alcohol . ¿©z22+++22++evcx+vcrxevrrvcees 5

Hình 1.2: Cầu trúc của chitin và chitosan ccccsccccricrriirrirrrriee 6 Hình 1.3: Cầu trúc của Carboxymethyl cellulose -2-©+©5++22+++c+++cssczex 6 Hình 1.4: a) tắm nano, b) ống nano, c) hat nano - ¿- ¿2¿++++c+z+cx++zxz+rxesrss 8 Hình 1.5: Ảnh hưởng của kích thước đến màu sắc kim loại bạc . . - 8

Hình 1.6: Minh họa về tăng diện tích bề mặt do cấu trúc nano mang lAÍssesesesssssssei 9

Hình 1.7: Ảnh hưởng của điện trường ánh sáng lên các điện tử kim loại nano 9 Hình 1.8: Mơ tả tơng hợp vật liệu nano theo hai phương pháp - 10 Hình 1.9: Cây nha đam 65c 1S 121251512113 1111 1121211121010 210101 HH gi 12

Hình 1.10: Trực khuẩn #.coii 2-©22©2<©E£+E2+EE2EE22E12E1221121127121121311121111 21 c0 12

Hinh 1.11: a) Mơi trường DCA (Desoxycholate citrate agar) và b) EMB (Eosin- INHERHS/lEfI-EIHIE)yuzut 0tizL„.t062102013/2.0 40600.1002.L12.0880306.8056.1.28208,230L.LL-BG282003i.:L, 000100.41065.tLal 13

Hình 2.1: Quy trình chiết xuất dịch chiết từ lá nha đam . -¿-z : 15

Hình 2.2: Quy trình tổng hop hat nano ZnO bang dich chiết nha đam - 16 Hình 2 3: Quy trình chế tạo màng polymer phân hủy sinh học - 17 Hình.2.4: Nguyên lý ghi nhận hình ảnh trên SEM ‹ cc cai 18 Hình 2.5: Dãy màu của vùng ánh sáng khả kiến ứng với từng khoảng bước sĩng 20 Hình 2.6: Quy trình phân tích mẫu bằng máy quang phổ biến đổi hồng ngoại 23

Hình 3.1: Ảnh chụp SEM và biêu đồ phân bố kích thước ZnONPs(@Nhadam và ZnONPs

3i8StE1ĨiERg30tEt t4 G ĐA St lãxxEritsttttiaxÄliltsis0xEt3ÄtsusiesaaÄkstallitgxÄtitg3ts3S: 08503 t8 86 27 Hình 3.2: Phổ XRD của ZnONPs(@Nhadam va ZNONPS ssscsssssssssscssescsseeesseccssesssses 28

Hình 3.3: Kết quả phân tích quang phổ hấp thụ và năng lượng vùng cấm của

ZnONPs(/Nhadam và ZnONPs - S20, H2 22200101 12181012 ee 29 Hình 3.4: Phổ phân tich FTIR cua ZnONPs@Nhadam và ZnONPs - 30

Hình 3.5: Kết qua thé zeta của ZnONPs(@)Nhadam và ZnONPs 31

Hình 3.6: Kết quả phân tích quang phơ huỳnh quang của ZnONPs(@Nhadam và ZnONPs

ở các bước sĩng kích thích khác nhau - ¿2 ¿5252 *22£2E+E‡£Eeesrerskrrrereree 32 Hình 3.7: Độ truyền qua của màng nanocomposite a) khi hàm lượng ZnONPs@Nhadam thay đổi, c) khi hàm lượng glycerol thay đổi và độ trong độ đục của màng b) khi hàm

xX

lượng ZnONPs@)Nhadam thay đổi, d) khi hàm lượng glycerol thay déi va e) hình ảnh

độ trong suốt của màng nanocompOSife -2- +©+++22+++22++2£v+errvrerrrerrrree 34 Hình 3.8: Phổ FTIR của màng nanocomposife tại a) hàm lượng ZnONPs@)Nhadam khác nhau, b) hàm lượng glycerol khác nhau -¿-¿ 252 +2 £2£2*£*£szE£sxsesersrseree 35 Hình 3.9: Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X của màng nanocomposite - 36 Hình 3.10: Kết quả phân tích bề mặt SEM của nanocomposite với hàm lượng ZnONPs(@Nhadam và glycerol khác nhau ‹‹ ¿ c cac 2c 2c122101102282222012 1 cai 37 Hình 3.11: Độ bền kéo và độ giãn đài của màng nanocomposite a) với hàm lượng ZnONPs(@Nhadam khác nhau và b) với hàm lượng glycerol khác nhau 38 Hình 3.12: Độ trương và độ hòa tan của màng nanocomposite a) với hàm lượng ZnONPs(@Nhadam khác nhau và b) với hàm lượng glycerol khác nhau 39 Hình 3.13: Tốc độ hơi nước truyền qua màng với a) hàm lượng ZnONPs(@Nhadam khác nhau, b) với hàm lượng glycerol khác nhau ¿2 55252 2*2*£+£+£s£scsesrsesse 40 Hình 3.14: Khảo sát góc thấm ướt của màng a) hàm lượng ZnONPs(@Nhadam khác nhau và b) hàm lượng glycerol khác nhau .- ¿5c 25252 2+2 2Ezzrsrerrekree 41 Hình 3.15: Khả năng kháng khuẩn của màng nanocomposite trong vòng 12 h 43

Hình 3.16: a) Đồ thị độ mắt khối lượng và b) Đồ thị sự thay đổi màu sắc của trái táo

theo thỜi B141 LH HH” HH HH HH HH HT HH H00 gi 45

Hình 3.17: Đồ thị độ mất khối lượng của trái cà chua theo thời gian 46

XI

DANH MUC VIET TAT

UV-Vis Quang phô hấp thụ tử ngoại khả kiến

FTIR Quang phổ hồng ngoại Fourier DLS tán xạ ánh sáng động

PL Quang phổ huỳnh quang

CFU Đơn vị hình thành khuẩn lạc

WVTR Tốc độ thâm thấu hơi nước

xii

MO DAU

Viéc lam dung mang boc thuc phẩm không phân hủy sinh học như PE (polyethylene),

PP (polypropylene), [1], đang khiến ngành công nghiệp thực phẩm đối mặt với nhiều thách thức trong việc phải cung cấp bao bì đóng gói không gây ô nhiễm môi trường tác

động đến sức khỏe con người đồng thời có thể duy trì được độ tươi mới, kéo dài thời

hạn sử dụng của thực phẩm trong quá trình lưu trữ và vận chuyên [2] Do đó để giải

quyết vấn đề này các nhà nghiên cứu đã và đang hướng tới phát triển bao bì thực phẩm

có khả năng phân hủy sinh học từ các polymer sinh học Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại polymer sinh học khác nhau và PVA là một trong những polymer phân hủy sinh học được tổng hợp từ vinyl acetate, có cơ tính và khả năng tương tích sinh học cao,

an toàn không gây hại cho sức khỏe con người khi tiếp xúc đang trở thành sự lựa chọn

hấp dẫn trong lĩnh vực thực phẩm Mặc dù PVA được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực

dược phẩm, y tế và thực phâm tuy nhiên đo bản chất ưa nước, khả năng kháng khuẩn và phân hủy sinh học chưa hoàn toàn mà chưa thể đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của

người tiêu dùng về một sản phẩm an toàn, chất lượng đồng thời thân thiện với môi

trường [3] Vì thế trong các nghiên cứu gần đây nó thường được kết hợp với các loại

polymer tự nhiên như chitosan (CS), tinh bột, carboxymethyl cellulose (CMC), protein

Trong số đó chitosan là polymer tự nhiên đang thu hút được nhiều sự quan tâm từ các

lĩnh vực như dược phẩm, khoa học vật liệu và đặc biệt là thực phẩm

Chitosan là loại polymer phân hủy sinh học an toàn được tổng hợp từ chitin, một loại

polysaccharide tự nhiên được tìm thấy trong vỏ của giáp xác động vật như tôm, cua

Việc kết hợp chitosan với PVA đang nhận được sự quan tâm đặc biệt của các nhà nghiên

cứu bởi vì chúng có khả năng tương thích sinh học cao giúp cải thiện cơ tính, tính chất chống thắm, khả năng kháng khuẩn và khả năng phân hủy sinh học của màng [4] Ngoài

ra, công nghệ nano vô cơ ngày càng phát triển thay vì sử dụng các chất tăng tính kháng

khuẩn như tỉnh dầu, các hợp chất hữu cơ và chiết xuất thực vật để thúc đẩy hoạt tính

kháng khuân của màng polymer thì trong những năm gần đây vật liệu nano vô cơ như

ZnO, Ag, TiO2, dang dugc đưa vào nghiên cứu mạnh mẽ Trong đó, hạt nano ZnO

đang được nghiên cứu nhiều nhất bởi chúng có đặc tính ngăn chặn tia cực tím, xúc tác

quang độc đáo và đặc biệt là có khả năng kháng khuẩn, kháng nắm nhưng ít gây hại cho

tế bào con người khi tiếp xúc [1] [5] Trong một số bài báo cũng đã chứng minh việc

tích hợp các hạt nano ZnO giúp cải thiện tính chất của màng polymer ví dụ như phát triển màng nanocomposite dựa trên nền chitosan (CS) và carboxymethyl cellulose

(CMC) kết hợp với hạt nano ZnO ở các nồng độ khác nhau ứng dụng làm vật liệu đóng

gói bánh mì kết quả cho thấy thời hạn sử dụng bánh mì được kéo dài từ 3 ngày lên 35 ngày so với màng không tích hợp hạt nano ZnO [6] Hay một nghiên cứu khác cũng cho thấy việc tích hợp hạt nano ZnO trên nền Chitosan giúp cho trái cà chua duy trì được

màu sắc, hình dạng và kéo dài thời hạn sử dụng của trái cây trong một thời gian dài bảo

quản [7] Vì thế trong bài nghiên cứu này với mục đích tìm ra hướng tổng hợp mới góp phần thúc đây và phát triển các nghiên cứu bao bì thực phẩm kháng khuẩn mang lại nhiều lợi ích cho cộng đồng chúng tôi sẽ tạo màng phân hủy sinh học dựa trên nền PVA/CS tích hợp hạt nano ZnO được tông hợp bằng dịch chiết nha đam Với nghiên cứu này chúng tôi sẽ thực hiện đánh giá các tính chất hóa lý, cơ học và tính kháng khuẩn của màng nanocomposite cùng với phương pháp mô tả đặc tính khác nhau như quang phổ

biến đổi hồng ngoại (FTIR), kính hiển vi điện tử quét (SEM), nhiễu xạ tia X (XRD),

quang xúc tác (PL), quang phô hấp thụ (UV-vis)

CHUONG 1: TONG QUAN

1.1 Tổng quan về màng polymer phân hủy sinh học

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

Hiện nay màng bọc dùng để bảo quản thực phâm là một mặt hàng thiết yếu không thê

thiếu đối với người tiêu dùng Dù được sử dụng nhiều và phổ biến nhưng ít ai biết được

các màng bọc thực phẩm trên thị trường hầu như được chế tạo từ polymer tổng hợp không có khả năng phân hủy như PE (polyethylene), PP (polypropylene) Việc sử dụng quá nhiều vật liệu nhựa không phân hủy sinh học đã gây ra ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sinh thái và đặc biệt gây tốn hại nghiêm trọng đến sức khỏe con người [1]

Do đó với mong muốn giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nhiều nghiên cứu và phát triển

mảng polymer phân hủy sinh học tích hợp vật liệu nano cho các ứng dụng trong lĩnh

vực bao bì thực phâm đang nhận được nhiều sự quan tâm chú ý

Nhiều loại polymer tự nhiên có khả năng phân hủy sinh học giảm thiểu các tác động tiêu cực đến môi trường đã được sản xuất dé thay thế polymer không phân hủy sinh học như carboxymethyl cellulose (CMC), chitosan (CS), tinh bột [3] Ngoài ra để màng phân hủy

sinh học trở thành một vật liệu tiềm năng mang lại nhiều tính năng vượt trội hơn so bao

bì truyền thống thì vật liệu nano đã được đưa vào nghiên cứu nhằm tạo ra màng có khả năng phân hủy sinh học, khả năng kháng khuẩn và rào cản cao đảm bảo thực phẩm giữ được độ tươi mới trong một thời gian dài [1] Theo thống kê năm 2020 có khoảng 1.2

tấn polymer sinh học được sản xuất và gần 47% tổng lượng nhựa sinh học được ứng

dụng trong công nghiệp sản xuất bao bì [8]

Qua trình phân hủy của polymer sinh học phụ thuộc vào độ âm và vi khuẩn, nắm có trong môi trường Thông qua hoạt động enzyme của vi sinh vật các polymer sinh học dễ dàng bị phân hủy ra các sản phẩm CO2, sinh khối và được quay lại môi trường tự nhiên thông qua chu trình sinh học [8] [9]

1.1.2 Tính chất của màng polymer phân húy sinh học

Đề đáp ứng nhu cầu làm màng bọc thực phẩm thân thiện với môi trường và tiến tới thay

thế các loại màng bọc từ nhựa trên thị trường thì các polymer cần phải an toàn, không

3

gây độc hại đồng thời phải sở hữu các tính năng về độ bền, độ ôn định, khả năng kháng

khuẩn và phân hủy sinh học Tất cả các đặc điểm này sẽ tạo nên một vật liệu polymer lý

tưởng trong lĩnh vực thực phẩm

Tính chất cơ học: một trong những thông số quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của sản phâm đó là độ bền kéo và độ giãn dài Hai thông số này cung cấp thông tin quan trọng về khả năng chịu lực và tính linh động của màng đề đảm bảo rằng vật liệu

sẽ đáp ứng được yêu cầu của ứng đụng đang hướng tới

Khả năng rào cản: bao gồm khả năng rào cản hơi nước và oxy Đây là hai yếu tố quan trọng đề bảo đảm thực phẩm không bị mắt nước, biến đôi hình dạng hay hư hỏng trong quá trình bảo quản Việc tích hợp vật liệu nano lên màng polymer phân hủy sinh học sẽ giúp cải thiện đáng kể khả năng rào cản của màng, giúp ngăn chặn sự khuếch tán của nước từ môi trường bên ngoài và ngăn chặn hơi nước từ bên trong đi ra ngoải bảo đảm cho sản phẩm luôn giữ được độ tươi mới trong một thời gian dài bảo quản

Khả năng kháng khuẩn: màng phân hủy sinh học ngoài khả năng tự phân hủy thì khả năng kháng khuẩn cũng được người tiêu dùng chú trọng Hiệu suất kháng khuẩn càng cao thì khả năng ức chế sự phát triển của vi sinh vật gây hư hỏng sản phẩm càng vượt trội sẽ đảm bảo được thực phẩm không bị nắm móc hay bị nhiễm khuẩn trong quá trình bảo quản

Khả năng chống tỉa UV: khi sử dụng màng bọc thì người tiêu dùng luôn có mong muốn thực phẩm sẽ giữ được độ tươi mới trong quá trình bảo quản và vận chuyên do đó màng

bọc có khả năng ngăn chặn tia cực tím tốt làm chậm quá trình phân hủy kéo dải thời hạn

sử dụng của thực phẩm đang được đánh giá cao

1.1.3 Các polymer dùng để chễ tạo màng phân hủy sinh học

Màng phân hủy sinh học tích hợp vật liệu nano được chế tạo từ các polyme tự nhiên (carboxymethyl cellulose(CMC), chitosan (CS), tỉnh bột, ), polyme tông hợp ( PVA (polyvinyl alcohol), PLA (polylactic acid), PHA (polyhydroxyalkanoate), ) va vật liệu nano Trong các ngành công thực phâm hiện nay polymer tông hợp vẫn là vật liệu được

sử dụng phổ biến vì có cơ tính tốt, khả năng rào can cao va chi phí sản xuất thấp tuy

4

nhiên nó lại gây ô nhiễm môi trường trầm trọng tác động đến hệ sinh thái do đó polymer

tự nhiên như một vật liệu lý tưởng có khả năng phân hủy sinh học cao giúp giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, đồng thời gia tăng khả năng kháng khuẩn của màng bằng cách tích hợp thêm vật liệu nano giúp tiêu diệt và ức chế sự phát triển của vi sinh vật

kéo dài thời gian bảo quản thực phẩm đáp ứng nhu cầu người tiêu đùng [1] Các nhà

nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong các polymer tổng hợp thi PVA (Polyvinyl alcohol) la vat

liệu không độc hại, cơ tính tốt có khả năng tương thích sinh học cao với các polymer tự nhiên (carboxymethyl cellulose, chitosan, tính bột, ) thích hợp để tạo ra màng

composife có khả năng phân hủy sinh học đưa vào ứng dụng trong các lĩnh vực y sinh, dược phẩm và thực phẩm [3]

Polyvinyl alcohol (PVA): là một loại polymer ưa nước duoc tao ra tir vinyl acetate thông qua quá trình polymer hóa Nhờ sở hữu những đặc tính vượt trội như độ trong

suốt cao, độ bền kéo tốt, đồng thời có khả năng tương thích sinh học cao do có sự

hiện diện của các nhóm chức -OH mà PVA được xem như ứng cử viên đắt giá trong lĩnh vực công nghiệp chế tạo màng sinh học [10] [3]

CHạ —CH

Hình 1.1: CAu trúc phan tit polyvinyl alcohol

Chitosan (CS): là polymer sinh học được chiết xuất từ chitin, một loại polysaccharide

có trong vỏ của các loài giáp xác như tôm, cua, sò điệp Trong nhiều năm qua màng chitosan được xem là một loại vật liệu tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong băng bó vết thương, kỹ thuật mô, bao bì đóng gói do có nhiều đặc tính thu hút như khả năng tạo màng tốt, khả năng kháng khuẩn và ngăn chặn tia cực tím cao Tuy nhiên khả chống oxy hóa thấp do có sự hiện diện của các nhóm hydroxyl và amine trong cấu trúc [3] [11]

Hình 1.2: Cấu trúc của chitin và chitosan [9]

Tỉnh bột: là polymer sinh học cực kỳ ưa nước, nó là nguồn nguyên liệu dễ tìm thấy, giá

thành rẻ như lúa mạch, ngũ cốc, khoai tây Polymer tĩnh bột cũng là một lựa chọn hấp

dẫn trong lĩnh vực sản xuất bao bì đóng gói thực phâm đo có khả năng tự phân hủy sinh

học, khả năng tái chế và an toàn Tuy nhiên đo polymer này có tính chất cơ và nhiệt kém

nên nó vẫn cần được xem xét kỹ lượng trước khi áp dụng vào thực tế [12]

Carboxymethyl cellulose (CMC): là một dẫn xuất cellulose không độc hại được sản xuất thông qua quá trình carboxymethylation Trong cấu trúc của CMC có các nhóm carboxymethyl khi kết hợp với polymer có sự hiện diện của nhóm -OH sẽ tạo thành liên kết hydro giúp cải thiện khả năng tương thích sinh học giữa chúng [3] Nhờ có các tính

chất linh động như khả năng phân giữ nước, phân hủy sinh học, làm đặc và tạo độ nhớt

trong các sản phẩm sữa, kem, .do đó nó đã được xem như một polymer an toàn ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực thực phâm, y tế và được phẩm

Hình 1.3: Cấu trúc của Carboxymethyl cellulose

1.1.4 Ứng dụng của màng polymer phân hủy sinh học

1.1.4.1 Bao bì thực phẩm

Trong nhiều năm qua việc lạm dụng quá nhiều màng bọc nhựa để bảo quản thực phẩm

dẫn đến hậu quả là ô nhiễm môi trường sống điều này khiến người tiêu dùng có nhận

thức cao hơn về các tác động tiêu cực của rác thải nhựa Do đó màng bọc sinh học tích hợp vật liệu nano là giải pháp thay thế đôi mới, sáng tạo giúp cải thiện và kéo dài thời gian hạn sử dụng của thực phâm bằng cách ức chế sự phát triển của vi sinh khuẩn gây

hư hỏng thực phẩm Đặc biệt là khả năng tự phân hủy sau khi bị thải ra môi trường giúp giảm thiểu lượng rác thải

1.1.4.2 Yté

Nhờ có khả năng khả năng kháng khuẩn và khả năng tương thích sinh học mà giờ đây màng bọc polymer phân hủy sinh học được xem như một vật liệu có nhiều ứng dụng tiềm năng trong lĩnh vực y tế như tạo phân giải chậm cho thuốc ở dạng viên hoặc dạng nén, bọc bảo vệ các sản phẩm y tế và có thê được sử dụng để sản xuất ống chạy dịch, túi tiêu các sản phẩm dùng một lần

1.1.4.3 Xử lý nước thải

Nhu cầu sống của con người ngày càng tăng cao dẫn đến nguồn nước thải bẩn, bị nhiễm các chất độc hại thải ra các nhà máy xử lý nước thải ngày càng nhiều, các nhà máy có

hệ thống xử lý nước thải kém tiên tiến hiệu quả lọc kém không xử lý được nguồn nước

thải làm ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường do đó màng polymer phân hủy sinh học

giúp tăng cường hiệu suất lọc giảm thiêu ô nhiễm ô trường đang là chủ đề hấp dẫn thu

hút nhiều sự quan tâm nghiên cứu [13] Tùy vào các loại nước thải và mục đích lọc các

loại màng khác nhau sẽ được lựa chọn để phù hợp cho quá trình lọc Ví dụ: Đối với mục

dich lọc vi mô các màng dựa trên PLA có kích thước lỗ nhỏ (0.6-4.4 m) sẽ có thê giữ

lại 60% vi khuẩn [8]

1,2 Tổng quan về nano oxide kim loại

1.2.1 giới thiệu về vật liệu nano oxide kim loại

Vật liệu nano là vật liệu có cầu trúc dạng sợi, ống, hạt, có kích thước nằm trong khoảng 1nm đến 100 nm Nhờ vào đặc điểm kích thước vật liệu nano đã trở nên thu hút và được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghệ như điện tử, may mặc, y học, xây dựng

7

Hình 1.4: a) tấm nano, b) ống nano, e) hạt nano 1.2.2 Tính chất của vật liệu nano

Vật liệu nano là loại vật liệu tiềm năng đang được phát triển mạnh trong các lĩnh vực y

tế, điện tử, môi trường, do tính chất của chúng thay đổi đa dạng ở cấp độ nano, khác biệt và độc đáo mà không tìm thấy được ở những vật liệu thông thường

Hiệu ứng bề mặt, kích thước và hiệu ứng giam hãm lượng tử là những yếu tố làm cho

tính chất của vật liệu nano khác biệt so với các loại vật liệu thông thường

1.2.2.1 Hiệu ứng kích thước

Nguyên nhân giúp vật liệu nano trở nên thu hút và nhận được nhiều sự quan tâm là do

tính chất của vật liệu sẽ bị thay đổi khi kích thước của nó đạt đến kích thước tới hạn Một số tính chất bị ảnh hưởng khi kích thước thay đổi như:

Tính dẫn điện: khi kích thước giảm biên giới hạt càng nhiều gây cản trở điện tích làm

giảm độ dẫn điện

Tính chất quang: cùng một loại vật liệu có kích thước khác nhau dẫn đến năng lượng

vùng cắm và bước sóng hấp thu thay đổi làm cho vật liệu có màu sắc khác nhau

Hình 1.5: Ảnh hưởng của kích thước đến màu sắc kim loại bạc

1.2.2.2 Hiệu ứng bê mặt

Khi vật liệu ở kích thước nano thì số nguyên tử trên bề mặt bề mặt lớn hơn tổng số

nguyên tử có trong vật liệu Diện tích bề mặt lớn là một trong những đặc tính riêng biệt của vật liệu nano, có vai trò quan trọng trong các lĩnh vực khoa học nano giúp tăng sự tương tác giữa các chất và môi trường xung quanh Đặc biệt, tỷ lệ diện tích bề mặt trên

thể tích là một thông số quan trọng được dùng để đánh giá và tối ưu hóa tính chất, hiệu

suât của vật liệu trong công nghệ nano

Total Surface Area Total Surface Area Total Surface Area

1.2.2.3 Hiệu ứng công hưởng

Hiệu ứng cộng hưởng của nano đã mang lại nhiều cơ hội mới trong nghiên cứu và phát

triển công nghệ, là một hiệu ứng đặc biệt được tìm thấy trong các hạt nano kim loại, xảy

ra khi có sự dao động kết hợp của các electron tự do ở vùng dẫn gây ra bởi bức xạ điện

từ và khi kích thước của hạt nano nhỏ hơn chiều dài của bước sóng chiếu tới

Metal nanoparticles -

Hình 1.7: Ảnh hưởng của điện trường ánh sáng lên các điện tử kim loại nano [14] 1.2.3 Các phương pháp tổng hợp vật liệu nano

Cùng với sự phát triên mạnh mẽ của khoa học và công nghệ, nhiều phương pháp đổi

mới đã được áp dụng để chế tạo ra các loại vật liệu nano có hình dạng khác nhau như

dạng bột, dạng hạt, dạng ống, dạng màng Tuy nhiên phương pháp tổng hợp nano phổ

biến nhất hiện nay đó là phương pháp từ dưới lên và từ trên xuống

Từ trên xuống: là phương pháp tạo ra vật liệu có kích thước nano từ các vật liệu có

kích thước lớn hơn bằng cách sử dụng kỹ thuật nghiền và biến dạng

Từ dưới lên: là phương pháp rất phổ biến hiện nay do sản phẩm thu được có chất lượng cao, vật liệu nano được tạo ra từ các nguyên tử hoặc 1on

trọng không thê thiếu trong các công trình nghiên cứu hiện đại như y học, thiết bị điện

tử, may mặc và nông nghiệp

1.2.4.1 Y học

Công nghệ sinh học nano đã đem lại nhiều cải tiến mới trong lĩnh vực y học như phát hiện, chân đoán và điều trị bệnh giúp cải thiện sức khỏe con người [13] Hiện nay các

thiết bị điều trị với kích thước siêu nhỏ đã được tạo ra dé có thể vận chuyên thuốc trực

tiếp vào cơ thể con người nhằm nâng cao hiệu quả chữa trị Không dừng lại ở đó, việc

sử dụng nano vàng để điều trị bệnh ung thư đã và đang thu hút nhiều sự quan tâm nghiên cứu vì nó có khả năng tiêu diệt các tế bào ung thư một cách chính xác mà không làm

ảnh hưởng đến các tế bào lành tính khác [15]

10

1.2.4.2 May mặc

Ngành công nghệ may mặc đang trở nên phong phú hơn nhờ sự ra đời của vật liệu nano

Việc sử dụng các vật liệu nano khác nhau đã giúp các sản phẩm may mặc có thêm một

số tính năng mới như tính chống thắm nước, chống tĩnh điện, chống tia UV và kháng

khuẩn [11] Vi du: hat nano bac đã được ứng dụng trên quan do thé thao dé thu hut va

tiêu diệt vi khuân giúp ngăn mùi một cách hiệu quả [16]

1.2.4.3 Điện tử

Công nghệ nano là một trong những yếu tố quan trọng giúp tạo ra các thiết bị điện tử nhỏ gọn và linh hoạt, đồng thời mang lại nhiều bước tiến nhảy vọt cho ngành công nghiệp điện tử Một số sản phẩm đang sử dụng phô biến hiện này như chuột, bàn phím

cũng được phủ một lớp nano kháng khuẩn [17]

1.2.4.4 Nông nghiệp

Hiện nay đã có một số ứng dụng của vật liệu nano trong lĩnh vực nông nghiệp như phát

hiện mầm bệnh, phát hiện thuốc trừ sâu và sản xuất các loại phân bón cho cây trồng [18]

Trong lĩnh vực nano đồng (Cu) và bạc (Ag) là hai nguyên tố có khả năng khuẩn mạnh, tuy nhiên khác với bạc đóng vai trò là chất khử mùi trong các sản phẩm may mặc thì nano đồng được sử dụng như phân bón cung cấp dinh đưỡng cho cây trồng mà không

gây độc hại cho con người

1.3 Tổng quan về cây nha đam

Nha đam là loại thực vật mọng nước thuộc họ Aloe vera, có nguồn gốc từ Bắc Phi và hiện nay nó đã được trồng rộng rãi trên khắp thế giới với mục đích phục vụ y học, làm

đẹp và chăm sóc da.Một số hợp chất thường thấy trong nha đam như Anthraquinones, Amino acid, Saponin, Salicylic acid, Hormones, các hợp chất này kết hợp sẽ màng lại

vô sô lợi ích cho các lĩnh vực khác nhau

Trong nha đam có chứa nhiều dưỡng chất như nước, chất chống oxy hóa, axit amino

mang lại làn da mịn màng và tươi sáng cho con người Đặc biệt trong lĩnh vực y học,

nha đam cũng góp phần hỗ trợ điều trị ung thư do bên trong chúng chứa nhiều hợp chất phenolic, aloin, acids Không chỉ dừng lại ở đó, trong các nghiên cứu xanh gần đây nha

đam được xem như một chất khử của kim loại thân thiện với môi trường [18]

11

Hình 1.9: Cây nha đam 1.4 Tổng quan về vi khuẩn Escherichia coli (E.coli)

1.4.1 Cau tao vi khudan Escherichia coli (E.coli)

E.coli là vi khuân đường ruột, trực khuẩn gram âm, nhỏ, ngắn và có khả năng di động nhờ vào lông ở xung quanh than E.coli thường sống ở ông tiêu hóa của con người, động

vật, nước và thức ăn Đặc biệt, chúng là loại vĩ khuẩn vừa có lợi vừa có hại, mặc dù gây

ra các bệnh như viêm phôi, tiêu chảy, nhiễm trùng vết thương tuy nhiên nó cũng có khả năng kích thích hệ miễn dịch của cơ thé, sản sinh ra các vitamin có lợi cho cơ thé con nguodi

Hinh 1.10: Truc khuan E.coli

1.4.2 Môi trường nuôi cấy E.coli

Vi khuan E.coli cé kha nang phat trién dé dang trong các môi trường nuôi cấy thông thường như môi trương DCA (Desoxycholate citrate agar) và môi trường EMB (Eosin-

12

Methylen-Blue) Đặc biệt, không giống với các trực khuẩn gram âm khác khuẩn ecoli nuôi cấy trên môi trường EMB thường lớn và có ánh kim

đi xuống Để góp phần giải quyết vẫn đề này và hướng tới một môi trường xanh, sạch đẹp mà trong bài nghiên cứu này em sẽ thực hiện nghiên cứu chế tạo bao bì thực phẩm

có khả năng phân hủy sinh học bằng cách tích hợp hạt nano ZnO dựa trên nền PVA/CS Ngày nay vật liệu nano được tông hợp từ dịch chiết của các loài cây thực vật như nha

đam, oliu đang nhận được sự quan tâm nghiên cứu do chúng chứa nhiều hoạt chất kháng

khuẩn giúp tăng hiệu suất kháng khuẩn của vật liệu, ngoài ra còn hỗ trợ kiêm soát kích thước và hình dạng của vật liệu trong quá trình tổng hợp [19] [20] Do đó, việc tích hợp các hạt nano ZnO từ dịch chiết nha đam trên màng PVA/CS được xem như một giải pháp sáng tạo thân thiện với môi trường giúp kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm hơn so với bao bì truyền thống nhờ vào các đặc tính nỗi trội của nó như khả năng kháng

khuẩn, ngăn chặn tia UV và khả năng tăng cường cơ tính của màng [21]

13

CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM

2.1 Hoá chất, dụng cụ và thiết bị

2.1.1 Hoá chất

Dịch chiết nha đam

Dung dich Zn( Acetate)2 1M (= 99,0%)

Dung dich NaOH 1M

Dung dich Chitosan 2%

Dung dich Polyvinyl alcohol 11.36%

Dung dich Glycerol ( = 99% )

Cén 96 d6

2.1.2 Dung cu va thiét bi

Dụng cụ: cá từ, giay bac, micropipet 100 — 1000 uL, pipet 10 mL, que cấy, que trang,

dia petri, mang bọc thực phẩm, erlen 250 mL, becker 1000 mL, giay lọc 102,

Thiết bị: máy khuấy từ, cân phân tích, cân kỹ thuật, tủ cấy vi sinh, tủ sấy, máy ủ lắc, nồi hấp tiệt trùng, máy đếm khuẩn lạc, nhiệt kế, máy ly tâm,

2.2 Quy trình tông hợp vật liệu nano

2.2.1 Quy trình chiết xuất dung dịch từ lá nha đam

Thuyết minh quy trình

Lá nha đam được rửa kỹ với nước sau đó loại bỏ phần vỏ màu xanh của lá, rửa kĩ lại với

nước cất 2 lần, cắt thành những miếng nhỏ và sau đó xay min dé thu được dung dịch gel

nha đam Dung dịch gel được gia nhiệt đến 80 °C và giữ trong vòng 30 phút (dung dich

xuất hiện màu hồng nhạt ) Sau đó, dung dịch sẽ được làm nguội ở nhiệt độ phòng Sau khi nguội hoàn toàn, tiến hành lọc bằng giấy lọc 101-102 để loại bỏ phần cặn, dịch chiết

thu được bảo quản ở tủ lạnh

14