Nghiên cứu cắt mạch chitosan bằng hiệu ứng đồng vận H2O2-bức xạ gamma Coban–60 để chế tạo oligochitosan [full]

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐẶNG XUÂN DỰ NGHIÊN CỨU CẮT MẠCH CHITOSAN BẰNG HIỆU ỨNG ĐỒNG VẬN H 2 O 2 /BỨC XẠ GAMMA COBAN – 60 ĐỂ CHẾ TẠO OLIGOCHITOSAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HUẾ - NĂM 2015 ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGHIÊN CỨU CẮT MẠCH CHITOSAN BẰNG HIỆU ỨNG ĐỒNG VẬN H 2 O 2 /BỨC XẠ GAMMA COBAN – 60 ĐỂ CHẾ TẠO OLIGOCHITOSAN Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý Mã số: 62 44 01 19 LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC HUẾ - NĂM 2015 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới những người Thầy của mình PGS.TS Nguyễn Quốc Hiến, PGS.TS Võ Quang Mai đã dành nhiều thời gian và công sức hướng dẫn tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này. Tôi xin gửi lời cảm ơn đến Phòng thí nghiệm Hóa lý – Khoa Hóa, Trường Đại học Khoa học Huế, nơi đã tạo điều kiện thuận lợi về trang thiết bị và hướng dẫn tận tình cho tôi trong suốt thời gian làm thực nghiệm. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp trong Nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Nghiên cứu và Triển Khai Công nghệ Bức xạ – Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam, Phòng Công nghệ Bức xạ –Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt, Phòng phân tích Hóa lý – Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQG Tp. HCM đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi về máy móc, thiết bị trong suốt quá trình thực hiện luận án. Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến GS.TS Trần Thái Hòa trưởng Bộ môn Hóa lý, Ban chủ nhiệm, cán bộ giảng viên và anh chị em NCS của Khoa Hóa – Trường Đại học Khoa học Huế, các Thầy cô trong Ngành Hóa – Khoa Sư phạm Khoa học Tự nhiên – Trường Đại học Sài Gòn đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 3 năm 2015 Tác giả ĐẶNG XUÂN DỰ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận án là trung thực, được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác. Tác giả ĐẶNG XUÂN DỰ DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT ANOVA Phân tích phương sai (Analysis of Variance) ABTS 2,2’-azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonic acid) CFU/ml Số đơn vị khuẩn lạc trong 1 ml (Colony Forming Unit per milliter) CNBX Công nghệ bức xạ COS Oligochitosan COSM5 Oligochitosan, M w ~ 5 kDa COSM10 Oligochitosan, M w ~ 10 kDa CTS Chitosan CTS-91 Chitosan có độ đề axetyl~91%, M w ~49 kDa CTS-80 Chitosan có độ đề axetyl~80%, M w ~50 kDa CTS-72 Chitosan có độ đề axetyl~72%, M w ~48,2 kDa CTSM15 Chitosan M w ~15 kDa CTSM23 Chitosan M w ~23kDa CTSM30 Chitosan M w ~30 kDa CTSM45 Chitosan M w ~45 kDa CTSM60 Chitosan M w ~60 kDa CTSM91 Chitosan M w ~91 kDa C90 Chitosan có độ đề axetyl 91%, M w ~166 kDa C80 Chitosan có độ đề axetyl 83%, M w ~176 kDa C70 Chitosan có độ đề axetyl 72%, M w ~183 kDa D Hiệu ứng đồng vận E. coli Vi khuẩn Escherichia coli ĐA Độ axetyl ĐĐA Độ đề axetyl ĐSGKLPT Độ suy giảm khối lượng phân tử ĐTNBH Độ trương nước bão hòa EB Chùm electron (Electron beam) FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hiệp quốc (Food and Agriculture Organization of the United Nations) FT-IR Phương pháp Phổ hồng ngoại(Fourier transform infrared) GPC Phương pháp Sắc kí gel thấm qua(Gel Permeation Chromatography) G s Kí hiệu hiệu suất cắt mạch bức xạ 1 H-NMR Phương pháp phổ cộng hưởng từ proton (Proton Nuclear Magnetic Resonance) HSCMBX Hiệu suất cắt mạch bức xạ HSTĐPƯ Hằng số tốc độ phản ứng IAEA Cơ quan Năng lượng Nguyên tử quốc tế (International Atomic Energy Agency) k Kí hiệu của HSTĐPƯ KLPT Khối lượng phân tử trung bình khối lượng k 91d HSTĐPƯ cắt mạch CTS-91 trong dung dịch k 80d HSTĐPƯ cắt mạch CTS-80 trong dung dịch k 72d HSTĐPƯ cắt mạch CTS-72 trong dung dịch k 91t HSTĐPƯ cắt mạch CTS-91 ở dạng trương k 80t HSTĐPƯ cắt mạch CTS-80 ở dạng trương k 72t HSTĐPƯ cắt mạch CTS-72 ở dạng trương LSD Sai khác nhỏ nhất có ý nghĩa (Least Significant Difference) m 0 Kí hiệu khối lượng phân tử đơn vị monome mesh Số lỗ trên một inch chiều dài M n Kí hiệu khối lượng phân tử trung bình số lượng M v Kí hiệu khối lượng phân tử trung bình độ nhớt M w Kí hiệu khối lượng phân tử trung bình khối lượng N Cỡ mẫu OD Mật độ quang (Optical Density) PI Độ đa phân tán của polyme (Polydispersity Index) S. aureus Vi khuẩn Staphylococcos aureus SD Độ lệch chuẩn (Standard Deviation) t Kí hiệu thời gian UV Phương pháp phổ tử ngoại (Ultraviolet spectroscopy) v/v Thể tích /thể tích XRD Phương pháp nhiễu xạ tia X (X–ray diffraction) WHO Tổ chức Y tế thế giới (World Health Organization) w/v Khối lượng/thể tích α Mức ý nghĩa γCo 60 Bức xạ/tia gamma Co - 60 [η] Độ nhớt đặc trưng DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 1.1. Một số dao động đặc trưng trên phổ IR của CTS 12 Bảng 1.2. Hằng số k và α đối với CTS và một số hệ dung môi 15 Bảng 1.3. Khối lượng phân tử trung bình M v , M n và M w của các mẫu CTS có ĐĐA khác nhau 17 Bảng 1.4. Các loại cột Ultrahydrogel của hãng Waters và khoảng đo KLPT hiệu dụng 19 Bảng 1.5. Suy giảm KLPT khi cắt mạch β - CTS bằng hydro peroxit, tia γCo 60 và hiệu ứng đồng vận hydro peroxit và tia γCo 60 29 Bảng 2.1. Thông tin về các mẫu chuẩn Pullulan 41 Bảng 2.2. KLPT và thời gian lưu của các mẫu chuẩn Pullulan đối với cột Ultrahydrogel 250 41 Bảng 2.3. KLPT và thời gian lưu của các mẫu chuẩn Pullulan đối với cột Ultrahydrogel Linear 43 Bảng 2.4. Kết quả M w , M n và PI của CTS đo bằng GPC 45 Bảng 3.1. Sự thay đổi ĐĐA của CTS theo thời gian phản ứng 55 Bảng 3.2. Sự thay đổi KLPT, ĐĐA và PI của CTS nguồn cắt mạch bằng hydro peroxit 58 Bảng 3.3. Kết quả cắt mạch dung dịch 5% CTS-91 chế tạo COS 60 Bảng 3.4. Hiệu ứng đồng vận cắt mạch CTS-91 trong dung dịch 5% bằng tia γCo 60 và H 2 O 2 0,5% 62 Bảng 3.5. Hiệu suất cắt mạch bức xạ dung dịch CTS-91 5% trong trường hợp có và không có H 2 O 2 0,5% 63 Bảng 3.6. ĐĐA của sản phẩm cắt mạch bằng chiếu xạ dung dịch CTS-91 5%, H 2 O 2 0,5% theo liều xạ 68 Bảng 3.7. Kết quả cắt mạch dung dịch CTS-80 nồng độ 5% chế tạo COS 69 Bảng 3.8. Hiệu ứng đồng vận cắt mạch CTS-80 trong dung dịch 5% bằng tia γCo 60 và H 2 O 2 0,5% 71 Bảng 3.9. Hiệu suất cắt mạch bức xạ dung dịch CTS-80 5% trong trường hợp có và không có H 2 O 2 0,5% 72 Bảng 3.10. ĐĐA của sản phẩm cắt mạch bằng chiếu xạ dung dịch CTS-80 5%, H 2 O 2 0,5% theo liều xạ 75 Bảng 3.11. Kết quả cắt mạch CTS-72 trong dung dịch 5% chế tạo COS 76 Bảng 3.12. Hiệu ứng đồng vận cắt mạch CTS-72 trong dung dịch 5% bằng tia γCo 60 và H 2 O 2 0,5% 78 Bảng 3.13. Hiệu suất cắt mạch bức xạ dung dịch CTS-72 5% trong trường hợp có và không có H 2 O 2 0,5% 80 Bảng 3.14. ĐĐA của sản phẩm cắt mạch bằng chiếu xạ dung dịch CTS-72 5%, H 2 O 2 0,5% theo liều xạ 84 Bảng 3.15. Độ ẩm và ĐTNBH các mẫu CTS 88 Bảng 3.16. KLPT của CTS cắt mạch theo liều xạ với nồng độ H 2 O 2 khác nhau 91 Bảng 3.17. HSCMBX G s theo liều xạ ở những nồng độ H 2 O 2 khác nhau 93 Bảng 3.18. ĐĐA của CTS chiếu xạ ở 10 kGy với nồng độ H 2 O 2 khác nhau 95 Bảng 3.19. KLPT và PI của CTS cắt mạch dạng trương trong H 2 O 2 5% ở liều xạ 10 kGy với suất liều khác nhau 98 Bảng 3.20. Ảnh hưởng của nồng độ H 2 O 2 đế n KLPT và ĐĐA của CTS ở liều xạ 10,5 kGy 99 Bảng 3.21. Kết quả cắt mạch CTS-91 ở dạng trương trong dung dịch H 2 O 2 5% 101 Bảng 3.22. Hiệu ứng đồng vận cắt mạch CTS-91 bằng tia γCo 60 và H 2 O 2 5% 105 Bảng 3.23. Hiệu suất cắt mạch bức xạ CTS-91 ở dạng trương trong nước và trong dung dịch H 2 O 2 5% 106 Bảng 3.24. ĐĐA của sản phẩm cắt mạch CTS-91 ở dạng trương trong dung dịch H 2 O 2 5% theo liều xạ 108 Bảng 3.25. Kết quả cắt mạch CTS-80 ở dạng trương trong nước và trong dung dịch H 2 O 2 5% 111 Bảng 3.26. Hiệu ứng đồng vận cắt mạch CTS-80 bằng tia γCo 60 và H 2 O 2 5% ở dạng trương 113 Bảng 3.27. Hiệu suất cắt mạch bức xạ CTS-80 ở dạng trương trong nước và trong dung dịch H 2 O 2 5% 114 Bảng 3.28. ĐĐA của sản phẩm cắt mạch CTS-80 ở dạng trương trong dung dịch H 2 O 2 5% theo liều xạ 117 Bảng 3.29. Kết quả cắt mạch CTS-72 ở dạng trương trong nước và trong dung dịch H 2 O 2 5% 118 Bảng 3.30. Hiệu ứng đồng vận cắt mạch CTS-72 bằng tia γCo 60 và H 2 O 2 5% ở dạng trương trong nước và trong dung dịch H 2 O 2 5% 119 Bảng 3.31. Hiệu suất cắt mạch bức xạ CTS-72 ở dạng trương trong nước và trong dung dịch H 2 O 2 5% 120 Bảng 3.32. Sự phụ thuộc của HSCMBX và HSTĐPƯ theo ĐĐA khi cắt mạch ở trạng thái rắn 121 [...]... TÀI LI U 4 1.1 T NG QUAN V CHITIN, CHITOSAN, OLIGOCHITOSAN 4 1.1.1 Ngu n g c chitin, chitosan, oligochitosan 4 1.1.2 C u trúc chitin, chitosan, oligochitosan 4 1.1.3 ng d ng chitin, chitosan, oligochitosan 6 1.1.4 M t s thông s quan tr ng c a chitin, chitosan 6 1.1.5 Cơ ch kháng khu n c a chitosan kh i lư ng phân t th p và oligochitosan 8 1.2 SƠ LƯ C V PHƯƠNG... t qu nghiên c u, chúng tôi tìm i u ki n thích h p cho vi c s d ng hi u ng ng v n ch t o hi u qu oligochitosan N i dung nghiên c u c a lu n án bao g m: - Nghiên c u i u ki n ch t o hi u qu chitosan ngu n - Nghiên c u gi m kh i lư ng phân t chitosan - Nghiên c u hi u ng ng v n ch t o chitosan kh i lư ng phân t th p và oligochitosan - Nghiên c u nh hư ng c a su t li u b c x n hi u su t c t m ch chitosan. .. ang là v n h pd nc n ư c m r ng nghiên c u T nh ng thông tin trên, v i mong mu n tìm hi u kh năng k t h p c a hai tác nhân H2O2 và b c x gamma Co-60 trong vi c c t m ch chitosan ch t o oligochitosan, chúng tôi ch n và th c hi n chitosan b ng hi u ng tài: Nghiên c u c t m ch ng v n H2O2/b c x gamma Coban– 60 t o oligochitosan 2 ch tài ư c ti n hành d a vào phương pháp nghiên c u hi u ng ng v n áp d... ch t o và bi n tính v t li u chitosan 47 2.3.4 Các phương pháp nghiên c u ng d ng v t li u chitosan c t m ch 51 CHƯƠNG 3 K T QU VÀ TH O LU N 55 3.1 CH T O CHITOSAN NGU N T CHITIN 55 3.2 C T M CH CHITOSAN NGU N B NG HYDROPEROXIT 57 3.3 HI U NG NG V N CH T O OLIGOCHITOSAN B NG CHI U X DUNG D CH 59 3.3.1 Hi u ng ng v n ch t o oligochitosan i v i chitosan có axetyl ~ 91% ... NG QUAN CÁC K T QU NGHIÊN C U C T M CH CHITOSAN 31 1.6 M C TIÊU C A LU N ÁN 36 CHƯƠNG 2 V T LI U VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U TH C NGHI M 38 2.1 NGUYÊN LI U VÀ HÓA CH T 38 2.2 THI T B VÀ D NG C 38 2.3 PHƯƠNG PHÁP 39 2.3.1 o các thông s c a chitosan và oligochitosan 39 2.3.2 c trưng c u trúc v t li u chitosan và oligochitosan 46 2.3.3... 59 3.3.2 Hi u ng ng v n ch t o oligochitosan i v i chitosan có axetyl ~ 80,3% 69 3.3.3 Hi u ng ng v n ch t o oligochitosan i v i chitosan có axetyl ~ 72% 76 3.4 HI U NG NG V N C T M CH CHITOSAN D NG TRƯƠNG 88 3.4.1 Xác nh m t s thông s ban u c a chitosan c t m ch d ng trương…………………………………………………………………………88 3.4.2 C t m ch chitosan b ng hi u ng trương và kh o... trong nhi u trư ng h p [89] Vì v y, v n bi n tính c t m ch chitosan nh m m r ng kh năng ng d ng c a lo i polyme này là r t c n thi t Nhi u phương pháp c t m ch chitosan khác nhau ã ư c nghiên c u và áp d ng Trong ó, phương pháp hóa h c s d ng H2O2 và phương pháp chi u x s d ng b c x gamma c t m ch chitosan ch t o oligochitosan g n ây ư c t p trung nghiên c u áp d ng vì cho hi u su t cao, thân thi n v i... x n hi u su t c t m ch chitosan - Nghiên c u m t s ng d ng c a s n ph m oligochitosan và chitosan kh i lư ng phân t th p ch t o ư c K t qu nghiên c u c a lu n án s là cơ s khoa h c cho vi c áp d ng hi u ng ng v n c a các tác nhân tương t trong vi c ch t o chitosan kh i lư ng phân t th p T k t qu c a lu n án cho phép xây d ng quy trình công ngh s n xu t hi u qu oligochitosan áp d ng hi u ng ng v n v... ng c a công ngh b c x các trung tâm này, v i ngu n b c x gamma Co – 60 ư c trang b , nhi u nghiên c u bi n tính v t li u ã ư c tri n khai và ng d ng có hi u qu M t trong các hư ng nghiên c u ó là bi n tính c t m ch chitosan ch t o chitosan kh i lư ng phân t th p và oligome c a nó b ng phương pháp chi u x T i trung tâm VINAGAMMA, Tp HCM, nghiên c u theo hư ng này ã thu ư c nh ng k t qu bư c u r t... sinh v t khác [12] Chitosan (CTS) là d n xu t c a chitin, ư c ch t o ph bi n b ng cách axetyl hóa m t ph n t chitin trong môi trư ng ki m c [13] Oligochitosan còn g i là chitosan oligosaccarit (COS) là s n ph m gi m c p c a CTS, ư c ch t o b ng bi n tính c t m ch CTS s d ng các tác nhân c t m ch như enzym [63], hóa h c [76] và b c x [27], [38]… 1.1.2 C u trúc chitin, chitosan, oligochitosan Chitin là . ĐỒNG VẬN CHẾ TẠO OLIGOCHITOSAN BẰNG CHIẾU XẠ DUNG DỊCH 59 3.3.1. Hiệu ứng đồng vận chế tạo oligochitosan đối với chitosan có độ đề axetyl ~ 91% 59 3.3.2. Hiệu ứng đồng vận chế tạo oligochitosan. 3.4.3. Hiệu ứng đồng vận cắt mạch chitosan có độ đề axetyl ~ 91% ở dạng trương 101 3.4.4. Hiệu ứng đồng vận cắt mạch chitosan có độ đề axetyl ~ 80,3 ở dạng trương 111 3.4.5. Hiệu ứng đồng vận cắt. ĐẠI HỌC KHOA HỌC ĐẶNG XUÂN DỰ NGHIÊN CỨU CẮT MẠCH CHITOSAN BẰNG HIỆU ỨNG ĐỒNG VẬN H 2 O 2 /BỨC XẠ GAMMA COBAN – 60 ĐỂ CHẾ TẠO OLIGOCHITOSAN LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC