Nghiên cứu khả năng kháng vi khuẩn Gram âm của chế phẩm phối hợp Chitosan – nano bạc

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRƯƠNG ĐỨC HẠNH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG VI KHUẨN GRAM ÂM CỦA CHẾ PHẨM PHỐI HỢP CHITOSAN – NANO BẠC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ Sinh học Khoa : CNSH – CNTP Lớp : 42 - CNSH Khóa học : 2010-2014 THÁI NGUYÊN, NĂM 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TRƯƠNG ĐỨC HẠNH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG KHÁNG VI KHUẨN GRAM ÂM CỦA CHẾ PHẨM PHỐI HỢP CHITOSAN – NANO BẠC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ Sinh học Khoa : CNSH – CNTP Lớp : 42 - CNSH Khóa học : 2010 - 2014 Giáo viên hướng dẫn 1 : Ths. Lương Hùng Tiến Giáo viên hướng dẫn 2 : Ths. Nguyễn Thị Đoàn Thái Nguyên, 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan rằng số liệu và các kết quả nghiên cứu trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Trong quá trình thực hiện đề tài và hoàn thiện luận văn mọi sự giúp đỡ đều đã được cảm ơn và trích dẫn trong luận văn đều được ghi rõ nguồn gốc. Thái nguyên ngày 29 tháng 05 năm 2014 Sinh viên Trương Đức Hạnh LỜI CẢM ƠN Thực tập tốt nghiệp là một khâu rất quan trọng trong quá trình học tập của mỗi sinh viên nhằm hệ thống lại toàn bộ lượng kiến thức đã học, vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, bước đầu làm quen với những kiến thức khoa học. Qua đó sinh viên ra trường sẽ hoàn thiện hơn về kiến thức lý luận, phương pháp làm việc, năng lực công tác nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn của công việc sau này. Được sự giúp đỡ của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm và Ban chủ nhiệm khoa CNSH - CNTP, em đã tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu khả năng kháng vi khuẩn Gram âm của chế phẩm phối hợp Chitosan – nano bạc”. Trong suốt quá trình thực tập em đã nhận được sự giúp đỡ của các thầy, cô giáo, các bạn trong lớp 42-CNSH, các chuyên viên nơi em thực tập tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, Ban chủ nhiệm khoa CNSH - CNTP, các thầy cô bộ môn khoa CNSH - CNTP và đặc biệt là thầy giáo Ths. Lương Hùng Tiến và cô giáo Ths. Nguyễn Thị Đoàn người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đề tài. Em cũng xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã hết sức cổ vũ, động viên, tạo điều kiện để em hoàn thiện đề tài này. Trong quá trình thực tập, cũng như là trong quá trình làm báo cáo, khó tránh khỏi sai sót, rất mong các thầy, cô bỏ qua. Đồng thời do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên bài báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp quý báu của thầy, cô giáo để em học thêm nhiều kinh nghiệm và kiến thức trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC PHẦN 1. MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục đích và yêu cầu của đề tài 2 1.2.1. Mục đích 2 1.2.1. Yêu cầu 2 1.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 1.3.1. Ý nghĩa khoa học 2 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn 2 PHẦN 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. Tổng quan về nano bạc 3 2.1.1. Giới thiệu về bạc kim loại 3 2.1.2. Giới thiệu về hạt nano bạc 3 2.1.3. Phương pháp phân tích hạt nano bạc 4 2.1.4. Đặc tính kháng khuẩn của nano bạc 4 2.1.5. Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc 5 2.1.6. Ứng dụng nano bạc trong cuộc sống 6 2.2. Tổng quan về Chitosan 6 2.2.1. Nguồn gốc Chitin và Chitosan 6 2.2.2 Cấu trúc hóa học của Chitosan 8 2.2.3. Tính chất của Chitosan 9 2.2.3.1. Tính chất vật lý 9 2.2.3.2. Tính chất hóa học 11 2.2.3.3. Tính chất sinh học và độc tính của Chitosan 12 2.2.4. Đặc tính kháng khuẩn và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động kháng khuẩn của Chitosan 13 2.2.4.1. Đặc tính kháng khuẩn 13 2.2.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng kháng khuẩn của Chitosan 15 2.2.5. Ứng dụng của Chitosan 18 2.2.5.1. Ứng dụng trong công nghệ thực phẩm 18 2.2.5.2. Ứng dụng trong y học 19 2.2.5.3. Ứng dụng trong mỹ phẩm 19 2.2.5.4. Ứng dụng trong môi trường 20 2.3. Tổng quan về vi khuẩn Gram âm 20 2.3.1. Vi khuẩn Escherichia coli 20 2.3.1.1. Đặc điểm hình thái 20 2.3.1.2. Độc tố của E.coli 21 2.3.1.3. Sức đề kháng 21 2.3.1.4. Khả năng gây bệnh của E.coli 22 2.3.2. Vi khuẩn S. Typhimurium 22 2.3.2.1. Đặc điểm của vi khuẩn 22 2.3.2.2. Đặc điểm nuôi cấy 23 2.3.2.3. Đặc điểm hóa sinh 23 2.3.2.4. Cơ chế gây bệnh 23 2.3.3. Các chất có khả năng kháng vi khuẩn Gram âm 24 2.4. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 25 2.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 25 2.4.2. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 26 PHẦN 3. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28 3.1. Vật liệu nghiên cứu 28 3.1.1. Vật liệu 28 3.1.2. Chủng vi sinh vật thí nghiệm 28 3.1.3. Môi trường nuôi cấy 28 3.1.4. Dụng cụ, thiết bị 28 3.2. Địa điểm, thời gian nghiên cứu 29 3.3. Nội dung nghiên cứu 29 3.4. Phương pháp nghiên cứu 29 3.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm 29 3.4.2. Phương pháp phân tích 31 3.4.2.1. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn 31 3.4.2.1. Phương pháp quan sát hình thái tế bào và xác định mật độ tế bào 31 3.4.3. Phương pháp bảo quản giống vi sinh vật 32 PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33 4.1. Kết quả xác định nồng độ ức chế tối thiểu của nano bạc đối với vi khuẩn Gram âm 33 4.2. Kết quả xác định nồng độ ức chế tối thiểu của Chitosan đối với vi khuẩn Gram âm 34 4.3. Lựa chọn công thức phối trộn Chitosan với nano bạc kháng lại vi khuẩn Gram âm 36 4.3.1. Lựa chọn công thức phối trộn Chitosan với nano bạc kháng lại vi khuẩn E.coli 36 4.3.2. Lựa chọn công thức phối trộn Chitosan với nano bạc kháng lại vi khuẩn S.Typhimurium 37 4.4. Khả năng kháng vi khuẩn Gram âm của chế phẩm phối hợp Chitosan – nano bạc theo thời gian 39 4.4.1. Khả năng kháng vi khuẩn E. coli của chế phẩm phối hợp Chitosan – nano bạc theo thời gian 39 4.4.2. Khả năng kháng vi khuẩn S. Typhimurium của chế phẩm phối hợp Chitosan – nano bạc theo thời gian 40 PHẦN 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 5.1. Kết luận 42 5.1. Kiến nghị 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN Escherichia coli E.coli Salmonella Typhimurium S. Typhimurium Minimum Inhibitory Concentration MIC Colony forming unit CFU Dgree of Deacetylation DDA Deoxyribonucleic acid ADN Messenger Ribonucleic acid mARN De-ion DI Ultraviolet-visble spectroscopy UV-VIS DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1. Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích. 3 Bảng 2.2. Hàm lượng Chitin trong vỏ một số động vật giáp xác 8 Bảng 3.1. Công thức phối trộn Chitosan và nano bạc 30 Bảng 4.1. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ nano bạc đến hiệu quả kháng khuẩn Gram âm 34 Bảng 4.2. Kết quả ảnh hưởng của nồng độ Chitosan đến hiệu quả kháng khuẩn Gram âm 35 Bảng 4.3. Hiệu quả kháng vi khuẩn E. coli của công thức phối trộn Chitosan và nano bạc 37 Bảng 4.4. Hiệu quả kháng vi khuẩn S. Typhimurium của công thức phối trộn Chitosan và nano bạc 38 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1. Ảnh UV-VIS của các hạt nano bạc. 4 Hình 2.2. Ion bạc vô hiệu hóa enzyme chuyển hóa oxy của vi khuẩn 5 Hình 2.3. Một số loại giáp xác chứa Chitin 7 Hình 2.4. Công thức cấu tạo của Chitin 8 Hình 2.5. Công thức cấu tạo của Chitosan 9 Hình 2.6. Vi khuẩn Escherichia coli 21 Hình 2.7. Vi khuẩn S. Typhimurium 22 Hình 4.1. Kết quả xác định MIC của chế phẩm nano bạc kháng vi khuẩn Gram âm 33 Hình 4.2. Kết quả xác định MIC của chế phẩm Chitosan kháng vi khuẩn Gram âm 35 Hình 4.3. Kết quả kháng vi khuẩn E. coli của công thức phối trộn Chitosan và nano bạc 36 Hình 4.4. Kết quả kháng vi khuẩn S. Typhimurium của công thức phối trộn Chitosan và nano bạc 38 Hình 4.5. Biểu đồ khả năng kháng E. coli của chế phẩm Chitosan – nano bạc 40 Hình 4.6. Khả năng kháng S. Typhimurium của chế phẩm Chitosan – nano bạc 41 [...]... chế phẩm kháng vi sinh vật ổn định, hiệu quả cao Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu tiến hành đề tài Nghiên cứu khả năng kháng vi khuẩn Gram âm của chế phẩm phối hợp Chitosan – nano bạc Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở dữ liệu cho vi c nghiên cứu tạo ra một chế phẩm phối hợp kháng vi sinh vật hoàn thiện giữa Chitosan – nano bạc ứng dụng trong công nghệ sinh học và công nghệ thực phẩm 1.2 Mục đích... nước uống tại Mỹ [14] 2.2.4 Đặc tính kháng khuẩn và các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động kháng khuẩn của Chitosan 2.2.4.1 Đặc tính kháng khuẩn Gần đây những nghiên cứu về tính kháng khuẩn của Chitosan đã chỉ ra rằng Chitosan có khả năng ức chế sự phát triển của vi khuẩn Chitosan có khả năng ức chế vi khuẩn Gram dương, Gram âm, nấm men, nấm mốc Khả năng kháng khuẩn của Chitosan phụ thuộc vào các yếu tố như:... của đề tài 1.2.1 Mục đích Xác định được khả năng kháng vi khuẩn Gram âm của chế phẩm phối hợp Chitosan – nano bạc 1.2.1 Yêu cầu - Tìm ra các điều kiện cho sự kết hợp tối ưu cho sự kháng vi khuẩn Gram âm của chế phẩm phối hợp Chitosan – nano bạc 1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 1.3.1 Ý nghĩa khoa học - Giúp sinh vi n có cơ hội tiếp cận với các thao tác kỹ thuật trong thực tế Qua đó kết hợp. .. tạo Vi t Nam – Phần Lan (IPP), các nhà khoa học thuộc phòng Thí nghiệm công nghệ nano, đại học Quốc gia TP 2.4.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Chitosan/ nano bạc (CS/Ag-NPs) được nghiên cứu ứng dụng trong vi c kháng khuẩn trong dung dịch nhờ đặc tính kháng khuẩn đặc biệt của hạt nano bạc Khả năng kháng khuẩn của vật liệu trên đã được khảo sát với một số vi khuẩn như vi khuẩn Gram âm (E coli), vi khuẩn. .. tăng tiếp xúc của chúng với vi khuẩn, và nâng cao hiệu quả diệt khuẩn Khả năng kháng khuẩn của nano bạc là nhờ vào các ion Ag+, ion này có khả năng liên kết mạnh với peptidoglican, thành phần cấu tạo nên thành tế bào của vi khuẩn và ức chế khả năng vận chuyển oxy vào bên trong tế bào dẫn đến làm tê liệt vi khuẩn Nếu các ion bạc được lấy ra khỏi tế bào ngay sau đó, khả năng hoặt động của vi khuẩn lại có... vi khuẩn làm thay đổi tính thấm của màng tế bào vi khuẩn [26] Các đặc tính này đã thu hút được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trong thời gian gần đây 2 Vi khuẩn là tác nhân chính gây hư hỏng thực phẩm và độc tố của chúng ảnh hưởng đến sức khỏe của con người Dựa trên các đặc tính của nano bạc và Chitosan, nhóm nghiên cứu nhận thấy, hai vật liệu này có khả năng kết hợp để tạo ra một chế phẩm kháng. .. diệt vi sinh vật [14] Trong một nghiên cứu khá rộng về tính kháng khuẩn của Chitosan chống lại E.coli, người ta đã tìm ra rằng nhiệt độ cao và pH acid của thực phẩm làm tăng ảnh hưởng của Chitosan đến vi khuẩn Nó cũng chỉ ra cơ chế ức chế vi khuẩn của Chitosan là do liên kết giữa chuỗi polyme của Chitosan với các ion kim loại trên bề mặt vi khuẩn làm thay đổi tính thấm của màng tế bào Khi bổ sung Chitosan. .. tử của Chitosan, pH môi trường, nhiệt độ, sự có mặt của các thành phần trong thực phẩm Khả năng kháng khuẩn của Chitosan đã được nghiên cứu bởi một số tác giả, trong đó cơ chế kháng khuẩn cũng đã được giải thích trong một số trường hợp Tuy nhiên trong các cách giải thích đều chỉ ra rằng vi c ức chế vi khuẩn của Chitosan là do liên kết giữa chuỗi polyme của Chitosan với các ion kim loại trên bề mặt vi. .. các cation, Chitosan loại bỏ các cation đó Vi c giải phóng LPS làm mất sự ổn định của màng ngoài Cơ chế hoạt động kháng khuẩn của Chitosan khác nhau ở vi khuẩn Gram âm và Gram dương Trong nghiên cứu này họ phân biệt tác động của Chitosan lên Staphylococcus aureus (Gram dương) và E.coli (Gram âm) Đối với Staphylococcus aureus hoạt động kháng khuẩn tăng khi tăng trọng lượng phân tử Chitosan, Chitosan trên... Bạc Bạc và các hợp chất của bạc thể hiện tính độc với vi khuẩn, nấm, virus, tảo, tuy nhiên lại không thể hiện tính độc đối với con người và động vật 25 Nano bạc ở nồng độ 100ppm có khả năng ức chế mạnh đến vi khuẩn gram dương như: Staphyloccus aureus, Bacillus cereus, và vi khuẩn gram âm như: E coli, S Typhimurium, - Chất chiết từ động vật Chitin – Chitosan là một thành phần cấu trúc quan trọng của . vi khuẩn S.Typhimurium 37 4.4. Khả năng kháng vi khuẩn Gram âm của chế phẩm phối hợp Chitosan – nano bạc theo thời gian 39 4.4.1. Khả năng kháng vi khuẩn E. coli của chế phẩm phối hợp Chitosan. một chế phẩm kháng vi sinh vật ổn định, hiệu quả cao. Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu tiến hành đề tài Nghiên cứu khả năng kháng vi khuẩn Gram âm của chế phẩm phối hợp Chitosan – nano bạc kháng vi khuẩn Gram âm 33 Hình 4.2. Kết quả xác định MIC của chế phẩm Chitosan kháng vi khuẩn Gram âm 35 Hình 4.3. Kết quả kháng vi khuẩn E. coli của công thức phối trộn Chitosan và nano bạc