5.2. Hoa - Tran Xuan Mau

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Ủ Ư Tập 2, Số (2014) AMORPHOPHALLUS PAEONNIIFOLIUS VÀ CHITOSAN guyễn hị ồng âm*, rần Xuân ậu, rần hị Văn hi Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Huế *Email: mylove.ph2003@gmail.com Ó Ắ Lần đầu tiên, m ng o m r t t g ucomannan đư c t ch chiết t Amorphophallus paeonniifolius trồng Th a Thiên Huế (gọi tắt c nưa o i t PGM) v chitosan đư c chế tạo Ảnh hưởng c a điều kiện tạo m ng, th nh hần o m r v ng chất hóa dẻo đến tính chất c a m ng đư c khảo s t Kết nghiên cứu ằng FTIR, SEM, XRD DTA cho thấ có tương t c hai o m r tạo m ng v m t hình thành Thử nghiệm khuếch t n đĩa thạch cho thấ m ng PGM - chitosan thu đư c có khả kh ng khuẩn Escherichia coli Staphylococcus aureus Từ khóa: Escherichia coli, g c ro , kh ng khuẩn Staphylococcus aureus, màng polymer glucomannan - chitosan Ở ĐẦ Vật liệu bao bì nhựa ứng dụng rộng rãi ngành cơng nghiệp thực phẩm, chúng lại có nguy tiềm ẩn sức khỏe người Một mặt, phân tử monomer chất phụ gia khuếch tán vào thực phẩm điều kiện (nhiệt độ, áp suất ) hay môi trường sử dụng (pH, dung mơi ) đặc biệt Mặt khác, polymer tổng hợp gây "ô nhiễm trắng" cho môi trường độ bền hóa học chúng Nhiều nghiên cứu gần quan tâm đến chế tạo màng phân hủy sinh học từ polymer tự nhiên độ an tồn cao thân thiện với môi trường [5] Glucomannan (GM) chitosan polysaccharide nhận nhiều ý ngành công nghiệp thực phẩm dược phẩm GM có chức giảm mỡ thể, giảm nồng độ lipid máu đường huyết…; chitosan có hoạt tính kháng khuẩn tốt khả tương thích sinh học tuyệt vời [8] Chúng polymer tự nhiên có sẵn, dễ phân hủy an tồn Vì vậy, GM chitosan sử dụng rộng rãi để điều chế màng polymer phân hủy sinh học dạng đơn chất hỗn hợp Việc sử dụng hai nhiều polymer để tạo màng phương pháp hiệu để cải thiện tính chất vật liệu [5] Trong nghiên cứu này, màng chế tạo từ GM tách từ bột củ nưa loài Amorphophallus paeonniifolius trồng Thừa Thiên Huế (gọi tắt bột PGM) chitosan Mục đích nghiên cứu tìm hướng ứng dụng cho PGM 47 g n ế ng r g nn n Ệ V ƯƠ nư … Á 2.1 guyên liệu ột PGM chiết tách từ củ nưa loài Amorphophallus paeonniifolius (Dennst) Nicolson (nưa chuông), họ Ráy (Araceae) trồng Phong iền, Thừa Thiên Huế Thành phần bao gồm GM chiếm 98,02% (trong phần GM tan chiếm khoảng 2,82 - 3,92%, cịn lại bột GM khơng tan), tinh bột chiếm 1,98% [3] Chitosan có độ deacetyl hóa 75,03% phân tử lượng 72829 kDa mua Cơng ty Hóa chất Hùng Tiến, Cần Thơ Natri hydroxide 96%, acid acetic 99,5% glycerol 99% hóa chất tinh khiết phân tích Trung Quốc 2.2 Điều chế màng PGM - chitosan Cho gam chitosan vào 50 mL dung dịch acid acetic 2%, khuấy máy khuấy từ nhiệt độ phòng khoảng 30 phút đến chitosan tan hoàn toàn ột PGM với lượng khác cho vào cốc thủy tinh với 50 mL nước cất, khuấy từ 30 phút Tiến hành hồ hóa lị vi sóng khoảng phút với cơng suất 70 P, hỗn hợp thu gel PGM nước Cho từ từ gel PGM vào dung dịch chitosan/acid acetic, khuấy hỗn hợp vòng 50oC Tiếp tục thêm từ từ glycerol vào hỗn hợp khuấy thời gian 50oC Lấy 30 mL hỗn hợp đem tráng lên khuôn nhựa phẳng sấy khô 50oC 24 Sản phẩm tách khỏi khn, bảo quản bình hút ẩm trước phân tích cấu trúc xác định tính chất lý 2.3 hương pháp xác định tính chất màng 2.3.1 ộ bền học ộ bền kéo đứt (Tensile strength - TS) độ giãn dài đứt (Elongation - E) đo theo tiêu chuẩn ISO 527 (1993) thiết bị đo lý đa Zwick Z2.5 (CHL ức) 2.3.2 ộ hút ẩm màng Ngâm lượng màng vào dung dịch đệm muối phosphate pH = 30 phút, sau dùng miếng giấy lọc thấm bám bên màng Xác định khối lượng màng trước sau ngâm Phép đo lặp lại lần ộ hút ẩm màng tính theo cơng thức (1) ( ) (1) đó, W độ hút ẩm màng (%), m30 khối lượng màng sau ngâm vào dung dịch đệm (g), m0 khối lượng màng ban đầu (g) 2.3.3 ộ tan màng Lấy mẫu màng với khối lượng gam khuấy 10 mL nước cất 30 phút Lọc hỗn hợp phễu lọc chân không Phần không tan sấy 80oC qua đêm khối lượng không đổi cân xác định khối lượng Phép đo lặp lại lần ộ tan màng tính theo cơng thức (2) 48 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế ( ) Tập 2, Số (2014) (2) đó, S độ tan màng (%), m1 khối lượng phần khô ban đầu (g), m2 khối lượng phần không tan (g) 2.3.4 Thử khả kháng khuẩn Sử dụng phương pháp khuếch tán thạch để đánh giá khả kháng khuẩn màng vật liệu [8] Các chủng vi sinh vật kiểm định khoa Chống nhiễm khuẩn bệnh viện Trung ương Huế cung cấp bao gồm vi khuẩn Gram(+): Staphylococcus aureus (Sta) vi khuẩn Gram(-): Escherichia coli (E coli) Tiến hành nuôi cấy vi sinh vật kiểm định môi trường thạch đĩa Môi trường phân vào bình tam giác vơ trùng (100 mL), khử trùng atm 10 phút Sau để nguội đến 40 - 50oC, cho riêng loại vi sinh vật kiểm định vào bình (một vịng que cấy 80 mL mơi trường), lắc cho vi sinh vật kiểm định phân bố rót vào đĩa Petri ợi thạch nguội, dùng khoan nút chai khoan bỏ thỏi thạch, sau nhỏ dịch PGM - chitosan vào lỗ đĩa thạch có vi sinh vật kiểm định Cho đĩa Petri vào tủ lạnh (4oC) khoảng - 15 để chất kháng sinh kịp khuếch tán xung quanh trước vi sinh vật kiểm định phát triển, sau lấy khỏi tủ lạnh cho vào tủ ấm 30oC thời gian 18 - 20 Quan sát đo kích thước vịng vơ khuẩn 2.3.5 Xác định cấu trúc tương tác pha PGM chitosan Phổ hồng ngoại (Fourier transform infrared - FTIR) đo máy FTIR IMPAC 410 số sóng vùng 4000 - 400 cm-1 Ảnh hiển vi điện tử quét (Scanning Electron Microscopy SEM) chụp thiết bị SEM S–4800 (HI-9022-0003) Nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction XRD) đo máy D8-Advance Bruker ( ức) Phân tích nhiệt khối lượng (Thermo-gravimetric Analysis - TGA) tiến hành thiết bị DTG-60H với khoảng gia nhiệt từ - 800oC, tốc độ gia nhiệt 10oC/phút mơi trường khí argon K Q ẢV Ả Ậ 3.1 Điều chế màng polymer tổ hợp từ PGM chitosan 3.1.1 Ảnh hưởng điều kiện tạo màng Các yếu tố chọn để khảo sát gồm nhiệt độ thời gian trình khuấy trộn hỗn hợp sấy dịch tạo màng Cố định tỷ lệ nguyên liệu PGM : chitosan : (g/g), thay đổi yếu tố khảo sát Ảnh hưởng điều kiện hình thành đến tính chất cảm quan màng tóm tắt bảng 49 g n ế ng r g nn n nư … Bảng Tính chất cảm quan màng PGM - Chitosan thay đổi điều kiện chế tạo hời gian khuấy - giờ: bề mặt mịn, giòn, màu trắng ngà giờ: bề mặt mịn, dễ tách, dẻo dai, màu trắng ngà giờ: bề mặt mịn, dẻo, dễ tách, ố vàng ếu tố khảo sát hiệt độ khuấy 40 - 50oC: bề mặt mịn, có số bọt khí, dẻo, ố vàng 60oC: bề mặt mịn, dẻo, dai, màu vàng nhạt 70 - 80oC: bề mặt mịn, dẻo, dai, ố vàng hiệt độ thời gian sấy 40oC, 30 giờ: bề mặt gồ ghề, trong, dẻo 50oC, 24 giờ: bề mặt mịn, màu vàng nhạt, dẻo, dai 60 - 70oC, 18 - 12 giờ: bề mặt mịn, màu vàng nhạt, giòn Độ hồn thiện Nhược điểm: giịn, có bọt khí ạt yêu cầu Nhược điểm: ố vàng, giòn Kết thu bảng cho thấy điều kiện thích hợp cho trình tổng hợp màng PGM - chitosan khuấy trộn hỗn hợp 60oC sấy 24 50oC 3.1.2 Ảnh hưởng hàm lượng PGM Một loạt màng PGM-chitosan chế tạo cách thay đổi khối lượng bột PGM từ đến g với khoảng biến thiên 0,5 g; khối lượng chitosan cố định g; thể tích hỗn hợp 100 mL; lượng chất dẻo hóa glycerol thêm vào 0,5 mL Các mẫu ký hiệu PCx, x % PGM hỗn hợp Thành phần hỗn hợp đưa bảng Bảng Thành phần hỗn hợp PGM/chitosan Kí hiệu mẫu PC0 PC33 PC50 PC60 PC67 ỷ lệ PGM/chitosan (g/g) 0,0 : 1,0 0,5 : 1,0 1,0 : 1,0 1,5 : 1,0 2,0 : 1,0 hành phần Dung dịch chitosan (mL) (2% w/v) 100 50 50 50 50 Dịch gel PGM (mL) (w/v) 50 / 1% 50 / 2% 50 / 3% 50 / 4% ền kéo (TS) v TS (MPa) - Ảnh hưởng đến đ đ giãn d i đứt (E) Các giá trị độ bền kéo độ giãn dài đứt màng tổ hợp PGM/chitosan với hàm lượng PGM khác thể hình Có thể thấy rằng, TS màng tổ hợp tăng tăng hàm lượng PGM; giá trị tối đa xuất 50% PGM, đạt 4,05 MPa, sau TS giảm xuống 3,44 MPa với hàm lượng PGM 67% Trong E màng tăng lên nhanh chóng thêm PGM đạt tối đa 158,6% hàm lượng PGM 67% TS 200 E 150 E (%) Ảnh hưởng hàm lượng PGM đến tính chất học khảo sát qua độ bền kéo, độ giãn dài đứt độ hút ẩm màng 100 50 0 20 40 60 80 Hàm lượng PGM (%) Hình thị biểu diễn TS E màng polymer thay đổi hàm lượng PGM 50 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 2, Số (2014) Giá trị TS tăng màng tổ hợp, với hàm lượng PGM tăng từ đến 50%, hình thành liên kết hydro liên phân tử nhóm NH3+ mạch chitosan nhóm OH PGM Những nhóm NH2 chitosan proton hóa thành NH3+ acid acetic, xếp cấu trúc tinh thể phân tử PGM bị phá hủy với hồ hóa, kết nhóm OH tiếp xúc dễ dàng tạo liên kết hydro với NH3+ chitosan Số lượng nhóm hydroxyl tăng lên tăng hàm lượng PGM dịch tạo màng [11] Với hàm lượng PGM cao hơn, TS màng tổng hợp giảm Sự giảm TS xảy PGM hình thành liên kết hydro nội phân tử mạnh liên kết hydro ngoại phân tử, dẫn đến phân tách pha hai thành phần Như vậy, với hàm lượng PGM 50% có tương hợp lớn hai thành phần tạo màng Sự gia tăng độ bền màng tổ hợp tương tác phân tử PGM chitosan vật liệu So với nghiên cứu [5, 9] tác giả màng tổ hợp từ GM chitosan, vật liệu PGM - chitosan chúng tơi có độ bền kéo thấp độ giãn dài đứt lại cao đáng kể TS thấp hơn, tương ứng với khả chống tác động học màng hơn, E cao đồng nghĩa với màng dễ biến dạng Sự phụ thuộc độ hút ẩm màng PGM - chitosan vào hàm lượng PGM trình bày hình ộ hút ẩm màng đạt cực đại mẫu PC30, sau giảm dần với việc bổ sung PGM (các mẫu PC50 đến PC67 có độ hút ẩm thấp mẫu PC0) Nguyên nhân đặc tính kị nước tinh bột nói chung PGM nói riêng Màng bền, dai kết từ tương tác chitosan phân tử PGM, ngăn chặn phân tử nước khuếch tán qua màng, làm giảm giá trị độ hút ẩm màng [11] ộ hút ẩm thấp mở rộng thêm khả ứng dụng vật liệu tổng hợp, đặc biệt môi trường độ ẩm cao ộ hút ẩm W (%) - Ảnh hưởng đến đ hút ẩm c a m ng 200 150 100 50 0 20 40 60 80 Hàm lượng PGM (%) Hình Ảnh hưởng hàm lượng PGM đến độ hút ẩm màng 3.1.3 Ảnh hưởng tỷ lệ chất hóa dẻo Một phương pháp vật lý quan trọng dễ thực để biến đổi cấu trúc polymer hóa dẻo Hóa dẻo polymer (dùng hợp chất có cấu trúc cồng kềnh để giảm độ kết tinh polymer, hạn chế hình thành liên kết tĩnh điện, làm mạch phân tử linh động) làm cho màng trở nên mềm dẻo hơn, làm tăng độ bền tăng độ giãn dài kéo đứt Các polyol glycerol, glycol, sorbitol, đường… thường đóng vai trị chất hóa dẻo cho tinh bột nói chung [1, 4] 51 n ế ng r g nn n - Ảnh hưởng đến đ đ giãn d i đứt (E) TS (MPa) Trong nghiên cứu này, chọn glycerol làm chất hóa dẻo cho màng PGM chitosan Hàm lượng PGM cố định 50% nư … TS E 150 100 ền kéo (TS) v E (%) g 50 Các giá trị TS E màng PGMchitosan với lượng chất dẻo hóa khác trình bày hình 0 0.5 1.5 Thể tích glycerol (mL) Hình Ảnh hưởng lượng glycerol lên TS E màng PGM - chitosan Kết cho thấy rằng, thêm glycerol, TS E tất màng cao khơng có chất dẻo hóa Khi lượng chất dẻo hóa đưa vào 0,5 mL TS tăng lên đáng kể từ 1,53 đến 4,05 MPa Tuy nhiên, tăng lượng glycerol tăng lên đến 2,0 mL TS giảm Trong đó, E lại tăng chất dẻo hóa tăng lên đạt lớn 1,5 mL, sau giảm nhẹ Là chất hóa dẻo kích thước phù hợp với ba nhóm hydroxyl, glycerol dễ dàng xâm nhập vào mạch polymer tạo màng làm suy yếu lực liên phân tử đại phân tử polymer làm suy yếu cấu trúc tinh thể màng Giữa nhóm OH polyol nhóm C=O, NH2 chitosan OH tinh bột hình thành liên kết hydro liên phân tử bền ổn định, phá vỡ liên kết hydro nội phân tử tinh bột chitosan, làm tăng độ co giãn màng polymer tổ hợp Tuy nhiên, việc “kéo giãn” mạng không gian làm cho độ kết tinh giảm nên độ bền học vật liệu giảm xuống Vì vậy, hàm lượng glycerol nhỏ, màng bền có độ dãn dài đứt thấp, tăng lượng glycerol lên màng có độ giãn dài tốt khả chịu lực lại - Ảnh hưởng đến đ tan c a m ng Kết nghiên cứu ảnh hưởng chất dẻo hóa glycerol đến độ tan màng trình bày bảng Các màng dẻo hóa có độ tan nhìn chung cao màng khơng dẻo hóa (trừ trường hợp sử dụng 0,5 mL glycerol độ tan màng giảm nhẹ), giá trị lớn đạt sử dụng 2,0 mL glycerol Kết xuất phát từ đặc điểm glycerol có tính chất ưa nước nên tương tác mạnh với nước, dễ dàng kết hợp vào mạng lưới liên kết hydro; nữa, với có mặt chất dẻo hóa, hai chuỗi polysaccharide mở rộng tương tác với nước dễ dàng Vì vậy, lượng glycerol tăng lên, độ tan màng tăng 52 Bảng Ảnh hưởng lượng chất dẻo hóa đến độ tan màng PGM chitosan Độ tan (%) Glycerol (mL) 0,0 0,5 23 1,0 32 1,5 45 2,0 58 STT 28 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 2, Số (2014) Với lượng glycerol 0,5 mL, màng thu có tính chất cảm quan tốt nhất, giá trị TS, E độ tan chấp nhận 3.2 Xác định cấu trúc màng PGM - chitosan tổng hợp 3.2.1 Ảnh SEM Chúng tiến hành chụp ảnh SEM chitosan, PGM màng PGM - chitosan (mẫu PC50) Kết trình bày hình Kết hình cho thấy, bề mặt chitosan PGM có cấu trúc lớp, tạo thành phiến mỏng có tiết diện không đồng Ảnh SEM vật liệu PGM - chitosan lại thể rằng, sau tương tác với nhau, cấu trúc dạng phiến PGM chitosan bị bóc tách, phá vỡ, khơng cịn ban đầu iều chứng tỏ có tương tác hai thành phần PGM chitosan, tạo nên màng vật liệu có bề mặt tương đối phẳng, khơng cịn diện pha riêng rẽ (1) (2) (3) Hình Ảnh SEM mẫu: (1) chitosan; (2) PGM; (3) màng PGM - chitosan 3.2.2 Giản đồ XRD Giản đồ nhiễu xạ tia X chitosan, PGM màng PGM - chitosan trình bày hình Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample PGM 500 d=3.844 200 d=3.738 d=5.138 d=5.800 Lin (Cps) 300 d=4.914 400 (2) 100 10 20 30 2-Theta - Scale File: Tam Hue mau PGM.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 14 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° - 53 40 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Sample PC 500 400 g n ế ng r g nn n nư … Lin (Cps) 300 200 100 d=2.282 d=2.494 d=3.035 (3) 10 20 30 40 2-Theta - Scale File: Tam Hue mau PC.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° - Hình Giản đồ XRD của: (1) chitosan; (2) PGM; (3) màng PGM – chitosan Kết hình cho thấy chitosan có cấu trúc pha tinh thể với đỉnh nhiễu xạ đặc trưng góc quét 2θ = 20,25o; tinh bột có cấu trúc tinh thể với cường độ nhiễu xạ thấp hơn, đỉnh nhiễu xạ góc quét 2θ = 15o; 17,5o; 18,5o; 23o 24o Khi màng PGM - chitosan tạo thành, có khác biệt nhiễu xạ tia X polymer ban đầu sản phẩm ỉnh nhiễu xạ đặc trưng nguyên liệu hoàn tồn biến mất, pha tinh thể ban đầu khơng cịn tồn Q trình tạo màng khơng trộn lẫn mà có tương tác hai pha, hình thành pha PGM chitosan vơ định hình từ hai pha tinh thể ban đầu 3.2.3 Giản đồ TGA Giản đồ phân tích nhiệt khối lượng chitosan, PGM màng PGM - chitosan trình bày hình (1) (2) (3) Hình Giản đồ TGA của: (1) chitosan; (2) PGM; (3) màng PGM - chitosan Sự khối lượng thành phần tạo màng vật liệu polymer nhiệt độ khác trình bày bảng 54 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 2, Số (2014) Bảng Sự khối lượng theo nhiệt độ chitosan, PGM, màng PGM - chitosan hiệt độ (oC) 295,65 298,43 314,00 510,96 Khối lượng giảm (%) Chitosan PGM Màng PGM - chitosan 59,725 48,164 82,546 53,218 Từ hình bảng nhận thấy peak thu nhiệt màng PGM - chitosan khơng cịn giống với ngun liệu PGM chitosan ban đầu, chứng tỏ có tương tác hai thành phần, tạo thành pha vật liệu Tại nhiệt độ 295,65oC, giản đồ TGA màng PGM - chitosan có peak thu nhiệt với khối lượng đáng kể bắt đầu phân hủy nhiệt độ 400oC 3.2.4 Phổ FTIR Phổ đồ FTIR chitosan, PGM màng tổng hợp PGM - chitosan trình bày hình Phổ FTIR chitosan có đỉnh hấp thụ 3.450 cm-1 đặc trưng cho nhóm OH, đỉnh hấp thụ 2.855, 2.923 cm-1 đặc trưng cho nhóm CH, đỉnh hấp thụ 1.632 cm-1 cho thấy diện nhóm NHCO màng cịn đỉnh hấp thụ 1.560 cm-1 đặc trưng cho nhóm NH2 -1 νCH = 2855 cm νNH2 = 1560 cm -1 νCH = 2923 cm -1 -1 νNHCO = 1632 cm -1 νOH = 3450 cm (1) -1 νC-OH = 1014 cm -1 νOH = 3371 cm -1 νCH = 2931 cm (2) 55 g n ế ng r g νOH = 3402 cm nn n nư … -1 νC-OH = 1029 cm νCH = 2927 cm -1 νNH2 = 1562 cm -1 -1 νNHCO = 1643 cm -1 (3) Hình Phổ FTIR (1) chitosan, (2) PGM, (3) màng PGM – chitosan Phổ FTIR PGM có đỉnh hấp thụ 3.371 cm-1 đặc trưng cho nhóm OH tự do, đỉnh hấp thụ 2.931 cm-1 đặc trưng cho nhóm CH, đỉnh hấp thụ 1.014 cm-1 đặc trưng cho nhóm C-OH dải đỉnh 1.419, 1.365 cm-1 gán tương ứng cho dao động δO-H Trong phổ FTIR màng PGM - chitosan, đỉnh hấp thụ nhóm NH2 chitosan dịch chuyển đến 1.562 cm-1, cịn đỉnh hấp thụ nhóm NHCO dịch chuyển đến 1.643 cm-1 Kết tương tác nhóm hydroxyl PGM nhóm amin chitosan (Meenakshi cộng sự, 2002) [11] Sự thay đổi phù hợp với thay đổi phát XRD, SEM TGA Ngoài ra, so với chitosan PGM, vùng hấp thụ đặc trưng dao động hóa trị nhóm OH tự CH phổ FTIR màng PGM - chitosan có cường độ thay đổi Các đỉnh hấp thụ đặc trưng cho PGM dao động biến dạng CH nhóm methylen, methyl C-OH xuất phổ sản phẩm với cường độ giảm Trong trường hợp này, sử dụng đỉnh hấp thụ nhóm hydroxyl để đánh giá tương tác khơng xác ảnh hưởng hàm lượng glycerol nước Sự tương tác pha trộn PGM chitosan để hình thành sản phẩm chủ yếu hình thành liên kết hydro tương tác Van der Waals; lực định đến tính chất lý vật liệu Khi so sánh phổ hồng ngoại chitosan PGM với sản phẩm, chưa thể rút kết luận rõ ràng tương tác hoá học nhóm chức mạch chitosan nhóm OH phân tử PGM Tuy nhiên, việc bổ sung PGM vào dung dịch chitosan tạo điều kiện thuận lợi cho hình thành liên kết hydro liên phân tử hai loại polymer nguyên liệu 3.3 Đánh giá khả kháng khuẩn màng - chitosan Kết khảo sát khả kháng khuẩn màng PGM - chitosan trình bày bảng 56 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 2, Số (2014) Bảng ường kính vịng kháng khuẩn dịch tạo màng với chủng vi khuẩn khác TT Đường kính vòng kháng khuẩn (mm) ỷ lệ nguyên liệu PGM:chitosan (g/g) 0:0 1,0 : 0,0 0,5 : 1,0 1,0 : 1,0 2,0 : 1,0 Sta (Gram(+)) 0 26 25 22 E coli (Gram(-)) 0 24 23 19 Kết bảng cho thấy vật liệu PGM - chitosan có khả kháng khuẩn, thành phần định tính kháng khuẩn chitosan Cơ chế ức chế vi khuẩn chitosan giải thích theo hai hướng Thứ nhất, chitosan đại phân tử chứa trung tâm mang điện tích dương, đa số vi khuẩn tích điện âm, chúng xảy tương tác tĩnh điện làm cho màng tế bào vi khuẩn bị hư hỏng, ngăn cản trình trao đổi chất qua màng tế bào, đồng thời xuất lỗ hổng thành tế bào, tạo điều kiện cho protein thành phần cấu tạo nên tế bào thoát ngồi Vì vậy, chitosan tiêu diệt vi sinh vật Chitosan tác nhân làm thoát chất tế bào phá hủy thành tế bào Tính kháng khuẩn phụ thuộc vào khối lượng phân tử chitosan loại vi khuẩn [7] Cơ chế thứ hai cho rằng, phân tử chitosan phân tán xung quanh tế bào vi sinh vật tạo tương tác biến đổi ADN, ảnh hưởng đến q trình tổng hợp ARN thơng tin tổng hợp protein, ngăn cản hình thành bào tử, ngăn cản trao đổi chất, hấp thu thành phần dinh dưỡng vi sinh vật… (Sudarshan cộng sự, 1992) [10] Hoạt tính kháng khuẩn màng tăng hàm lượng chitosan tăng; vi khuẩn Gram(+) bị ức chế mạnh vi khuẩn Gram(-) Theo Ming Kong Xi Guang Chen [7], khả kháng khuẩn chitosan vi khuẩn Gram(-) mạnh so với vi khuẩn Gram(+) Kết ngược lại nghiên cứu màng PGM - chitosan giải thích vi khuẩn Gram(+) nhạy cảm hơn, vi khuẩn Gram(-) có lớp màng bảo vệ bên K Ậ Màng polymer tổ hợp PGM - chitosan chế tạo từ PGM chitosan Ở tỷ lệ nguyên liệu PGM : chitosan : (g/g), thể tích glycerol 0,5 mL, khuấy trộn 60oC, sấy 24 50oC màng PGM - chitosan có tính chất lý đạt yêu cầu Sự kết hợp PGM với chitosan cải thiện tính chất học giảm độ hút ẩm so với màng chitosan Khi thêm chất dẻo hóa, màng có độ giãn dài tốt khả chịu lực lại đi, đồng thời độ hòa tan màng cao Kết phân tích phổ đồ IR, ảnh SEM, giản đồ XRD TGA cho thấy có tương tác hai pha chitosan PGM tạo thành pha đồng nhất, vô định hình Màng PGM - chitosan với tỷ lệ ngun liệu khác có tính kháng khuẩn, vai trò kháng khuẩn chitosan Vi khuẩn Gram(+) bị ức chế mạnh vi khuẩn Gram(-) 57 g n ế ng r g nn n Ệ [1] A A Xtreepikhep, V A nư … K Ả êrêvitskaia, G L Slonhimxki (1997) Cơ sở c a hóa học c c h chất cao hân tử, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [2] Phạm Thị Thảo Ly (2013) Nghiên cứu chế tạo màng tinh bột sắn - chitosan khảo sát khả kháng vi khuẩn xâm nhập, Luận văn Thạc sĩ, Chuyên ngành Hóa hữu cơ, Trường ại học Khoa học Huế [3] Trần Thị Văn Thi, Nguyễn Thị Hoài, Lê Trung Hiếu, ặng Thị Quỳnh Anh (2012) Nghiên cứu thành phần cấu trúc bột glucomannan tách chiết từ củ nưa - Amorphophallus paeoniifolius trồng Thừa Thiên Huế, Tạ chí Hóa học (Viện Khoa học v Cơng nghệ Việt Nam), 50(5A), tr 141-145 [4] Thái Dỗn Tĩnh (2005) Cơ sở hóa học c c h chất cao hân tử, Nxb Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội [5] D Jia, Y Fang, K Yao (2009) Water vapor barrier and mechanical properties of konjac glucomannan-chitosan-soy protein isolate edible films, Food and Bioproducts Processing, 87(1), pp 7-10 [6] B Li, J F Kennedy, J L Peng, X Yie, B J Xie (2006) Preparation and performance evaluation of glucomannan-chitosan-nisin ternary antimicrobial blend film, Carbohydrate Polymers 65, pp 488-494 [7] M Kong, X G Chen (2010) Antimicrobial properties of chitosan and mode of action: A state of the art review, International Journal of Food Microbiology 144, pp 51-63 [8] P K Dutta, S Tripathi, G K Mehrotra, J Dutta (2009) Perspectives for chitosan based antimicrobial films in food applications, Food Chemistry 114, pp 1173-1182 [9] X Ye, J F Kennedy, B Li, B J Xie (2006) Condensed state structure and biocompatibility of the konjac glucomannan/chitosan blend films, Carbohydrate Polymers 64, pp 532-538 [10] Y C Chung, C Y Chen (2008) Antibacterial characteristics and activity of acid - soluble chitosan, Bioresource Technology, 99(8), pp 2806-2814 [11] Y X Xu, K M Kim, M A Hanna, D Nag (2005) Chitosan - starch composite film: preparation and characterization, Industrial Crops and Products 21, pp 185-192 58 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, Trường Đại học Khoa học Huế Tập 2, Số (2014) STUDY ON THE FABRICATION OF A POLYMER FILM COMPOSED OF CHITOSAN AND AMORPHOPHALLUS PAEONNIIFOLIUS GLUCOMANNAN COLLECTED IN THUA THIEN HUE Nguyen Thi Hong Tam*, Tran Xuan Mau, Tran Thi Van Thi Department of Chemistry, Hue University of Sciences *Email: mylove.ph2003@gmail.com ABSTRACT For the first time, the polymer blend films composed of glucomannan flour extracted and urifi d from th tu r of Amorphophallus paeonniifolius cultivated in Thua Thien Hue (PGM) and chitosan were fabricated The effects of film-forming conditions, polymer composition and the amount of plasticizer on the film properties were investigated The films were studied by FTIR, SEM, XRD TGA, and the results pointed out that there was an interaction between the two phase components and a new phase was formed The PGM chitosan fi ms show d th antimicro ia activit against Esch richia co i and Staphylococcus aureus Keywords: Antimicrobial activity, Escherichia coli, glucomannan - chitosan polymer film, glycerol, Staphylococcus aureus 59  ... 2-Theta - Scale File: Tam Hue mau PGM.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 14 s - 2-Theta: 1.000 ° -. .. mau PC.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 1.000 ° - End: 40.000 ° - Step: 0.020 ° - Step time: s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 1.000 ° - Theta: 0.500 ° - Chi: 0.00 ° -. .. -1 νCH = 2923 cm -1 -1 νNHCO = 1632 cm -1 νOH = 3450 cm (1) -1 νC-OH = 1014 cm -1 νOH = 3371 cm -1 νCH = 2931 cm (2) 55 g n ế ng r g νOH = 3402 cm nn n nư … -1 νC-OH = 1029 cm νCH = 2927 cm -1