MỞ ĐẦU Ở các nước đang phát triển, đặc biệt là Việt Nam việc sử dụng đồ dùng không đạt tiêu chuẩn vô cùng phổ biến, đã gây ra nhiều hệ quả vô cùng nghiêm trọng từ kinh tế đến môi trường và sức khỏe con người như các mặt hàng tiêu dùng bao bì, chai, lọ, hộp, đồ chơi trẻ em, đồ điện tử được làm từ nhựa hay các loại mỹ phẩm, nước khử mùi. Một trong những thành phần gây độc của các sản phẩm đó là Phthalates. Hằng năm, ước tính có hơn 200 ngàn tấn phthalates làm ô nhiễm không khí, đất, nước. Phthalates dễ dàng đi vào cơ thể con người qua ba con đường: tiêu hoá, hít thở và qua da, là nguyên nhân gây ung thư, rối loạn nội tiết, dị tật bẩm sinh, phá vỡ các hoocmon. Thế giới vi sinh vật vô cùng phong phú và đa dạng, trong đó có vi khuẩn. Vi khuẩn, enzym không những chỉ được ứng dụng vào các ngành công nghệp chế biến, y học mà còn đang được nghiên cứu phát triển để đưa vào xử lý môi trường trong đó có xử lý phthalates. I. Giới thiệu chung về Phthalates 1. Định nghĩa Phthalates hay este phthalates, là este của axit phtalic (một axit dicarboxylic thơm, với công thức C6C4(COOH)2) và chủ yếu được sử dụng như chất làm dẻo, chất bổ sung vào nhựa để tăng tính linh hoạt, độ bền và tuổi thọ của nhựa). Phthalates được sản xuất bởi phản ứng anhydrit phthalic với rượu (từ methanol và ethanol (C1 C2) lên đến tridecyl rượu (C13), là một chuỗi thẳng hoặc phân nhánh). Phthalates là một chất lỏng khan, không màu, khó nhận biết mùi, tan trong dung môi hữu cơ nhưng không tan trong nước, có độ bền, tính linh hoạt, kháng thời tiết và khả năng chịu được nhiệt độ cao. Trong đó các loại phổ biến nhất: phthalates cao phân tử (có từ 7 đến 13 C gốc R, R’) bao gồm diisononyl phthalate (DINP), diisodecyl phthalate (DIDP) và dipropylheptyl phthalate (DPHP); Phthalates thấp phân tử (3 6 C gốc R, R’) bao gồm di (2ethylhexyl) phthalate (DEHP) và dibutyl phthalate (DBP). 3. Hiện trạng sử dụng Phthalates được sử dụng trong một loạt các sản phẩm: sơn ruột của thuốc dược phẩm, chất ổn định, chất phân tán, chất bôi trơn, chất kết dính, chất nhũ hoá. Ứng dụng làm chất kết dính và keo dán, chất phụ trợ nông nghiệp, vật liệu xây dựng, sản phẩm chăm sóc cơ, các thiết bị y tế, chất tẩy rửa và bề mặt, bao bì, đồ chơi trẻ em, mô hình đất sét, sáp, sơn, thực phẩm, và dệt may. Các mặt hàng chăm sóc cá nhân có chứa phthalates bao gồm nước hoa, phấn mắt, kem dưỡng ẩm, sơn móng tay, xà phòng lỏng, và keo xịt tóc. Phthalates cũng được tìm thấy trong thiết bị điện tử hiện đại và các ứng dụng y tế như ống thông và các thiết bị truyền máu. Phthalates được sử dụng rộng rãi nhất là di (2ethylhexyl) phthalate (DEHP), diisodecyl phthalate (DIDP), và diisononyl phthalate (DINP). DEHP là chất làm dẻo được sử dụng trên toàn cầu trong PVC do chi phí thấp của nó. Benzylbutylphthalate (BBP) được sử dụng trong sản xuất xốp PVC. Phthalates thấp phân tử được sử dụng làm dung môi trong nước hoa và thuốc trừ sâu. Khi các dẫn chất phthalates được dùng làm chất hóa dẻo cho các bao bì nhựa như chai, can, túi, bao, gói, đầu núm vú, bình sữa, trong đồ chơi trẻ em,... trong quá trình sử dụng, các dẫn chất phthalate ít nhiều thôi ra và theo đường tiêu hóa vào cơ thể con người. Nguy hại hơn, một số nhà sản xuất đã dùng DEHP làm chất tạo đục cho thực phẩm, làm nguy cơ nhiễm độc cao gấp cả trăm lần.
VI KHUẨN PHÂN HUỶ PHTHALATES GVHD: TS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA MÔI TRƯỜNG TIỂU LUẬN VI KHUẨN PHÂN HỦY PHTHALATES GVHD: TS: Trần Thị Huyền Nga Nhóm 12: Nguyễn Hoàng Oanh Phạm Thị Hằng Hải Nguyễn Thị Oanh Đào Thị Phượng Trần Thị Quỳnh Dương Thị Thủy Hà Nội, 10/12/2015 CƠ SỞ CÔNG NGHỆ HOÁ SINH VI KHUẨN PHÂN HUỶ PHTHALATES GVHD: TS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA MỤC LỤC MỞ ĐẦU Ở nước phát triển, đặc biệt Việt Nam việc sử dụng đồ dùng không đạt tiêu chuẩn vô phổ biến, gây nhiều hệ vô nghiêm trọng từ kinh tế đến môi trường sức khỏe người mặt hàng tiêu dùng bao bì, chai, lọ, hộp, đồ chơi trẻ em, đồ điện tử làm từ nhựa hay loại mỹ phẩm, nước khử mùi Một thành phần gây độc sản phẩm Phthalates Hằng năm, ước tính có 200 ngàn phthalates làm ô nhiễm CƠ SỞ CÔNG NGHỆ HOÁ SINH VI KHUẨN PHÂN HUỶ PHTHALATES GVHD: TS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA không khí, đất, nước Phthalates dễ dàng vào thể người qua ba đường: tiêu hoá, hít thở qua da, nguyên nhân gây ung thư, rối loạn nội tiết, dị tật bẩm sinh, phá vỡ hoocmon Thế giới vi sinh vật vô phong phú đa dạng, có vi khuẩn Vi khuẩn, enzym ứng dụng vào ngành công nghệp chế biến, y học mà nghiên cứu phát triển để đưa vào xử lý môi trường có xử lý phthalates I Giới thiệu chung Phthalates Định nghĩa Phthalates hay este phthalates, este axit phtalic (một axit dicarboxylic thơm, với công thức C6C4(COOH)2) chủ yếu sử dụng chất làm dẻo, chất bổ sung vào nhựa để tăng tính linh hoạt, độ bền tuổi thọ nhựa) Phthalates sản xuất phản ứng anhydrit phthalic với rượu (từ methanol CƠ SỞ CÔNG NGHỆ HOÁ SINH VI KHUẨN PHÂN HUỶ PHTHALATES GVHD: TS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA ethanol (C1 / C2) lên đến tridecyl rượu (C13), chuỗi thẳng phân nhánh) Phthalates chất lỏng - khan, không màu, khó nhận biết mùi, tan dung môi hữu không tan nước, có độ bền, tính linh hoạt, kháng thời tiết khả chịu nhiệt độ cao Công thức cấu tạo: Phân loại Tên Viết tắt Công thức hóa học Dimethyl phthalate DMP C6H4(COOCH3)2 Diethyl phthalate DEP C6H4(COOC2H5)2 Diallyl phthalate DAP C6H4(COOCH2CH=CH2)2 Di-n-propyl phthalate DPP C6H4[COO(CH2)2CH3]2 Di-n-butyl phthalate DBP C6H4[COO(CH2)3CH3]2 Diisobutyl phthalate DIBP C6H4[COOCH2CH(CH3)2]2 CƠ SỞ CÔNG NGHỆ HOÁ SINH VI KHUẨN PHÂN HUỶ PHTHALATES GVHD: TS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA Butyl cyclohexyl phthalate BCP CH3(CH2)3OOCC6H4COOC6H11 Di-n-pentyl phthalate DNPP C6H4[COO(CH2)4CH3]2 Dicyclohexyl phthalate DCP C6H4[COOC6H11]2 Butyl benzyl phthalate BBP CH3(CH2)3OOCC6H4COOCH2C6H5 Di-n-hexyl phthalate DNHP C6H4[COO(CH2)5CH3]2 Diisohexyl phthalate DIHxP C6H4[COO(CH2)3CH(CH3)2]2 Diisoheptyl phthalate DIHpP C6H4[COO(CH2)4CH(CH3)2]2 Butyl decyl phthalate BDP CH3(CH2)3OOCC6H4COO(CH2)9CH3 Di(2-ethylhexyl) phthalate DEHP, DOP C6H4[COOCH2CH(C2H5)(CH2)3CH3]2 Di(n-octyl) phthalate DNOP C6H4[COO(CH2)7CH3]2 Diisooctyl phthalate DIOP C6H4[COO(CH2)5CH(CH3)2]2 n-Octyl n-decyl phthalate ODP CH3(CH2)7OOCC6H4COO(CH2)9CH3 Diisononyl phthalate DINP C6H4[COO(CH2)6CH(CH3)2]2 Di(2-Propyl Heptyl) DPHP C6H4[COOCH2CH(CH2CH2CH3) CƠ SỞ CÔNG NGHỆ HOÁ SINH VI KHUẨN PHÂN HUỶ PHTHALATES phthalate GVHD: TS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA (CH2)4CH3]2 Diisodecyl phthalate DIDP C6H4[COO(CH2)7CH(CH3)2]2 Diundecyl phthalate DUP C6H4[COO(CH2)10CH3]2 Diisoundecyl phthalate DIUP C6H4[COO(CH2)8CH(CH3)2]2 Ditridecyl phthalate DTDP C6H4[COO(CH2)12CH3]2 Diisotridecyl phthalate DIUP C6H4[COO(CH2)10CH(CH3)2]2 Trong loại phổ biến nhất: phthalates cao phân tử (có từ đến 13 C gốc R, R’) bao gồm diisononyl phthalate (DINP), diisodecyl phthalate (DIDP) dipropylheptyl phthalate (DPHP); Phthalates thấp phân tử (3 - C gốc R, R’) bao gồm di (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP) dibutyl phthalate (DBP) Hiện trạng sử dụng Phthalates sử dụng loạt sản phẩm: sơn ruột thuốc dược phẩm, chất ổn định, chất phân tán, chất bôi trơn, chất kết dính, chất nhũ hoá Ứng dụng làm chất kết dính keo dán, chất phụ trợ nông nghiệp, vật liệu xây dựng, sản phẩm chăm sóc cơ, thiết bị y tế, chất tẩy rửa bề mặt, bao bì, đồ chơi trẻ em, mô hình đất sét, sáp, sơn, thực phẩm, dệt may Các mặt hàng chăm sóc cá nhân có chứa phthalates bao gồm nước hoa, phấn mắt, kem dưỡng ẩm, sơn móng tay, xà phòng lỏng, keo xịt tóc Phthalates tìm thấy thiết bị điện tử đại ứng dụng y tế ống thông thiết bị truyền máu Phthalates sử dụng rộng rãi di (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), diisodecyl phthalate (DIDP), diisononyl phthalate (DINP) DEHP chất làm dẻo sử dụng toàn cầu PVC chi phí thấp Benzylbutylphthalate (BBP) sử dụng sản xuất xốp PVC Phthalates thấp phân tử sử dụng làm dung môi nước hoa thuốc trừ sâu CƠ SỞ CÔNG NGHỆ HOÁ SINH VI KHUẨN PHÂN HUỶ PHTHALATES GVHD: TS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA Khi dẫn chất phthalates dùng làm chất hóa dẻo cho bao bì nhựa chai, can, túi, bao, gói, đầu núm vú, bình sữa, đồ chơi trẻ em, trình sử dụng, dẫn chất phthalate nhiều theo đường tiêu hóa vào thể người Nguy hại hơn, số nhà sản xuất dùng DEHP làm chất tạo đục cho thực phẩm, làm nguy nhiễm độc cao gấp trăm lần II Vi khuẩn phân hủy Phthalates Vi khuẩn Vi khuẩn nhóm sinh vật đơn bào, có kích thước nhỏ (kích thước hiển vi) thường có cấu trúc tế bào đơn giản nhân, khung tế bào bào quan ty thể lục lạp Ở đâu có chất tồn loài vi sinh vật phân hủy tương ứng Một số chủng vi khuẩn dùng phân hủy phthalates gồm: Polaromonas, Delftia, Comamonas, Polaromonas Delftia Comamonas Một số vi khuẩn phân lập từ loại đất khác dùng phân hủy DEP DEPA: CƠ SỞ CÔNG NGHỆ HOÁ SINH VI KHUẨN PHÂN HUỶ PHTHALATES GVHD: TS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA DEP - diethylphthalate DETP - diethylterephthalate Rhodococcus Micrococcus Xanthomonas maltophilia Flavobacterium aquatile Cơ chế phân hủy phthalates vi khuẩn Mỗi loại vi khuẩn tiết loại enzym đặc hiệu riêng để phân hủy phthalates Enzym tham gia xúc tác vào phản ứng để mở vòng benzen, tạo hợp chất mạch thẳng độc so với phthalates có chứa mạch benzen liên kết bền, khó tan nước, dễ gây độc chế tích tụ thể người CƠ SỞ CÔNG NGHỆ HOÁ SINH VI KHUẨN PHÂN HUỶ PHTHALATES GVHD: TS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA KẾT LUẬN Tuy tác hại việc sử dụng sản phẩm có chứa phthalates vô nguy hại sức khỏe người việc kiểm soát, xử lý gặp nhiều khó khăn Do nguy hại mà phathalates mang lại nên có CƠ SỞ CÔNG NGHỆ HOÁ SINH VI KHUẨN PHÂN HUỶ PHTHALATES GVHD: TS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA biện pháp nhằm giảm thiểu việc sử dụng ảnh hưởng nó, nhiên quan trọng nằm trách nhiệm sở sản xuất, tiêu thụ ý thức người tiêu dùng Phương pháp dùng vi khuẩn để phân hủy phthalates ứng dụng công nghệ hóa sinh vào để giải vấn đề môi trường Tuy dừng lại việc nghiên cứu phòng thí nghiệm phương pháp mở hướng việc xử lý chất hại, mà cụ thể phathalates TÀI LIỆU THAM KHẢO: C.Vamsee-Krishna • Prashant S 2008 Phale Biodegradation of the phthalates and their esters by bacteria Indian J Microbiol Published online 2008 May Mar; 48(1): 19–34 CƠ SỞ CÔNG NGHỆ HOÁ SINH 10 VI KHUẨN PHÂN HUỶ PHTHALATES GVHD: TS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA MA Jackson, DP Labede, LA Becker May 1996 Isolation for bacteria and fungi for the hydrolysis of phthalate and terephthalate esters Journal of Industrial Microbiology Volume 16, Issue 5, pp 301-304 Da-Wei Liang & Tong Zhang & Herbert H P Fang Jianzhong He 2008 Phthalates biodegradation in the environment Appl Microbiol Biotechnol 80 : 183 - 198 CƠ SỞ CÔNG NGHỆ HOÁ SINH 11 [...].. .VI KHUẨN PHÂN HUỶ PHTHALATES GVHD: TS.TRẦN THỊ HUYỀN NGA 2 MA Jackson, DP Labede, LA Becker May 1996 Isolation for bacteria and fungi for the hydrolysis of phthalate and terephthalate esters Journal of Industrial Microbiology Volume 16, Issue 5, pp 301-304 3 Da-Wei Liang & Tong Zhang & Herbert H P Fang và Jianzhong He 2008 Phthalates biodegradation in the environment Appl Microbiol