Nghiên cứu tổng hợp màng composite phân hủy sinh học chitosan và tinh bột sử dụng để kháng khuẩn xâm nhập”

Nghiên cứu tổng hợp màng composite phân hủy sinh học chitosan và tinh bột sử dụng để kháng khuẩn xâm nhập Tổng hợp vật liệu màng nanocomposite bạc kháng khuẩn từ chitosan và tinh bột; khảo sát tính kháng khuẩn và tính chất cơ lí của vật liệu.Vỏ tômTinh bột sắn Phương pháp thực nghiệm: phương pháp tổng hợp vật liệu; phương pháp định tính, định lượng chitosan; phương pháp trắc quang ; phương pháp thử các tính chất cơ lý của màng tinh bột sắn – chitosan; phương pháp thử hoạt tính kháng khuẩn. Phương pháp xác định cấu trúc của vật liệu tổng hợp: phương pháp nhiễu xạ tia X; phương pháp phổ hồng ngoại; phư¬ơng pháp hiển vi điện tử quét.

MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN CHƯƠNG THỰC NGHIỆM .33 KIẾN NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO .50 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo chitin Hình 1.2 Cơng thức cấu tạo chitosan Hình 1.3 Q trình deacetyl hố chitin thành chitosan 11 Hình 1.4 Phức chiosan với kim loại 11 Hình 1.5 Phản ứng N-acyl hóa 12 Hình 1.6 Phản ứng alkyl hóa 12 Hình 1.7 Một số ứng dụng chitosan 13 Hình 1.9 Cấu tạo tinh bột 17 Hình 1.10 Cấu trúc amylose 19 Hình 1.11 Amylose amylopectin 19 Hình 1.12 Phản ứng thủy phân tinh bột 20 Hình 1.13 Sơ đồ phân tử thể nhóm hydroxyl 21 Hình 2.1 Sơ đồ tia tới tia phản xạ tinh thể 39 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Đặc điểm số loại tinh bột [9] 15 Hình 1.1 (1) tinh bột sắn 1500X (2) tinh bột sắn 3500X 16 Bảng 1.2 Nhiệt độ hồ hóa số loại tinh bột 23 LỜI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày vấn đề an tồn thực phẩm quan tâm Vì lý lợi nhuận tiện lợi nhiều loại hóa chất độc hại nhằm bảo quản rau tươi lâu sử dụng Hóa chất sử dụng phun lên trái để bảo quản trái tươi lâu hầu hết nằm danh mục với hàm lượng khơng thể kiểm sốt Khơng làm giảm chất lượng trái mà chất gây bệnh nguy hiểm cho người tiêu dùng Hiện nay, ngồi việc sử dụng hóa chất cách bảo quản phổ biến bảo quản lạnh Nhưng theo chuyên gia dinh dưỡng, cách bảo quản khơng tiết kiệm lượng lại đòi hỏi chi phí cao Trước thực trạng đó, nhà khoa học ngiên cứu tìm giải pháp bảo quản thực phẩm cách an toàn cách sử dụng loại màng có tính kháng khuẩn Có nhiều loại màng polymer sinh học nghiên cứu thành công Chúng làm từ vật liệu khác protein, dẫn xuất pectin, polysaccarit (tinh bột, xenlulozo), chitosan… Một số màng polysaccarit protein chắn khí tốt chắn ẩm Màng chitosan có tính kháng khuẩn tốt nhiên chi phí tương đối cao Vì cần lựa chọn loại màng tối ưu (rẻ tiền, dễ kiếm, không ôi nhiễm môi trường…) Chitossan hợp chất sinh học có tính ưu việt phù hợp cho việc bảo quản rau quả, ngồi khả kháng vi sinh vật, chitossan có khả hạn chế q trình hơ hấp hiếu khí tự nhiên rau trái bảo quản lâu trạng thái tự nhiên biến đổi hơn- điều nhiều đề tài chứng minh thực nghiệm Chitosan tích điện dương nên có khả liên kết hóa học với chất mang tích điện âm chất béo, lipid, cholesterol, protein đại phân tử khác Mặc dù, chitosan có tính chống thấm nước, tính dẻo tính học cao đặc tính cải thiện nhiều liên kết với loại vật liệu tạo màng khác Hoaglan Parris (1996) tổng hợp thành công màng chitosan-pectin, Hosokawa et al (1990) chứng minh khả phân hủy sinh học tăng lên nhiều kết hợp chitosan cellulose [24] Bên cạnh tinh bột nguồn nguyên liệu đồi dào, rẻ tiền, an toàn Tinh bột sử dụng nhiều để tổng hợp vật liệu phân hủy sinh học thay cho nhựa polymer chi phí thấp khả tái sinh Tuy nhiên, vật liệu từ tinh bột chưa ứng dụng nhiều khả hòa tan nước kém, dòn Để khắc phục điều này, Jagannath et al (2003) tổng hợp tinh bột – protein nhằm tăng khả tan nước, tăng độ bền kéo, độ bền nhiệt Việc kết hợp chitosan tinh bột hướng việc tổng hợp màng kháng khuẩn Nghiên cứu để chế tạo nên loại vật liệu polymer sử dụng chitosan làm pha gia cường pha hạt tinh bột nhà khoa học đặc biệt quan tâm Sự kết hợp chitosan tinh bột theo tỉ lệ thích hợp cho ta loại vật liệu gọi vật liệu composide có khả phân hủy sinh học So với chitosan tinh bột ban đầu chitosan-tinh bột loại vật liệu cải thiện đáng kể độ dai, độ bền, tính chống thấm nước…và khả kháng khuẩn so với loại vật liệu ban đầu Để tăng hoạt tính kháng khuẩn loại màng polyme, nhiều phụ gia thêm vào benzoate, sorbate, hay nano bạc Công nghệ nano bạc quan tâm nghiên cứu sử dụng rộng rãi lĩnh vực kĩ thuât, y tế, thực phẩm, mỹ phẩm tính kháng khuẩn cao không gây độc hại sử dụng Với mong muốn tăng hoạt tính kháng khuẩn màng chitosan - tinh bột, bước đầu chúng em bổ sung thêm dung dịch nano Bạc vào nguyên liệu tổng hợp màng để khảo sát tính kháng khuẩn màng tổng hợp Xuất phát từ thực tiễn đó, nhóm chúng em định chọn đề tài: “ Nghiên cứu tổng hợp màng composite phân hủy sinh học chitosan tinh bột sử dụng để kháng khuẩn xâm nhập” Mục tiêu nghiên cứu Tổng hợp vật liệu màng nanocomposite bạc kháng khuẩn từ chitosan tinh bột; khảo sát tính kháng khuẩn tính chất lí vật liệu Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Vỏ tôm - Tinh bột sắn Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thực nghiệm: phương pháp tổng hợp vật liệu; phương pháp định tính, định lượng chitosan; phương pháp trắc quang ; phương pháp thử tính chất lý màng tinh bột sắn – chitosan; phương pháp thử hoạt tính kháng khuẩn Phương pháp xác định cấu trúc vật liệu tổng hợp: phương pháp nhiễu xạ tia X; phương pháp phổ hồng ngoại; phương pháp hiển vi điện tử quét Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - - Ý nghĩa khoa học: Các điều kiện tổng hợp vật liệu nanocomposite từ nguồn nguyên liệu có sẵn Việt Nam (chitosan, tinh bột), số liệu khả kháng khuẩn Ý nghĩa thực tiễn: mẫu vật liệu có khả kháng khuẩn, phân hủy sinh học, dùng để bảo quản thực phẩm Cấu trúc báo cáo Báo cáo chia thành chương sau: Chương Tổng quan Chương Thực nghiệm Chương Kết thảo luận CHƯƠNG TỔNG QUAN Tổng quan chitin - chitosan 1.1 Giới thiệu chitin - chitosan Chitin – chitosan polysacharide tồn tự nhiên với sản lượng lớn (đứng thứ sau cenllulose) Trong tự nhiên chitin tồn động vật thực vật thành phần xương ngồi động vật giáp xác tôm, cua hay mực [30] Ở động vật, chitin thành phần quan trọng vỏ số động vật không xương sống như: trùng, nhuyễn thể, giáp xác giun tròn Ở động vật bậc cao monomer chitin thành phẩn chủ yếu mơ, da giúp cho tái tạo gắn liền vết thương da Trong thực vật chitin có thành tế bào nấm họ zygenmyctes, sinh khối nấm mốc, số loại tảo… [4] Chitin – chitosan có khối lượng phân tử lớn Cấu trúc chitin tổ hợp monosaccharide liên kết với liên kết glycozit hình thành sợi có tổ chức Hơn nữa, chitin tồn trạng thái tự luôn nối với hợp chất protein, CaCO hợp chất hữu khác [26] Trong loài thủy sản đặc biệt vỏ tôm, cua, ghẹ, hàm lượng chitin chiếm cao từ 14 – 35 % so với khối lượng khô [6] Về mặt lịch sử chitin Braconnot phát vào năm 1821 cặn dịch chiết từ loại nấm Ông đặt tên cho chất “Fungine” để ghi nhớ nguồn gốc Năm 1823, Odier phân lập chất từ bọ cánh cứng mà ông gọi chitin hay “chiton”, tiếng hy lạp có nghĩa vỏ giáp, ơng khơng phát có mặt nitơ Cuối cùng, Odier Braconot điều đến kết luận chitin có cơng thức giống cellulose [12] 1.2 Cấu trúc hóa học chitin chitosan 1.2.1 Chitin Chitin (C8H13O5N) polymer N-acetylglucosamin, dẫn xuất glucose, nhóm (-OH) nguyên tử C thay nhóm acetamido (-NHCOCH3) Như vậy, chitin poli (N-acetyl-2-amino-2-deoxiβ-D-glucopyranose) liên kết với liên kết β-(C-1-4) glycoside, mắt xích chitin đánh số glucose [26], [38] Công thức cấu tạo chitin: Hình 1.1 Cơng thức cấu tạo chitin Tên gọi: Poly (1-4)-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucose hay poly(1-4)-2acetamido-2-deoxy-β-D-glucopyranose Công thức phân tử: [C8H13O5N]n Phân tử lượng: Mchitin = (203,09)n 1.2.2 Chitosan dẫn xuất Chitosan polysaccharide mạch thẳng cấu tạo từ mắt xích Dglucosamine liên kết vị trí β-(1-4) sản phẩm deacetyl hóa chitin Chitosan dẫn xuất deacetyl hóa chitin nhóm (-NH 2) thay nhóm (-NHCOCH3) vị trí C2 [26], [37] Cơng thức cấu tạo chitosan Hình 1.2 Công thức cấu tạo chitosan Tên gọi khoa học: Poly(1-4)-2-amino-2-deoxy-β-D-glucose hay poly(1-4)2-amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose Công thức phân tử: [C6H11O4N]n - Phân tử lượng: Mchitosan = (161,07)n Cấu trúc chitin chitosan cho thấy chitin có loại nhóm chức hoạt động nhóm (–OH) (H nhóm hydroxyl bậc linh động H nhóm hydroxyl bậc vòng cạnh), nhóm NHCOCH có hoạt tính thấp chitosan có nhóm chức hoạt động (–OH) (-NH2), chitosan dễ dàng tham gia phản ứng hóa học chitin Trong thực tế mạch chitin - chitosan đan xen nhau, chúng tạo nhiều sản phẩm đồng thời việc tách phân tích chúng phức tạp 1.3 Tính chất vật lý chitin – chitosan Chitin - chitosan chất rắn màu trắng ngà vàng nhạt, tồn dạng bột dạng vảy, không mùi không vị, nhiệt độ nóng chảy 309 - 3110C 1.3.1 Tính tan Chitosan có cấu trúc phân tử bền vững, base nên dễ dàng tác dụng với dung dịch acid để tạo thành muối hình thành chất điện ly cao phân tử, mà tính tan phân tử hình thành phụ thuộc vào chất ion có Chitin có cấu trúc bền vững khơng tan nước, acid lỗng, kiềm lỗng, khơng tan cồn dung môi hữu thông thường Chitin tan số acid vô đặc HCl, H2SO4, hòa tan dẫn đến thay đổi phân tử lượng, độ acetyl hóa suất quay cực chitin 1.3.2 Độ deacetyl hóa Q trình deacetyl hóa bao gồm q trình loại nhóm acetyl khỏi chuỗi phân tử chitin hình thành phân tử chitosan với nhóm amin hoạt động hóa học cao Độ deacetyl hóa tính chất quan trọng chitosan ảnh hưởng đến tính chất lý hóa khả ứng dụng chitosan sau Độ deacetyl hóa chitosan vào khoảng 56 – 99 % (nhìn chung 80%) phụ thuộc vào loại giáp xác phương pháp deacetyl hóa Chitin có độ deacetyl hóa khoảng 75% trở lên thường gọi chitosan Có nhiều phương pháp để xác định độ deacetyl hóa chitosan sử dụng thuốc thử ninhydrin, chuẩn độ theo điện thế, quang phổ hồng ngoại, chuẩn độ HI, chuẩn độ acid - base [36] 1.3.3 Phân tử lượng Chitosan polymer sinh học có phân tử lượng cao Tùy theo nguồn nguyên liệu phương pháp chế biến, phân tử lượng chitin thường lớn triệu Dalton sản phẩm chitosan thương mại có khối lượng khoảng 100.000 – 1.200.000 Dalton Độ nhớt nhân tố quan trọng để xác định phân tử lượng chitosan Chitosan phân tử lượng cao thường làm cho dung dịch có độ nhớt cao Độ nhớt phụ thuộc vào nhiệt độ khối lượng phân tử chitosan [17] Phân tử lượng chitosan xác định thông qua độ nhớt đặc trưng Độ nhớt đặc trưng có đơn vị 100ml/g Mối quan hệ độ nhớt đặc trưng phân tử lượng polymer biểu thị phương trình Mark – Houwink [15t] [η] = KMνα Trong đó: K α hệ số đặc trưng phân tử lượng polymer, dung môi cho trước nhiệt độ xác định 1.4 Tính chất hóa học chitin - chitosan Phân tử chitin - chitosan có nhóm chức -OH, -NHCOCH mắt xích N-acetyl-D-glucosamin nhóm –OH, nhóm -NH2 mắt xích D-glucosamin; điều có nghĩa chúng vừa ancol vừa amin, vừa amid Phản ứng hố học xảy vị trí nhóm chức tạo dẫn xuất O-, dẫn xuất N- dẫn xuất O-, N Mặt khác, chitin - chitosan polimer mà monomer nối với liên kết β-(1-4)-glycoside, liên kết dễ bị cắt đứt chất hố học như: acid, base, tác nhân oxy hóa enzym thuỷ phân Do chitin - chitosan có tính chất sau [2], [ 3], [12] 1.4.1 Thủy phân môi trường acid môi trường kiềm Sự thủy phân môi trường kiềm phản ứng deacetyl hóa chitin thành chitosan 10 Tinh bột Dung dịch Hỗn hợp Hỗn hợp chitosan-tinh bột-Ag khuấy Hỗn hợp A t=72h,T=700C Giữ ổn định 72h Màng composite Đúc đĩa,sấy t=500C T=4h Các phương pháp phân tích, khảo sát 4.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Theo lý thuyết cấu tạo tinh thể, mạng tinh thể xây dựng từ nguyên tử hay ion phân bố đặn không gian theo trật tự định Khi chùm tia X tới bề mặt tinh thể sâu vào bên mạng lưới tinh thể mạng lưới đóng vai trò cách tử nhiễu xạ đặc biệt Các nguyên tử, ion bị kích thích chùm tia X thành tâm phát tia phản xạ θ θ chitos d an d sin θ với kim loại Hình 2.1 Sơ đồ tia tới tia phản xạ tinh thể a Khoảng cách hai mặt song song (dkhông )gian ), góc chùm tia X với mặt phản Cấu xạ bước sóng (λ) phương trình Vulf-Bragg: trúc 39 phức chitos an với Ni2+ b) 2d hkl sinθ = nλ Cấu Phương trình Vulf- Bragg phương trình để nghiên cứu cấu trúc trúc tinh thể Căn vào cực đại nhiễu xạ giản đồ (giá trị 2θ) suy d theo công thức Ứng với hệ kết tinh cụ thể cho giá trị d phản xạ góc quét khác xácphức định Phương pháp sử dụng rộng rãi để nghiên cứu cấu trúc tinh thểchitos vật liệu an xạ tia X sử dụng để nghiên Trong khóa luận này, phương pháp nhiễu cứu cấu trúc tinh thể tinh bột màng với vật liệu nanocomposite chitosantinh bột Cu2+ 4.2 Phương pháp phổ hồng ngoại (IR) Nguyên tắc: Xác định có mặt (1.1)peak đặc trưng cho liên kết NH nhóm amide CONHR (của chitin), chuyển thành NH2 (trong sản phẩm chitosan) H Thay chiếu chùm tia đơn sắcìnhcủa ánh sáng vào mẫu, kỹ thuật chiếu chùm có chứa nhiều tần số ánh 1.2.sáng khác lúc, đo có chùm hấp thụ mẫu Tiếp theo, chùm tia biến đổi Cơng để có kết hợp khác tần số, cho điểm liệu thứ hai Quá trình lặp lặp lại nhiều lần.thức Sau đó, máy tính có tất liệu thực ngược trở lại để cấu suy hấp thụ bước sóng tạo Dựa vào tần số đặc trưng, cường độcủa peak phổ hồng ngoại, người ta phán đốn trực tiếp có mặt nhóm chức, liên kết xác định chitos phân tử hay tinh thể chất nghiên cứu an Trong nghiên cứu này, phổ hồng ngoại sử dụng để: chứng minh chitin deacetyl hóa tạo thành chitosan; chứng tỏ có tương tác θ thay đổi cường độ peak đặc xảy vật liệu thu dựa vào2sự trưng Mẫu đo máy FTIR IMPAC-410 vùng 4000-400 cm -1 trường Đại học Sư phạm Hà Nội 4.3 Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scanning Electron MicroscopySEM) Nguyên tắc: Sử dụng chùm tia electron để quét bề mặt mẫu tạo ảnh Ảnh đến huỳnh quang đạt độ phóng đại theo yêu cầu Việc 40 tạo ảnh mẫu vật thực thơng qua ghi nhận phân tích xạ phát từ tương tác chùm điện tử với bề mặt mẫu vật Chùm tia electron (điện tử) tạo từ cathod (súng điện tử) qua tụ quang điện tử hội tụ lên mẫu nghiên cứu Khi chùm điện tử đập vào mẫu nghiên cứu phát chùm điện tử phản xạ điện tử truyền qua Các điện tử phản xạ truyền qua qua điện gia tốc vào phần thu biến đổi thành tín hiệu ánh sáng, tín hiệu khuếch đại, đưa vào mạng lưới điều khiển tạo độ sáng ảnh Mỗi điểm mẫu cho điểm tương ứng Độ sáng tối ảnh phụ thuộc vào lượng điện tử phát tới thu phụ thuộc vào hình dạng mẫu nghiên cứu Trong báo cáo này, chúng em sử dụng phương pháp SEM để xác định cấu trúc màng vật liệu chitosan-tinh bột sau tổng hợp 4.4 Phương pháp phân tích nhiệt khối lượng (TGA) Phân tích nhiệt phương pháp nghiên cứu tính chất mẫu đo tác động nhiệt độ lên mẫu theo chương trình mẫu đặt môi trường định Việc cung cấp nhiệt cho mẫu làm tăng enthalpy nhiệt độ mẫu lên giá trị xác định tùy thuộc vào nhiệt lượng cung cấp nhiệt dung mẫu Ở trạng thái vật lý bình thường, nhiệt dung mẫu biến đổi chậm theo nhiệt độ trạng thái mẫu thay đổi biến đổi bị gián đoạn Khi mẫu cung cấp nhiệt năng, với gia tăng nhiệt độ trình vật lý hóa học xảy ra, ví dụ nóng chảy phân hủy kèm theo biến đổi enthalpy… Các q trình biến đổi enthalpy ghi nhận phương pháp phân tích nhiệt Ở đây, sử dụng kĩ thuật đo biến đổi trọng lượng mẫu quét nhiệt (TG) kĩ thuật đo nhiệt độ vi sai để xác định biến đổi dòng nhiệt truyền qua mẫu (DSC) Giản đồ TG cho biết vùng nhiệt độ quan sát có q trình biến đổi kèm theo hiệu ứng nhiệt (được thể giản đồ đỉnh) phản ứng hóa học, chuyển pha hay khơng có q trình tỏa nhiệt hay thu nhiệt Giản đồ DTA sử dụng mục đích xác định nhiệt độ chuyển pha, nhiệt độ nóng chảy nghiên cứu động học tinh thể xác định nhiệt dung Diện tích giới hạn đường đường DTA cho biết lượng enthalpy biến đổi mẫu 41 4.5 Phương pháp định tính chitosan 4.5.1 Phương pháp xác định độ deacetyl chitosan [24] Nguyên tắc: Phương pháp phổ hồng ngoại ứng dụng quan trọng việc xác định độ deaxetyl chitosan.Thơng qua việc xác định đỉnh peak nhóm OH NH2 tinh bột Tiến hành: Chitosan chuẩn bị dạng hỗn hợp với đĩa KBr Đĩa KBr chuẩn bị theo phương pháp Sabnis Block có cải tiến Bột chitosan KBr trộn nghiền nhỏ Hỗn hợp nén lại tạo thành đĩa sấy trước phân tích Độ đề axetyl hóa (DD) chitosan xác định theo công thức Baxter [29]: DD (%) = 100 - 115 A1655 A 3450 Trong đó: A1655 A3450 độ hấp phụ giải bước sóng amin 1655 cm-1 hàm lượng nhóm N-axetyl dải hydroxyl 3450 cm -1 số liệu hiệu chỉnh sai số gây độ dầy màng khác biệt mật độ chitosan dạng bột Các giá trị A1655 A3450 tính tốn dựa việc xác định hai đỉnh peak hai nhóm OH NH2 (A1655)amin = lg(DF2/DE) (A3450)hydroxyl = lg(AC/AB) Các giá trị AB,AC DE,DF1, DF2 xác định hình vẽ 42 4.6 Phương pháp phenol-sulfuric để định lượng amylose tinh bột sắn 4.6.1 Nguyên tắc Dựa vào phản ứng thuỷ phân amylose thành Mono, Mono tạo màu với phenol, dung dịch tạo thành có độ hấp thụ cực đại bước sóng λ = 490 nm 4.6.2 Cách tiến hành (a) Xây dựng đường chuẩn - Cân xác 0,2500 g D-glucose cho vào bình định mức 250 mL định mức nước cất ta dung dịch A Như vậy, nồng độ dung dịch Dglucose mg/mL (1000 μg/mL) - Lấy 50 mL dung dịch A pha thành 500 mL thu dung dịch D-glucose có nồng độ 100 μg/mL (dung dịch B) - Lần lượt lấy 0; 25; 50; 75; 100 mL dung dịch B pha thành 100 mL thu dung dịch D-glucose có nồng độ 0; 25; 50; 75; 100 μg/mL - Lấy 125 mL dung dịch A pha thành 500 mL thu dung dịch D-glucose có nồng độ 250 μg/mL (dung dịch C) 43 - Lần lượt lấy 50; 60; 70; 80 mL dung dịch C pha thành 100 mL thu dung dịch D-glucose có nồng độ 125; 150; 175; 200 μg/mL - Mỗi mẫu lấy mL cho vào ống nghiệm có nút, thêm vào ống nghiệm 1mL dung dịch phenol 5%, mL dung dịch H2SO4 đậm đặc, lắc ống nghiệm - Đặt ống nghiệm vào cốc nước sôi phút, sau làm lạnh ống nghiệm nhiệt độ phòng 30 phút - Đo độ hấp thụ quang (A) dung dịch bước sóng 490 nm, thu giá trị độ hấp thụ quang - Từ kết thu được, xây dựng đường chuẩn (b) Đo mẫu thực - Cân (g) tinh bột hòa tan vào 100 mL nước, khuấy nhiệt độ 80 0C 30 phút Để lắng thu dịch amylose tan nước - Lấy mL dung dịch amylose cho vào ống nghiệm có nút đậy kín Thêm vào ống nghiệm mL dung dịch phenol 5%, mL dung dịch H2SO4 đậm đặc, lắc ống nghiệm - Đặt ống nghiệm vào cốc nước sơi phút, sau làm lạnh ống nghiệm nhiệt độ phòng 30 phút - Đo độ hấp thụ quang (A) dung dịch amylose bước sóng 490 nm Kết hợp với phương trình đường chuẩn, suy hàm lượng amylose tinh khiết có chứa mẫu tinh bột sắn tổng 4.6.3 Tính hàm lượng amylose mẫu tinh bột sắn - Dựa vào giá trị nồng độ mật độ quang tương ứng mẫu D-glucose chuẩn, xây dựng đường chuẩn - Dựa vào giá trị Dmẫu mẫu amylose đường chuẩn, tính nồng độ thực tế amylose có tinh bột sắn - Từ suy hàm lượng amylose có tinh bột sắn 44 4.7 Khảo sát tính chất màng [22], [31] 4.7.1 Độ hút ẩm màng Độ hút ẩm màng xác định cách nhúng lượng màng tinh bột sắn - chitosan vào dung dịch đệm muối photphat pH=4 30 phút, sau dùng miếng giấy lọc hút dư bên ngồi màng Cân trọng lượng màng trước sau ngâm Độ hút ẩm màng xác định theo cơng thức: W= Trong đó: W: phần trăm độ hấp thụ nước màng W30: trọng lượng màng sau nhúng 30 phút vào dung dịch đệm W0: trọng lượng màng ban đầu trước nhúng vào hệ dung dịch đệm 4.7.2 Độ hòa tan màng Độ hòa tan màng xác định cách cho mẫu màng 1g nhúng khuấy 10 mL nước cất 30 phút Dung dịch sau lọc phễu lọc chân không Phần không tan sấy 80 0C qua đêm khối lượng không đổi cân xác định khối lượng Mỗi phép đo lặp lại lần mối màng Độ hòa tan nước = Trong đó: m1: khối lượng phần khô ban đầu m2: khối lượng phần không hòa tan 4.7.3 Xác định tính chất học màng tinh bột sắn – chitosan Tính chất học màng tinh bột sắn đo máy ZWICK2.5N1SWN: 144950 (CHLB Đức) Theo tiêu chuẩn thử nghiệm : ASTM D 638-03 45 Mẫu đo Viện Kỹ Thuật Nhiệt Đới – 18 Hoàng Quốc Việt, Cầu Giấy, Hà Nội 4.7.4 Xác định độ dày màng Độ dày màng đo máy đo vi sai Mitutoyo Tokyo Model 293-776 nhiệt độ phòng 320C, độ ẩm RH=45% 4.7.5 Phương pháp thử tính kháng khuẩn với vi khuẩn Ecoly Nguyên tắc: - Sử dụng phương pháp khuếch tán đĩa thạch để đánh giá khả kháng khuẩn màng vật liệu [25] - Màng tinh bột sắn - chitosan tạo hình thành vòng tròn nhỏ đường kính 1cm, dày 01mm, đặt đĩa thạch chứa chủng vi khuẩn nuôi cấy Dựa vào vùng ức chế môi trường nuôi cấy để đánh giá khả kháng khuẩn màng - Các chủng vi khuẩn dung để khảo sát Thí nghiệm sử dụng chủng vi khuẩn kiểm định khoa Chống nhiễm khuẩn Bệnh viện TW Huế cung cấp Vi khuẩn Gram (+): Staphylococcus aureus (Sta), Vibrio sp (HU3) Vi khuẩn Gram (-): Escherichia coli (E Coli.), Vibrio parahaemalitucus (HH1) Tiến hành : - Thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật kiểm định: Peptone (6 g) Agar ( 20 g) Cao thịt (4 g) Nước (1 lít) pH (6 – 7) Nấu môi trường, khử trùng để nguội đến 40 - 450C Cho riêng loại vi sinh vật kiểm định vào (1 vòng que cấy/ 100 mL mơi trường), lắc nhẹ để vi 46 khuẩn phân bố Rót mơi trường thạch cấy vi khuẩn vào hộp petri, để nguội - Lấy đĩa petri để nguội - Cho mẫu màng tinh bột sắn - chitosan đường kính 1cm đặt lên đĩa thạch petri cấy vi khuẩn - Cho hộp petri vào tủ lạnh (2 - 40C) từ 10 - 12 để chất phân tích khuếch tán xung quanh trước vi sinh vật kiểm định phát triển, lấy khỏi tủ lạnh, đặt vào tủ ấm 30 - 370C từ 12 – 18 Lấy đo đường kính vòng vơ khuẩn 47 KẾT LUẬN Từ nguyên liệu sắn mua từ nhà máy chế biến thủy sản Thụy Hải, tinh chế với hiệu suất 97%, 80 0C tách lượng amylose lớn 25,53% Từ vỏ tôm khô, tổng hợp chitosan có độ deacetyl hóa 70,06%, khối lượng phân tử trung bình 153089 Da Đã tổng hợp màng vật liệu nanocomposite từ chitosan – tinh bột sắn, amylose - chitosan Qua trình khảo sát điều kiện tổng hợp lựa chọn: nguyên liệu amylose - chitosan với tỷ lệ khối lượng (1:1) glycerol, nhiệt độ tổng hợp 550C, nhiệt độ sấy 500C, thời gian ổn định 24 giờ, thời gian khuấy 17 Đã tìm yếu tố ảnh hưởng đến độ bền màng chitosan-tinh bột sắn: Nguyên liệu amylose tạo màng bền tinh bột sắn; tỷ lệ glycerol tăng mL- mL màng bền mL glycerol màng dẻo dính,ở lượng glycerol mL màng bền với thông số: độ dày màng 75 µm, độ hòa tan màng 21%, độ hút ẩm 120%, độ bền dãn đứt 28,45MPa Với kết hóa lý IR, SEM, XRD, TGA/DTA đặc trưng cho màng composide chitosan-amylose cho thấy, có tương tác hai pha chitosan amylose (tinh bột sắn) tạo thành pha vơ định hình Pha sản phẩm đồng khơng dạng hạt Màng amylose - chitosan tổng hợp tỷ lệ nguyên liệu khác có tính kháng khuẩn Vai trò kháng khuẩn chitosan chứa màng 48 KIẾN NGHỊ Tiếp tục cải thiện quy trình tổng hợp màng đặc biệt cải thiện cường độ chụi lực Tiếp tục thử định lượng khả kháng khuẩn màng amylose chitosan để tìm tỷ lệ chitosan màng bảo đảm tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Quách Bình, Nguyễn Văn Thoa, Nguyễn Văn Tiếp (1982), Kĩ thuật chế biến rau quả, NXB KH & KT Nguyễn Thanh Hải (2010) Nghiên cứu điều chế vàng nano sử dụng chitosan làm chất khử chất ổn định , Luận văn Thạc sĩ, Khoa Hóa,Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế Nguyễn Thảo Hiền, Nguyễn Thị Mộng Huyền (2008), Tách chitin từ vỏ tôm, Đồ án chuyên ngành, Trường Đại học Cơng ngiệp Thành phố Hồ Chí Minh, Trung tâm cơng nghệ Hóa học Đặng Văn Luyến (1995), “Chitin/Chitosan”, Các giảng báo cáo chuyên đề, tập 2, tr 27-35 Trần Văn Nhân, Nguyễn Thạc Sửu, Nguyễn Văn Tuế (1998), Hóa lí tập II, Nxb Giáo dục, Hà Nội Đào Tố Quyên, Nguyễn Thị Lâm, Hà Thị Anh Đào cộng (2007), Nghiên cứu thử nghiệm PDP (chitosan) làm chất phụ gia sản xuất giò lụa, bánh cuốn, Viện dinh dưỡng, Trung tâm kỹ thuật an toàn vệ sinh thự phẩm Việt Nam Lê Văn Tán, Nguyễn Thị Hiền, Hoàng Thị Lệ Bằng,Quản Lê Hà (2005), Công nghệ bảo quản chế biến rau quả, NXB KH & KT Lê Ngọc Tú (chủ biên) (2002), Biến hình sinh học sản phẩm từ hạt, NXB Khoa học Kỷ thuật, Hà Nội Lê Ngọc Tú (chủ biên) (1999), Hóa học thực phẩm, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 10 Nguyễn Thị Bích Thủy, Trần thị Lan Hương (2007), Giáo trình cơng nghệ bảo quản chế biến rau quả, NXB Hà Nội 11 Đặng Xuân Việt (2007), Nghiên cứu phương pháp thích hợp để khử màu thuốc nhuộm hoạt tính nước thải dệt nhuộm, luận án tiến sĩ kỹ thuật, Hà Nội 50 12 Trần Đức Vinh (2008) , Ứng dụng chitosan bảo quản cà chua, Đề án tốt nghiệp kỹ sư thực phẩm, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội Tiếng Anh 13 Asa Rindlav- Westling, Mats Stading, Anna- Marie Hermansson, Paul Gatenholm; Structure (1998), “Mechanical and barrier properties of amyloze¬ and amylopectin films”, Carbonhydrate polymes, vol 36, pp 217-224 14 Bainbridge Z., Tomlins K., Wellings K and Westby A (1996), Methods for assessing quality characteristics of non-grain starch staples, Part 2, Field methods, UK Natural Resources Institute 15 Chao-Ming Shiha, Yeong-Tarng Shiehb, Yawo-Kuo Twua,* (2009), “Preparation and characterization of cellulose/chitosan blend films”, Carbohydrate Polymers, 78, pp 169-174 16 Fanta,G.F, Burr, R.C., Russell, C R., & Rist, C E (1970), “ Graft copolymers of starch and poly (2-hydroxy-3methacryloyloxypropyltrimethyl-ammonium chloride) Preparation and testing as flocculating agents”, Journal of Applied Polymer Science, 14, pp 2601–2609 17 Feng Tian, Xu Liu, Keao Hu, Binyuan Zhao (2004), “Study of the depolumerization behavior of chitosan by hydrogen peroxide”, Carbohydrate Polymers, 157, pp 31 – 37 18 Fujun liua, Bing Qinb, Linghao Hea, Rui Songb (2009), “Novel starch/chitosan blending membrane: Antibacterial, permeable and mechanical properties”, Carbohydrate Polymers, 78, pp 145-150 19 Hao, X K., Chang, Q, Duan, L L., & Zhang, Y Z (2007), “ Synergetically acting new flocculants on the basis of starch-graftpoly(acrylamide)-co-sodium xanthate”, Starch/Stärke, 59, pp 251–257 20 Heinze, T., Haack,V, & Rensing, S (2004), “ Starch derivatives of high degree of functionalization Preparation of cationic 2-hydroxypropyltrimethy lammonium chloride starches”, Starch/Stärke, 56, pp 288–296 21 Maolin Zhaia,*, Long Zhaob,c, Fumio Yoshiib, Tamikazu Kumeb (2004), “Study on antibacterial starch/chitosan blend film formed under the action of irradiation”, Carbohydrate Polymers, 57, pp 83-88 51 22 Maria A Garcia, Miriam N Martino, Nonemi E Zarizky (1998), “ Plasticized starch- based coatings to improve strawberry quality and stability”, Carbonhydrate polymes, vol 46, pp 3758- 3767 23 Maria A Garcia, Miriam N Martino and Nonemi E Zaritzky (1988), “Starch- Based Coatings”, Effect on Refrigerated Strawbery Quality, vol 76, pp 411- 420 24 Mohammad O Tuhina,b, Nazia Rahmana,*, M.E Haquea, Ruhul A.Khana, N.C Dafadera, Rafiqul Islamb, Mohammad Nurnabib, Wafa Tonnya,b (2012), “Modification of mechanical and thermal property of chitosan-starch blend films”, Radiation Physics and Chemistry, 81, pp 1659-1668 25 P.K Dutta a,*, Shipra Tripathia, G.K Mehrotraa, Joydeep Duttab (2009), “Perspectives for chitosan based antimicrobial films in food applications”, Food Chemistry, 114, pp 1173–1182 26 Pradip Kumar, Joydeep Dutta and V S Tripathi (2004), “Chitin and chitosan: Chemistry, properties and applications” Journal of Scientific & Industrial Research Vol 63, January, pp 20-31 27 Rvanitoyannis, (1999) and Prakash et al., (2007), “ A Prakash, S Solanki and P.T.S.R.K Prasad Rao, Treatment of textile effluent by cationic starches: Reclamation of waste water”, Pollution Research, 26, pp 19–25 28 Semsar, M S., Scholz, S., & Kulicke, W M (2007), “ Cationic starches as substitute for synthetic cationic flocculants in solid– liquid separation of harbor sludge”, The Journal of Physical Chemistry B, 111, pp 8641–8648 29 Singh, V., & Tiwari, A (2008), “Microwave-accelerated methylation of starch”, Carbohydrate Research, 343, pp 151–154 30 Suchada Boonlertnirun, Ed Sarobol and Isara Sooksathan (2006), “Effects of Molecular Weight of Chitosan on Yield Potential of Rice Cultivar Suphan Buri ” Kasetsart J (Nat Sci.), 40, pp 854 – 861 31 Susana Mali, Maria Victoria E Grossmann (2003), “Effects of Yam starch on storability and quality of Fresh strawberries”, J.Agric Food, vol 51, pp 7005-7001 32 Suzana Mali, Maria Vict\oria E Grossmann, Mria A Garcia, Miriam N Martino, Nonemi E Zarizky; Barrier (2004), “ Mechanical and optical 52 properties of plasticized yam starch films”, Carbonhydrate polymes, vol 56, pp 129-135 33 Thawien Bourtooma, Manjeet S Chinnianb* (2008), “ Preparation and properties of rice starch-chitosan blend biodegradable film”, LWT-Food Science and Technology, 41, pp 1633-1641 34 Y P Chang, A Abd Karim, C C Seow (2006), “Interactive plasticizingantiplasticizing effects of water and glycerol on the tensile properties of tapioca starch films”, Carbonhydrate polymes, vol 20, pp 1-8 35 Y.X.Xua, K.M Kimb, M.A Hannaa,*, D Nagc (2005), “Chitosan-starch composite film: preparation and characterization”, Industrial Crops and Products, 21, pp 185-192 36 http://www.scribd.com/doc/70100815/Ung-Dung-Khang-Khuan-Cua- Chitosan 10h30 ngày 30/4/2013 37.http://www.scribd.com/doc/55836193/4/C%E1%BA%A5u-truc-hoah %E1%BB%8 Dc-tinh-ch%E1%BA%A5t-l%C3%BD-hoa-sinh%C4%91%E1%BB%99c-tinh-c%E1%BB%A7a-chitosan 38 http://tailieu.vn/xem-tai-lieu/chitin-va-chitosan.497525.html 1/7/2013 53 19h ngày ... sinh học chitosan tinh bột sử dụng để kháng khuẩn xâm nhập” Mục tiêu nghiên cứu Tổng hợp vật liệu màng nanocomposite bạc kháng khuẩn từ chitosan tinh bột; khảo sát tính kháng khuẩn tính chất lí... Bạc vào nguyên liệu tổng hợp màng để khảo sát tính kháng khuẩn màng tổng hợp Xuất phát từ thực tiễn đó, nhóm chúng em định chọn đề tài: “ Nghiên cứu tổng hợp màng composite phân hủy sinh học chitosan. .. nhiệt Việc kết hợp chitosan tinh bột hướng việc tổng hợp màng kháng khuẩn Nghiên cứu để chế tạo nên loại vật liệu polymer sử dụng chitosan làm pha gia cường pha hạt tinh bột nhà khoa học đặc biệt