Khảo sát quy trình khử protein trong latex cao su thiên nhiên

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU -o0o - PHẠM ĐÌNH HUY KHẢO SÁT QUY TRÌNH KHỬ PROTEIN TRONG LATEX CAO SU THIÊN NHIÊN Chuyên ngành: VẬT LIỆU CAO PHÂN TỬ VÀ TỔ HỢP LUẬN VĂN THẠC SĨ Tp HỒ CHÍ MINH, tháng 7/2009 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học: TS VÕ HỮU THẢO Cán chấm nhận xét 1: ………………………………………… Cán chấm nhận xét 2: ………………………………………… Luận văn thạc sĩ bảo vệ HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày tháng năm 2009 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA PHÒNG ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Tp HCM, ngày tháng năm 2009 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: PHẠM ĐÌNH HUY Ngày, tháng, năm sinh: 01/8/1981 Chuyên ngành: Công nghệ vật liệu cao phân tử tổ hợp Phái: Nam Nơi sinh: BÌNH DƯƠNG MSHV:00306033 I TÊN ĐỀ TÀI: QUY TRÌNH KHỬ PROTEIN TRONG LATEX CAO SU THIÊN NHIÊN II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 2.1 NHIỆM VỤ: Khảo sát chọn lọc quy trình khử hiệu protein latex cao su thiên nhiên 2.2 NỘI DUNG: Khảo sát hiệu loại bỏ protein latex cao su thiên nhiên phương pháp ly tâm nhiều lần Khảo sát hiệu loại bỏ protein latex cao su thiên nhiên phương pháp ủ với urê Khảo sát hiệu loại bỏ protein latex cao su thiên nhiên với phương pháp dùng enzyme Khảo sát thay đổi hàm lượng Nitơ latex phương pháp kết hợp sử dụng ure enzyme III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 7/7/2008 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 7/7/2009 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS VÕ HỮU THẢO CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS VÕ HỮU THẢO CN BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH Th.S ĐỖ THÀNH THANH SƠN Nội dung đề cương luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua Ngày tháng năm 2009 PHÒNG ĐÀO TẠO SDH TRƯỞNG KHOA QL CHUYÊN NGÀNH LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Võ Hữu Thảo, người trực tiếp hướng dẫn tôi, giúp định hướng mục tiêu phương hướng nghiên cứu.Tôi nhận từ Thầy hướng dẫn tận tình nhiều lời góp ý cần thiết để hoàn thành luận án Tôi xin cảm ơn đến quý Thầy Cô khoa Công nghệ Sinh học đặc biệt cô Tiên, cô Oanh, giúp đỡ tận tình tạo điều kiện thuận lợi máy móc, thiết bị trình thực đề tài nghiên cứu Tơi xin gửi lời cám ơn chân thành đến quý thầy cô Khoa Công Nghệ Vật Liệu trường Đại học Bách khoa Tp.HCM, truyền đạt cho kiến thức bổ ích thời gian theo học trường Tôi xin chân thành cảm ơn tất đồng nghiệp, bạn bè giúp đỡ chia khó khăn học tập nghiên cứu ĐHBK, ngày 06 tháng 06 năm 2009 Phạm Đình Huy TĨM TẮT Latex mủ cao su thiên nhiên có hàm lượng %N tồn dư bé 0.02 % hồn tồn ứng dụng để sản xuất sản phẩm cao su ứng dụng lĩnh vực y tế làm găng tay phẩu thuật, ống truyền dịch, dụng cụ tránh thai, núm vú cao su,…Lượng Nitơ tồn dư thấp đạt khử protein phương pháp ly tâm nhiều lần, phương pháp ủ latex với urê ly tâm lần, phương pháp ủ latex với enzyme ly tâm lần hay kết hợp ủ với urê ủ với enzyme Khi tiến hành ly tâm ba lần mẫu latex tốc độ10.000 vòng 30 phút, hàm lượng Nitơ tồn dư giảm từ giá trị ban đầu 0.567 % lại 0.0091% trường hợp sử dụng chất ổn định latex Teric N15 Tương tự hiệu khử protein phương pháp ủ latex với urê tiến hành ly tâm lần, sử dụng chất ổn định Struktol LS hay Teric N15, hàm lượng Nitơ tồn dư giảm sâu đến giá trị 0.0069 % Với phương pháp ủ latex với enzyme Alcalase tiến hành ly tâm lần, dùng chất ổn định Teric N15 hàm lượng Nitơ tồn dư lại 0.0072 % Đối với trường hợp ủ kết hợp latex với urê enzyme hiệu khử protein đạt tốt trường hợp ủ latex với urê trước ủ với enzyme sau, hàm lượng Nitơ tồn dư 0.0164% sử dụng chất ổn định Struktol LS 100 0.0152% sử dụng chất ổn định Teric N15 LỜI MỞ ĐẦU Vào năm thập niên 70, trường hợp dị ứng với sản phẩm y tế từ latex thiên nhiên phát mà nguyên nhân tìm thấy diện protein gây dị ứng có thành phần latex Các triệu chứng biểu tiếp xúc lâu tay găng tay, có tượng da bị phồng, sưng đỏ tấy đến sau 24 biểu dị ứng thuyên giảm Một vài biểu khác triệu chứng dị ứng latex viêm mũi hen xuyễn, nặng (dị ứng type I) gây tử vong Các thống kê, phân tích mẫu máu Mỹ cho thấy có khoảng 6, % dân số Mỹ nhạy cảm với tác nhân gây dị ứng Mức độ gây dị ứng cao tìm thấy thiết bị y tế băng quấn cao su(81.57%), ga rô cầm máu (74.09%), ống truyền dịch thận Foley (68.35%),ống thơng Penrose (67.25%) vật dụng gia đình thảm cao su (84.20%), bóng đồ chơi(78.62%), nệm cao su (74.27%), găng tay gia đình (49.10%), găng tay bảo hộ (38.25%), phao (32.10%) Các tác nhân gây dị ứng cao su bao gồm loại protein sau (Hev b1, Hev b5 Hev b6.02) tác nhân Từ đó, nhiều phương pháp khử protein latex thực nhằm mục đích làm giảm hàm lượng protein latex đến mức thấp Trong phương pháp thực hiện, luận văn khảo sát đồng thời phương pháp khử protein latex cao su thiên nhiên phương pháp ly tâm, phương pháp ủ với urê, enzyme, sử dụng chất ổn định latex khác để tìm quy trình làm giảm hàm lượng protein Theo tiêu chuẩn quốc tế, lượng nitơ tồn dư có giá trị nhỏ 0.02% xem đạt hiệu khử protein diện latex cao su thiên nhiên Trong điều kiện phịng thí nghiệm, mục tiêu thí nghiệm đặt hàm lượng nitơ tồn dư đạt hay nhỏ giá trị 0.02 %, mức giá trị này, hầu hết protein bị loại bỏ mủ latex cao su thiên nhiên sau xử lý ứng dụng để sản xuất vật dụng không chứa protein gây dị ứng MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1.LATEX CAO SU THIÊN NHIÊN 1.1.1.Cấu tạo hoá học 1.1.2.Cấu trúc latex cao su thiên nhiên ly tâm 1.1.3.Phương pháp cạo mủ 1.1.4.Thành phần hoá học latex 1.1.5.Tính chất latex cao su thiên nhiên 1.1.6.Sự ổn định latex 1.2.TỔNG QUAN VỀ URÊ 11 1.3 TỔNG QUAN VỀ ENZYME 12 1.4.TÍNH DỊ ỨNG CỦA PROTEIN TRONG LATEX THIÊN NHIÊN 16 1.4.1.Ảnh hưởng protein latex đến tính chất sử dụng 16 1.4.2.Các bậc cấu trúc protein 17 1.4.3.Các loại protein gây dị ứng latex .18 1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP LOẠI BỎ TÍNH DỊ ỨNG TRONG LATEX 18 1.6.PHƯƠNG PHÁP ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƯỢNG PROTEIN 22 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 28 2.1 YẾU TỐ KHẢO SÁT .28 2.2 THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT .28 2.3 QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM 33 2.3.1.Xác định hàm lượng rắn latex 33 2.3.2 Xác định hàm lượng cao su khô (DRC) latex .34 2.4 KHỬ PROTEIN TRONG LATEX CAO SU THIÊN NHIÊN 36 2.4.1 Xác định hàm lượng protein mẫu latex ban đầu .36 2.4.2.Quy trình khử protein phương pháp ly tâm lặp 36 2.4.3.Quy trình khử protein phương pháp sử dụng urê 37 2.4.4.Quy trình khử protein phương pháp sử dụng enzyme 38 2.4.5.Quy trình khử protein phương pháp kết hợp sử dụng enzyme urê 38 2.5 ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP KJELDALH ĐỂ XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITƠ TRONG MẪU CAO SU KHÔ 39 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN 3.1 XÁC ĐỊNH TSC - DRC CỦA LATEX CAO SU THIÊN NHIÊN 43 3.2 XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITƠ TRONG MẪU LATEX THÔ 43 3.3 KHẢO SÁT SỰ HIỆU QUẢ KHỬ PROTEIN KHI LY TÂM NHIỀU LẦN 44 3.3.1 Hiệu khử protein phương pháp ly tâm sử dụng Strucktol LS100 44 3.3.2 Hiệu khử protein phương pháp ly tâm sử dụng Teric N 15 45 3.3.3 So sánh hiệu khử protein ly tâm lần sử dụng Teric N15 LS100 46 3.4 KHẢO SÁT HIỆU QUẢ KHỬ PROTEIN KHI Ủ VỚI URÊ 47 3.4.1 Thay đổi hàm lượng urê 47 3.4.2 Thay đổi pH ủ 48 3.4.3 Thay đổi nhiệt độ ủ .49 3.4.4 Thay đổi thời gian ủ 50 3.4.5 Hiệu khử protein ủ với urê điều kiện tối ưu sử dụng Teric N15 51 3.4.6 Xác định hiệu khử protein phương pháp ủ với urê (sử dụng 1% chất ổn định Strucktol LS) kết hợp với ly tâm nhiều lần 51 3.4.7 Xác định hiệu khử protein phương pháp ủ với urê (sử dụng 1% chất ổn định Teric N15) kết hợp với ly tâm nhiều lần 52 3.4.8 So sánh hiệu khử protein phương pháp ủ với urê sử dụng Teric Struktol LS100 kết hợp với ly tâm lần 53 3.5 KHẢO SÁT HIỆU QUẢ KHỬ PROTEIN KHI Ủ VỚI ENZYME ALCALASE 54 3.5.1 Thay đổi nhiệt độ ủ 54 3.5.2 Thay đổi pH ủ 55 3.5.3 Thay đổihàm lượng enzyme ủ .56 3.5.4 Thay đổi thời gian ủ .57 3.5.5 Hiệu khử protein ủ với enzyme sử dụng chất ổn định Teric N 15 59 3.5.6 Xác định hiệu khử protein phương pháp ủ với enzyme sử dụng Strucktol LS100 kết hợp với ly tâm nhiều lần 60 3.5.7 Xác định hiệu khử protein phương pháp ủ với enzyme sử dụng Teric N15 kết hợp với việc ly tâm lần 61 3.5.8 So sánh hiệu khử protein phương pháp ủ với enzyme sử dụng Teric N15 LS100 kết hợp với việc ly tâm lần 62 3.5.9 So sánh hiệu khử protein phương pháp ủ với enzyme phương pháp ủ với urê 63 3.6 HIỆU QUẢ LOẠI PROTEIN BẰNG PHƯƠNG PHÁP KẾT HỢP Ủ VỚI ENZYME VÀ Ủ VỚI URÊ 64 3.6.1 Khi sử dụng chất ổn định latex LS 100 64 3.6.2 Khi sử dụng chất ổn định latex Teric N15 65 3.6.3 So sánh hiệu khử protein kết hợp ủ Urê ủ với Enzyme .66 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………………… 72 PHẦN PHỤ LỤC………………………………………………………………………………………….78 DANH MỤC HÌNH Trang Hình 1.1 Mơ tả việc khai thác latex từ cao su Hevea brasiliensis Hình 1.2 Quay ly tâm cao su latex .2 Hình 1.3 Cấu trúc vi mơ hạt cao su .6 Hình 1.4 Trường hợp dị ứng tiếp xúc lâu với găng tay latex 16 Hình 1.5 Sơ đồ bậc cấu trúc phân tử protein 17 Hình 1.6 Minh họa chế tác dụng protease lên protein 21 Hình 1.7 Chiết tách mỏng protein liên kết với hạt cao su 22 Hình 1.8 Bộ chưng cất Kjeldahl định lượng Nitơ 27 Hình 2.1 Sản phẩm urê Công Ty Petro- Việt Nam 30 Hình 2.2: Sản phẩm enzyme cơng ty Novozyme…………………………………… 26 Hình 2.3 Máy ly tâm .27 Hình 2.4 Máy ủ nhiệt 27 Hình 2.5 Bộ vơ hố mẫu chưng cất đạmKjeldalh 28 Hình 2.6 Becher chứa mẫu sau tiến hành vơ hố mẫu hồn tồn 37 Hình 3.1 Hiệu khử protein qua lần ly tâmdùng Strucktol LS100 44 Hình 3.2 Hiệu khử protein qua lần ly tâmdùng Teric N15 45 Hình 3.3 So sánh hiệu khử protein phương pháp ly tâm lần dùng Strucktol LS100 Teric N 15 46 Hình 3.4 %N sau ủ với hàm lượng urê khác 47 Hình 3.5 %N sau ủ với pH khác 48 Hình 3.6 %N sau ủ với nhiệt độ khác 49 Hình 3.7 %N sau ủ với thời gian khác .50 Hình 3.8 So sánh hiệu khử protein ủ với urê, ly tâm lần 51 Chương 3: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN B Trường hợp ủ với urê trước, đem ly tâm ủ với enzyme đem ly tâm Urê - Enzyme mẫu A mẫu B %N 0.0197% 0.0131% Giá trị trung bình: 0.0164% So sánh A B: Urê - Enzyme Enzyme - Urê 0.0164% 0.076% %N Bảng 3.24 So sánh hiệu khử protein kết hợp ủ enzyme ủ urê sử dụng Struktol LS 100 làm chất ổn định so sánh hiệu loại protein ure-enz enzure 0.0800% %N 0.0760% 0.0700% Strucktol LS 0.0600% 0.0500% 0.0400% 0.0300% 0.0164% 0.0200% 0.0100% 0.0000% Enz -Ure Ure-Enz Hình 3.21 So sánh hiệu khử protein kết hợp ủ enzyme ủ urê sử dụng STRUKTOL LS 100 làm chất ổn định Nhận xét: Phương pháp tiến hành ủ với urê trước ủ enzyme sau cho ta hiệu khử protein tốt nhiều so với phương pháp tiến hành ủ với enzyme trước đến ủ với urê Điều giải thích hiệu khử protein tốt dùng urê loại bỏ phần lớn protein liên kết lỏng lẻo với hạt cao su, sau dùng đến enzyme để phân cắt protein cịn lại ( protein liên kết chặt chẽ bề mặt hạt cao su) Hiệu khử protein đạt tốt trường hợp urê-enzyme ( %N