Nghiên cứu chế tạo sản phẩm chống nấm mốc cho giày da quân nhu từ nguyên liệu quế - Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Tp. Hồ Chí Minh

Kết quả trong bảng 2 cho thấy hàm lượng ức chế tối thiểu đ ối với các chủng nấm mốc khác nhau là khác nhau, có những chủng với hàm lượng α- bromcinnamaldehyde là 1mg đ ã có tác dụng [r]

Nghiên cứu khoa học công nghệ

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO SẢN PHẨM CHỐNG NẤM MỐC

CHO GIÀY DA QUÂN NHU TỪ NGUYÊN LIỆU QUẾ

VÕ THỊ HOÀI THU, NGUYỄN TRỌNG DÂN, ĐINH THỊ THU TRANG, NGUYỄN TRƯỜNG GIANG, ĐỖ THỊ THÚY

1

Đ

Ặ

T V

Ấ

N

Đ

Ề

Trong

đ

iều kiện khí hậu nhiệt

đ

ới ẩm nước ta, sản phẩm giày da quân nhu

bảo quản cấp phát thường hay bị mốc, làm giảm chất lượng sản phẩm Hiện giày da quân nhu

đ

ược chống nấm mốc túi hút ẩm

silicagel Tuy nhiên, sau thời gian ngắn

đ

ể khơng khí ẩm silicagel

bão hịa nước, làm tác dụng hút ẩm, nên nấm mốc tiếp tục phát triển Xuất phát từ thực tiễn

đ

ó, nhóm tác giả lựa chọn giải pháp dùng chất chống nấm mốc cho giày da quân nhu

Trong số chất có hoạt tính chống nấm mốc, α-brom cinnamaldehyde có tác dụng chống nấm mốc phổ rộng [1, 3, 4, 5, 6]

đ

ược tổng hợp từ cinnamaldehyde

với hiệu suất 68÷91% [6, 7] Trong nghiên cứu nhóm tác giả sử dụng tinh dầu quế Việt Nam

đ

ể làm nguyên liệu tổng hợp

α-brom cinnamaldehyde từ

đ

ó chế tạo sản phẩm chống nấm mốc cho giày da quân nhu

2 V

Ậ

T LI

Ệ

U VÀ PH

ƯƠ

NG PHÁP NGHIÊN C

Ứ

U

Tinh dầu quế bán thị trường

đ

ược phân tích có hàm lượng

cinnamaldehyde 85%, chất mang silicagel 60, 0,04÷0,06 mm hãng Scharlau

Đ

iểm nóng chảy

đ

ược

đ

o máy Bansted Electrothermal 9100 (Anh), tốc

đ

ộ gia

nhiệt 1oC/phút Hàm lượng chất

đ

ược

đ

o máy UV-VIS 8453 (AGILENT, Mỹ) Phổ cộng hưởng từ hạt nhân 1H 13C

đ

ược

đ

o máy ADVANCE Spectrometer (BRUCKER, Germany) tần số 500 MHz 125MHz, dung môi DMSO-d6, phổ IR

đ

ược

đ

o máyFTIR Affinity-1S Các loại phổ

đ

ều

đ

ược

đ

o Trung tâm Các phương pháp phổ ứng dụng, Viện Hóa học, Viện Hàn lâm khoa học Công nghệ Việt Nam Giày da quân nhu nhiễm nấm mốc thu thập từ kho bảo quản thuộc Viện Nghiên cứu ứng dụng quân nhu Các chủng nấm mốc

đ

ược phân lập thử

nghiệm Phân viện Công nghệ Sinh học, Trung tâm Nhiệt

đ

ới Việt - Nga

Đ

ịnh

danh dựa hình thái khuẩn lạc tế bào tiến hành Viện 69, Bộ Tư lệnh L

ă

ng

2.1 Chuy

ể

n hóa tinh d

ầ

u qu

ế

thành

α

-brom cinnamaldehyde

Nghiên cứu khoa học công nghệ

Cân 61,1 g tinh dầu quế (tương ứng với 0,394 mol cinnamaldehyde) vào bình cầu ba cổ 500 ml, thêm 150 ml axit axetic b

ă

ng

Đ

ặt bình cầu bếp từ có nồi cách

thủy có sinh hàn hồi lưu Bật máy khuấy từ, nhỏ từ từ 21 ml brom(0,395 mol) khoảng 15 phút, sau

đ

ó khuấy hỗn hợp phản ứng thêm 10 phút (kết thúc phản ứng 1) Tiến hành gia nhiệt hỗn hợp lên 80oC, thêm 32,47 g natri axetat (0,4 mol), khuấy mạnh hỗn hợp phản ứng (kết thúc phản ứng 2) Sau

đ

ó

đ

ổ hỗn hợp vào

500 g

đ

á, lọc sản phẩm phễu lọc Buchner, rửa lần x 200 ml nước cất, kết tinh lại toàn sản phẩm 250 ml etanol 96%

đ

ể tủ 4

oC khoảng 12 giờ, lọc sản phẩm rửa lần x 30 ml etanol 96% lạnh Làm khô sản phẩm 50oC thu

đ

ược 68,2 g α-brom cinnamaldehyde, hiệu suất tính theo cinnamaldehyde

82%, Tnc = 71,2÷72,3oC

Đ

ộ tinh khiết 99,1% theo phương pháp phân tích UV-VIS

2.2 Phân l

ậ

p m

ẫ

u giày da quân nhu b

ị

nhi

ễ

m n

ấ

m m

ố

c

Mẫu giày da quân nhu

đ

ược xác

đ

ịnh vùng bị nhiễm nấm, dùng t

ă

m

đ

ã khử trùng quết lên bề mặt giày bên bên sau

đ

ó cho vào ống nghiệm chứa nước muối sinh lý

đ

ã khử trùng Tiến hành pha loãng

đ

ến nồng

đ

ộ

thích hợp Hút 0,1 ml dung dịch nồng

đ

ộ pha loãng lựa chọn cho vào

đ

ĩa petri

chứa môi trường Czapek

đ

ã khử trùng Dùng que trang dàn

đ

ều dịch bề mặt

thạch Ni cấy nhiệt

đ

ộ 30

oC, thời gian 48÷72 Quan sát phát triển nấm mốc, chọn khuẩn lạc riêng rẽ cấy sang

đ

ĩa thạch khác

đ

ể thu chủng nấm

khiết mang

đ

ịnh danh

2.3 Xác

đ

ị

nh hàm l

ượ

ng

ứ

c ch

ế

t

ố

i thi

ể

u c

ủ

a

α

-brom cinnamaldehyde

đ

ố

i

v

ớ

i ch

ủ

ng n

ấ

m m

ố

c phân l

ậ

p

đ

ượ

c

Sử dụng chủng nấm mốc phân lập

đ

ược với chủng Aspergillus niger

đ

ược sử dụng

đ

ể nghiên cứu thu dịch bào tử Phun

đ

ều dịch chứa bào tử nấm mốc

đ

ã chuẩn bị lên

đ

ĩa môi trường PDA, dùng que trang trải

đ

ều, chủng lặp lại lần

ở nồng

đ

ộ nghiên cứu Các

đ

ĩa thí nghiệm

đ

ược

đ

ặt vào hộp nhựa thể tích lít

(tương

đ

ương với thể tích hộp

đ

ựng giày da quân nhu) có treo giấy

đ

ã tẩm chất

ức chế nấm mốc α-brom cinnamaldehyde với hàm lượng mg; mg; mg mg,

bổ sung nước

đ

ể ổn

đ

ịnh

đ

ộ ẩm

Đ

ặt nuôi

đ

iều kiện môi trường tiến hành

đ

ánh giá sau 28 ngày

2.4 Ch

ế

t

ạ

o s

ả

n ph

ẩ

m ch

ố

ng n

ấ

m m

ố

c

đ

ánh giá hàm l

ượ

ng c

ủ

a

α

-brom cinnamaldehyde

theo th

ờ

i gian

2.4.1 Ch

ế

t

ạ

o s

ả

n ph

ẩ

m ch

ố

ng n

ấ

m m

ố

c ch

ấ

t mang silicagel

Nghiên cứu khoa học công nghệ

2.4.2

Đ

ánh giá hàm l

ượ

ng

α

-brom cinnamaldehyde c

ủ

a s

ả

n ph

ẩ

m theo th

ờ

i gian

Các mẫu sản phẩm mục 2.4.1

đ

ược

đ

ặt vào hộp giày da quân nhu thể

tích 5,3 lít,

đ

ậy kín nắp hộp (

đ

úng với tình trạng

đ

ựng giày)

Đ

ể phịng nhiệt

đ

ộ 28÷33

oC

Đ

ịnh kỳ phân tích hàm lượng

α-brom cinnamaldehyde lại

mẫu sản phẩm theo thời gian phương pháp UV-VIS, từ

đ

ó rút quy luật tốc

đ

ộ bay α-brom cinnamaldehyde

trong sản phẩm theo thời gian

2.5 Th

ử

nghi

ệ

m gia t

ố

c

đ

ánh giá kh

ả

n

ă

ng

ứ

c ch

ế

n

ấ

m m

ố

c c

ủ

a s

ả

n ph

ẩ

m

trên giày da quân nhu

Chuẩn bị dịch bào tử tiến hành tương tự mục 2.3 Mẫu thí nghiệm khác với mẫu

đ

ối chứng

đ

ược

đ

ặt kèm túi mẫu sản phẩm chứa chất chống nấm mốc Các

mẫu giày sau

đ

ược phun bào tử

đ

ược

đ

ặt vào hộp trì

đ

ộ ẩm khoảng 90%

đ

ặt vào thiết bị ổn nhiệt nhiệt

đ

ộ 30

oC Sau 7, 14 28 ngày quan sát

đ

ánh giá phát triển nấm mốc bề mặt giày thí nghiệm

đ

ối chứng

3 K

Ế

T QU

Ả

VÀ TH

Ả

O LU

Ậ

N

3.1 Chuy

ể

n hóa tinh d

ầ

u qu

ế

thành

α

-brom cinnamaldehyde

Trong quy trình (mục 2.1) α-brom cinnamaldehyde

đ

ược tổng hợp trực tiếp từ

tinh dầu quế Việt Nam, dung môi axit axetic, chất bazơ natri axetat Hiệu suất tổng hợp 82%,

đ

ộ tinh khiết 99,1% theo phương pháp phân tích UV-VIS bước

sóng 298 nm, nhiệt

đ

ộ nóng sản phẩm 71,2÷72,3

oC Theo [6] hiệu suất tổng hợp 69÷86%, nhiệt

đ

ộ nóng chảy sản phẩm 70÷72

oC Theo [7] hiệu suất tổng hợp 91%, nhiệt

đ

ộ nóng chảy sản phẩm 69÷71

oC Như

đ

iểm chảy sản phẩm phù hợp với

đ

iểm chảy α-brom cinnamaldehyde theo tài liệu

đ

ã cơng bố

Cấu trúc hóa học sản phẩm tổng hợp

đ

ược xác nhận thông qua phổ:

Ph

ổ

IR (KBr),

ῡ

(cm

-1

):

761(C-Br); 1570; 1487; 1446(C=C benzen); 1602(C=C anken); 1689(C=O, strong); 3053(CH=C).

Ph

ổ

1

H-NMR (DMSO-d

6

, 500 MHz),

δ

H

(ppm), J(Hz):

7,56(dd, 3H, J=2,5; 5); 8,03(dd, 2H, J=2; 6,25); 8,43(s, 1H);

9,41(d, 1H, J=2,5)

Ph

ổ

13

C-NMR (DMSO-d

6

, 125 MHz),

δ

C

(ppm):

123,9; 128,8;

130,6; 131,5; 132,9; 150,4; 188,1 Như vậy, số liệu phổ IR, 1H-NMR, 13C-NMR sản phẩm phù hợp với cấu trúc

α-brom cinnamaldehyde

Đ

iều khẳng

đ

ịnh α-brom cinnamaldehyde

đ

ã

đ

ược tổng hợp từ tinh dầu quế

Nghiên cứu khoa học công nghệ

3.2 Phân l

ậ

p n

ấ

m m

ố

c giày da quân nhu

Từ mẫu giày nhiễm nấm mốc, phân lập khiết

đ

ược chủng nấm

mốc với

đ

ặc

đ

iểm màu sắc hình dạng khuẩn lạc khác Bằng phương pháp phân loại dựa hình thái, màu sắc, kích thước khuẩn lạc cấu trúc cuống sinh bào tử, chủng nấm mốc phân lập

đ

ã

đ

ược

đ

ịnh tên (bảng 1)

B

ả

ng 1.

Thành phần loài chủng nấm mốc phân lập

đ

ược giày da quân nhu

TT

Tên lồi

Mơ t

ả

1

Aspergillus sulphureus

Khuẩn lạc mơi trường Czapek có màu trắng

đ

ến kem

đ

ến màu vàng nhạt có

sinh nhiều hạch nấm tạo thành lớp dày vùng trung tâm khuẩn lạc Cuống sinh bào tử thường dài có kích thước 500÷600 x6.0÷8.0μm, thành dày

đ

ến 1.0 μm, nhẵn

đ

ến ráp.

2

Aspergillus candidus

Khuẩn lạc mơi trường mỏng, hệ sợi chìm, cấu trúc sinh bào tử sinh trực tiếp từ hệ sợi từ sợi khí sinh, màu trắng kem; cuống sinh bào tử kích thước thay

đ

ổi không màu, nhẵn.

Aspergillus sydowi

Khuẩn lạc môi trường Czapek mọc nhanh Bề mặt dạng nhung, mịn xốp nhẹ

đ

ược sinh từ

đ

ám cuống

đ

ầu sinh bào tử trần, có màu lục lơ

đ

ến xanh

đ

ậm Giọt tiết thường nhiều, màu vàng rơm

đ

ến nâu

đ

ỏ.

Paecilomyces variotii

Khuẩn lạc bao gồm cuống sinh bào tử tạo thành lớp dày dạng phấn bề mặt khuẩn lạc, có màu nâu vàng

đ

ến màu cát

Cuống sinh bào tử gồm nhiều lớp tạo thành nhánh, nhánh mang 2÷7 thể bình

Aspergillus versicolor

Khuẩn lạc môi trường Czapek phát triển chậm màu trắng xám

đ

ến lục xám nhạt; hệ

sợi nấm màu trắng; mặt trái màu vàng nhạt

đ

ến màu nâu kem; cuống sinh bào tử có kích

thước 100÷700 x 4.0÷8.5μm, màu nâu nhạt, thành nhẵn

6

Aspergillus asperescens

Khuẩn lạc môi trường Czapek màu lục vàng xám

đ

ến oliu xám; hệ sợi nấm màu

trắng, nâu nhạt

đ

ến màu da; mặt trái màu

vàng nhạt

đ

ến

đ

ỏ san hơ; cuống sinh bào tử

có kích thước 80÷700 x 4.0÷9.5μm, màu nâu vàng nhạt, thành dày, nhẵn

Nghiên cứu khoa học công nghệ

3.3 Hàm l

ượ

ng

ứ

c ch

ế

t

ố

i thi

ể

u c

ủ

a

α

-brom cinnamicaldehyde v

ớ

i

ch

ủ

ng n

ấ

m m

ố

c phân l

ậ

p

đ

ượ

c

Sau 28 ngày thử nghiệm theo mục 2.3 thu

đ

ược kết thử nghiệm bảng

B

ả

ng 2.

Hàm lượng ức chế tối thiểu α-brom cinnamaldehyde với số chủng nấm nấm mốc phân lập

đ

ược giày sau 28 ngày

Tên ch

ủ

ng

Hàm l

thi

ượ

ể

u (mg/5l)

ng

ứ

c ch

ế

t

ố

i

Hình

ả

nh thí nghi

ệ

m

Aspergillus

candidus

Aspergillus

sydowi

Aspergillus

sulphureus

Aspergillus

asperescens

Aspergillus

versicolor

Paecilomyces

variotii

Aspergillus

niger

Nghiên cứu khoa học công nghệ

Kết bảng cho thấy hàm lượng ức chế tối thiểu

đ

ối với chủng

nấm mốc khác khác nhau, có chủng với hàm lượng

α-bromcinnamaldehyde 1mg

đ

ã có tác dụng ức chế hoàn toàn phát triển nấm mốc mơi trường thạch (Aspergillus candidus, Aspergillus sydowi), song có chủng với hàm lượng chất chống nấm mốc lên

đ

ến mg cịn có

tượng nấm mốc phát triển mạnh

đ

ĩa thạch (Paecilomyces variotii, Aspergillus

niger) Từ kết lựa chọn hàm lượng

ức chế tối thiểu chung cho tập hợp

chủng nấm mốc dùng cho thử nghiệm mg

3.4 Hàm l

ượ

ng

α

-brom cinnamaldehyde s

ả

n ph

ẩ

m theo th

ờ

i gian

Kết hàm lượng

α-brom cinnamaldehyde lại sản phẩm theo

thời gian thử nghiệm theo mục 2.4.2

đ

ược thể bảng

B

ả

ng

Hàm lượng α-brom cinnamaldehyde sản phẩm theo thời gian

STT

Th

ờ

i gian th

ử

nghi

ệ

m

(tháng)

Hàm l

ượ

ng

α

-brom cinnamaldehyde

(mg)

1 200 150 100

2 190 139 92

3 181 126 81

4 170 115 73

5 158 110 66

Dựa vào kết bảng kết thử nghiệm từ mục 3.3 ngoại suy cách gần

đ

úng thời gian chống nấm mốc sản phẩm với giày da quân nhu theo bảng

B

ả

ng 4.

Thời gian chống nấm nấm mốc sản phẩm

STT

S

ả

n ph

ẩ

m t

ươ

ng

ứ

ng v

ớ

i

α

-brom cinnamaldehyde (mg)

Th

ờ

i gian ch

ố

ng n

ấ

m m

ố

c

(tháng)

1 200 18,8

2 150 13,8

3 100 10,9

Nghiên cứu khoa học công nghệ

3.5 K

ế

t qu

ả

th

ử

nghi

ệ

m gia t

ố

c

đ

ánh giá kh

ả

n

ă

ng

ứ

c ch

ế

n

ấ

m m

ố

c

giày da quân nhu c

ủ

a s

ả

n ph

ẩ

m

Kết cho thấy trình thử nghiệm theo mục 2.5, chủng nấm mốc

đ

ều khơng sinh trưởng

đ

iều kiện có α-brom cinnamaldehyde

Các kết thử nghiệm giày da quân nhu

đ

iều kiện gia tốc cho thấy sau ngày

đ

ặt thí nghiệm chưa thấy xuất nấm mốc mẫu

đ

ối

chứng mẫu thí nghiệm Nhưng sau 14 ngày, mẫu

đ

ối chứng

đ

ã thấy rõ phát triển hệ sợi nấm mốc lác

đ

ác bề mặt giày sau 28 ngày nấm mốc phát triển mạnh toàn bề mặt giày,

đ

ặc biệt

đ

ường may,

đ

ó mẫu thí nghiệm chưa thấy xuất nấm mốc

Đ

iều cho thấy hiệu

ức chế mạnh hợp chất

α-brom cinnamaldehyde tới phát triển nấm mốc

giày da quân nhu

4 K

Ế

T LU

Ậ

N

-

Đ

ã tổng hợp

đ

ược

α-brom cinnamaldehyde từ tinh dầu quế với hiệu suất

khoảng 82%,

đ

ộ tinh khiết

đ

ạt 99,1% Cấu trúc

đ

ược xác nhận

phương pháp phổ IR, NMR

- Phân lập

đ

ịnh tên

đ

ược chủng nấm mốc từ mẫu giày da quân nhu

nhiễm nấm mốc: Aspergillus sulphureus, Aspergillus candidus, Aspergillus sydowi, Paecilomyces variotii, Aspergillus versicolor, Aspergillus asperescens

- Chế tạo sản phẩm chống nấm mốc chất mang silicagel dạng túi bột có khối lượng 1g, hàm lượng

α-brom cinnamaldehyde sản phẩm 200 mg

Kết thử nghiệm gia tốc sản phẩm cho thấy hiệu ức chế mạnh hợp chất

α-brom cinnamaldehyde tới phát triển nấm mốc mẫu giày da quân nhu

TÀI LI

Ệ

U THAM KH

Ả

O

1 Bùi Xuân

Đ

ồng, Hà Huy Kế,

Nấm nấm mốc phương pháp phòng chống, Nxb Khoa học Kỹ thuật, 1999

2 Ngô V

ă

n Thu, Bài giảng dược liệu, t

ậ

p 1, Tr

ườ

ng

Đ

ạ

i h

ọ

c D

ượ

c Hà N

ộ

i, 2011

3 Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn

Đ

ình Tiến, Phạm V

ă

n Ty, Vi sinh vật học, Nxb Giaos dục, 2000

4 Trần Danh

Đ

áng, Nghiên cứu ứng dụng công nghệ chống nấm nấm mốc áp dụng sản xuất lưu thông loại giày vải, giày da xuất khẩu, Báo cáo

đ

ề tài KC.06.16.CN, Công ty Da giày Hà Nội, 2005

5 Rosmoore H W., Handbook of biocide and preservative use, Springer, Sience and Business media, 1995