Điều chế nano đồngchitosan và ứng dụng kháng khuẩn vibrio parahaemolyticus

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN NGỌC YẾN ĐIỀU CHẾ NANO ĐỒNG/CHITOSAN VÀ ỨNG DỤNG KHÁNG KHUẨN VIBRIO PARAHAEMOLYTICUS Chuyên ngành : Kỹ thuật Hóa học Mã số : 60520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2018 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN NGỌC YẾN ĐIỀU CHẾ NANO ĐỒNG/CHITOSAN VÀ ỨNG DỤNG KHÁNG KHUẨN VIBRIO PARAHAEMOLYTICUS Chuyên ngành : Kỹ thuật Hóa học Mã số : 60520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP HỒ CHÍ MINH, tháng năm 2018 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG – HCM Cán hướng dẫn khoa học: TS Lê Minh Viễn TS Hoàng Anh Hồng Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS Nguyễn Đình Thành Cán chấm nhận xét 2: TS Huỳnh Ngọc Oanh Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM ngày 18 tháng 01 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: TS Nguyễn Quang Long Chủ tịch PGS.TS Nguyễn Đình Thành Phản biện TS Huỳnh Ngọc Oanh Phản biện TS Nguyễn Tuấn Anh Ủy viên TS Đoàn Văn Thuần Thư ký Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC TS Nguyễn Quang Long GS.TS Phan Thanh Sơn Nam i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Ngọc Yến MSHV: 1570189 Ngày, tháng, năm sinh: 01/ 01/ 1992 Nơi sinh: Tp.HCM Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số : 60520301 I TÊN ĐỀ TÀI Tổng hợp nano đồng/chitosan ứng dụng kháng khuẩn Vibrio parahaemolyticus II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: − Tổng quan tài liệu phương pháp điều chế, tính chất nano đồng khảo sát hoạt tính kháng khuẩn nano đồng lên vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus gây bệnh hoại tử gan tụy tôm − Điều chế nano đồng từ muối đồng clorua, axit ascorbic chitosan, đánh giá tính chất đặc trưng vật liệu phương pháp: UV – Vis, TEM, FTIR, EDX − Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn nano đồng vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus môi trường nước ao nuôi tôm tiệt trùng nước ao nuôi tôm chứa vi khuẩn III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ 06/02/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ 18/01/2018 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: T.S Lê Minh Viễn T.S Hoàng Anh Hoàng Tp HCM, ngày tháng năm 2018 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO TRƯỞNG KHOA ii LỜI CẢM ƠN Tôi trân trọng gửi lời cảm ơn đến TS Lê Minh Viễn − Bộ Môn Vơ Cơ, TS Hồng Anh Hồng − Bộ Mơn Cơng Nghệ Sinh Học, hai Thầy kiên nhẫn, tận tình hướng dẫn, cung cấp kiến thức chuyên môn để tơi trau dồi thêm kinh nghiệm, cảm ơn tạo điều kiện tốt giúp tơi có thêm nhiều nghị lực để hồn thành tốt luận văn Tơi xin cảm ơn tất Thầy/Cô khoa Kỹ thuật Hóa học cảm ơn anh/chị, bạn sinh viên phịng thí nghiệm Hóa Vơ Cơ phịng thí nghiệm Bộ Mơn Cơng Nghệ Sinh Học đại học Bách Khoa Tp.HCM nhiệt tình giúp đỡ tơi suốt thời gian qua Trong q trình học tập, làm việc thực luận văn gặp nhiều trở ngại, khó khăn có người thân bên cạnh chia sẻ, ủng hộ Tôi cảm thấy hạnh phúc điều Tôi mong muốn được gửi lời cảm ơn chân thành người bên cạnh, nguồn động viên, khích lệ tơi gặp khó khăn, giúp tơi có thêm nhiều niềm tin vào thân sống Vì hạn chế thời gian nên luận văn cịn nhiều thiếu sót Tơi mong nhận góp ý từ thầy bạn để hồn thiện Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2018 Học viên thực Nguyễn Ngọc Yến iii TÓM TẮT LUẬN VĂN Dung dịch nano đồng điều chế phương pháp khử hóa học với tiền chất đồng clorua, chất hoạt động bề mặt chitosan chất khử axit ascorbic Các yếu tố pH, hàm lượng chất hoạt động bề mặt, tỷ lệ muối đồng chất khử tiến hành khảo sát nhằm xác định điều kiện phù hợp để tổng hợp dung dịch nano đồng Qua thí nghiệm khảo sát, kết ghi nhận hạt vật liệu đạt kích thước nhỏ (1 − nm) pH = 80°C 4h, phản ứng với tỷ lệ mol Cu2+ axit ascorbic 1:1 Bên cạnh đó, khảo sát tìm nồng độ kháng khuẩn nano đồng Vibrio parahaemolyticus, kết cho thấy nano đồng kháng khuẩn Vibrio parahaemolyticus nồng độ 5ppm sau 4h môi nước nuôi tôm tiệt trùng sau 2h môi trường nước ao nuôi tôm Kết ghi nhận có khả ứng dụng vật liệu làm hoạt chất kháng khuẩn cho ao tôm iv ABSTRACT Copper nanoparticles are prepared by chemical reduction with copper chloride, chitosan and reducing agent is ascorbic acid The pH, surfactant content, ratio of copper salt and reducing agent were investigated to determine suitable conditions for the synthesis of copper nanoparticles In laboratory experiments, the results showed that the smallest particle size (1 − nm) at pH = at 80°C for hours, reacted with molar ratio of Cu 2+ and ascorbic acid is 1:1 In addition, the study found the concentration of copper nanoparticles against Vibrio parahaemolyticus, which showed that copper nanoparticles antibacterial Vibrio parahaemolyticus was at ppm after hours in sterile water and after hours in water shrimp pond The results showed that it could be used as an antibacterial agent for shrimp ponds v LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Các số liệu tham khảo từ công trình khác trích dẫn luận văn Học viên thực Nguyễn Ngọc Yến vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ ii TÓM TẮT LUẬN VĂN iv MỤC LỤC vii DANH MỤC BẢNG x DANH MỤC HÌNH ẢNH xii DANH MỤC VIẾT TẮT xv MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu nano đồng phương pháp điều chế 1.1.1 Tính chất nano đồng 1.1.2 Ứng dụng nano đồng 1.1.3 Phương pháp điều chế nano đồng 1.1.4 Hoạt tính chế kháng khuẩn nano đồng 11 1.2 Chitosan 14 1.2.1 Tính chất chitosan 14 1.2.2 Ứng dụng chitosan 15 1.3 Hiện trạng nuôi tôm Việt Nam 16 1.4 Vi khuẩn Vibrio Parahaemolyticus 18 1.4.1 Giới thiệu Vibrio parahaemolyticus 18 1.4.2 Ảnh hưởng Vibrio parahaemolyticus 19 1.5 Tính cấp thiết mục tiêu đề tài 22 1.5.1 Tính cấp thiết 22 1.5.2 Mục tiêu đề tài 23 CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 2.1 Hóa chất thiết bị 24 2.2 Phương pháp tổng hợp phân tích tính chất dung dịch nano đồng/chitosan 25 2.3 Khảo sát thơng số ảnh hướng đến kích thước hạt nano đồng/chitosan 26 2.3.1 Khảo sát ảnh hưởng pH 26 2.3.2 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol Cu2+/ axit ascorbic 27 vii 2.3.3 Khảo sát ảnh hưởng chất hoạt động bề mặt chitosan 27 2.3.4 Khảo sát độ bền hệ dung dịch nano đồng/chitosan 28 2.4 Các phương pháp đánh giá cấu trúc vật liệu 28 2.4.1 Phương pháp quang phổ hồng ngoại Fourier (FT − IR) 28 2.4.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ phân tử (UV – Vis) 29 2.4.3 Phương pháp kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) 29 2.4.4 Phương pháp phổ tán xạ lượng tia X (EDX) 29 2.5 Khảo sát khả kháng khuẩn Vibrio parahaemolyticus 30 2.5.1 Hóa chất thiết bị 30 2.5.2 Hoạt hóa Vibrio parahaemolyticus 30 2.5.3 Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn nano đồng với Vibrio parahaemolyticus nước ao tiệt trùng 30 2.5.4 Khảo sát khả kháng khuẩn Vibrio parahaemolyticus nước ao nuôi tôm không tiệt trùng 34 CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Cơ chế hình thành dung dịch nano đồng/chitosan 35 3.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến kích thước hạt nano đồng 35 3.1.1 Khảo sát ảnh hưởng giá trị pH 35 3.1.2 Khảo sát ảnh hưởng tỷ lệ mol Cu2+ axit ascorbic 39 3.1.3 Khảo sát khả hình thành dung dịch nano đồng/chitosan theo hàm lượng chitosan 41 3.1.4 Khảo sát độ bền hệ nano đồng/chitosan 44 3.2 Khảo sát khả ức chế vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus dung dịch nano đồng/chitosan nước ao tiệt trùng 45 3.2.1 Khảo sát ảnh hưởng nồng độ nano đồng/chitosan đến khả kháng khuẩn Vibrio parahaemolyticus 45 3.2.2 Khảo sát khả kháng khuẩn nano đồng/chitosan đối chứng 46 3.3 Khảo sát khả kháng khuẩn dung dịch nano đồng/chitosan vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus nước ao không tiệt trùng 48 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 viii Hình B.3 Biểu đồ mật độ vi khuẩn (CFU/mL) Vibrio parahaemolyticus Vibrio spp nước ao không tiệt trùng xử lý nano Cu/CS ppm (LTN2) Hình B.4 Biểu đồ khả ức chế (%)Vibrio parahaemolyticus Vibrio spp nước ao không tiệt trùng xử lý nano Cu/CS ppm (LTN2) 68 Lần thí nghiệm thứ (LTN3) Bảng B.7 Số liệu đếm khuẩn lạc Vibrio parahaemolyticus Vibrio spp nước ao không tiệt trùng xử lý nano Cu/CS ppm (LTN3) LTN3 ppm ppm 0h 2h 4h Vibrio spp 43 67 78 V.P 23 21 32 Vibrio spp 0 V.P 0 Bảng B.8 Mật độ vi khuẩn (CFU/mL) Vibrio parahaemolyticus Vibrio spp nước ao không tiệt trùng xử lý nano Cu/CS ppm (LTN3) LTN3 ppm ppm 0h 2h 4h Vibrio spp 860 1340 1560 V.P 420 460 640 Vibrio spp 0 V.P 0 Bảng B.9 Khả ức chế (%)Vibrio parahaemolyticus Vibrio spp nước ao không tiệt trùng xử lý nano Cu/CS ppm (LTN3) LTN3 ppm ppm 2h 4h Vibrio spp -55.81 -81.40 V.P -9.52 -52.38 Vibrio spp 100 100 V.P 100 100 69 Hình B.5 Biểu đồ mật độ vi khuẩn (CFU/mL) Vibrio parahaemolyticus Vibrio spp nước ao không tiệt trùng xử lý nano Cu/CS ppm (LTN3) Hình B.6 Biểu đồ khả ức chế (%) Vibrio parahaemolyticus Vibrio spp nước ao không tiệt trùng xử lý nano Cu/CS ppm (LTN3) 70 0h 2h 4h 10-3 10-3 10-3 100 100 100 100 100 100 ppm ppm 10 ppm 20 ppm Hình B.7 Các đĩa khuẩn lạc Vibrio parahaemolyticus thời điểm 0h, 2h 4h (TN1) 71 T0 0h 2h 4h 10-3 10-3 10-3 10-3 10-3 10-3 10-3 10-1 10-1 ppm AA/CS Cu2+ ppm Cu0 2.5 ppm 72 Cu0 ppm 100 100 100 100 Cu0 10 ppm Hình B.8 Các đĩa khuẩn lạc Vibrio parahaemolyticus thời điểm 0h, 2h 4h (LTN2) 73 0h 2h 4h 10-3 10-3 10-3 10-3 10-3 10-3 10-3 10-1 10-1 ppm AA/CS Cu2+ ppm Cu0 2.5 ppm 74 Cu0 100 10-1 100 10-1 100 100 ppm Cu0 10 ppm Hình B.9 Các đĩa khuẩn lạc Vibrio parahaemolyticus thời điểm 0h, 2h 4h (TN3) 75 0h 2h 4h 100 100 100 100 100 ppm ppm Hình B.10 Các đĩa khuẩn lạc nước ao thực tế thời điểm 0h, 2h 4h (LTN1) 76 0h 2h 4h 100 100 100 100 100 ppm ppm Hình B.11 Các đĩa khuẩn lạc nước ao thực tế thời điểm 0h, 2h 4h (LTN1) 77 0h 2h 4h 100 100 100 100 100 ppm ppm Hình B.12 Các đĩa khuẩn lạc nước ao thực tế thời điểm 0h, 2h 4h (LTN3) 78 PHỤ LỤC Hình 3.6 Phổ FTIR dung dịch AA/CS Hình 3.7 Phổ FTIR dung dịch nano Cu/CS 79 Bảng 3.1 Bước sóng độ hấp thu mẫu theo giá trị pH Mẫu λ (nm) A pH = 597 0,82 pH = 595 1,29 pH = 589 1,60 pH = 584 2,41 Bảng 3.2 Thế khử chuẩn axit ascorbic pH Eo (V) -0,28 -0,22 -0,17 -0,13 -0,1 -0,07 Bảng 3.3 Bước sóng độ hấp thu mẫu theo tỷ lệ muối đồng axit ascorbic Mẫu λ (nm) A 1:0,5 600 0,64 1:1 584 2,41 1:2 587 2,36 1:3 589 1,59 1:4 592 1,10 80 Bảng 3.5 Bước sóng độ hấp thu mẫu theo hàm lượng chitosan Mẫu λ (nm) A 0,25% 667 0,35 0,5% 596 0,81 0,75% 586 0,86 1% 584 2,41 1,25% 588 1,41 Bảng 3.6 Bước sóng cường độ hấp thu cực đại dung dịch nano Cu/CS sau tuần, tuần, tuần Tuần λ (nm) A ∆A (%) tuần 584 2,41 − tuần 581 2,07 14,11 tuần 581 1,80 25,31 tuần 580 0,56 76,76 81 LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên NGUYỄN NGỌC YẾN Ngày sinh 01.01.1992 Nơi sinh Dân tộc Kinh Tôn giáo: Phật Giáo Điện thoại 0937090659 Email Tp.HCM yenchemist57@gmail.com Địa 41/2 ấp Hậu Lân, xã Bà Đểm, huyện Hóc Mơn, TPHCM Nghề nghiệp Giáo Viên QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO A ĐẠI HỌC Tốt nghiệp trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, thời gian đào tạo từ năm 2010 đến năm 2014 Ngành học: Hóa học Loại hình đào tạo: Chính quy Xếp loại tốt nghiệp: Khá B SAU ĐẠI HỌC Học cao học từ năm 2015 đến năm 2017 Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Chun ngành: Kỹ thuật Hố học 82 ... dụng axit ascorbic tác nhân khử chống oxy hóa điều chế nano đồng ứng dụng kháng khuẩn gây bệnh tơm Vì vậy, chúng tơi nghiên cứu đề tài: ? ?Điều chế hạt nano đồng/chitosan ứng dụng kháng khuẩn Vibrio. .. thiệu nano đồng phương pháp điều chế 1.1.1 Tính chất nano đồng 1.1.2 Ứng dụng nano đồng 1.1.3 Phương pháp điều chế nano đồng 1.1.4 Hoạt tính chế kháng khuẩn nano. .. khả kháng khuẩn Vibrio parahaemolyticus 45 3.2.2 Khảo sát khả kháng khuẩn nano đồng/chitosan đối chứng 46 3.3 Khảo sát khả kháng khuẩn dung dịch nano đồng/chitosan vi khuẩn Vibrio parahaemolyticus