Nghiên cứu tổng hợp dung dịch chứa hạt nano đồng từ dịch chiết lá bàng định hướng ứng dụng vào phòng trừ nấm collectrotrichum spp và vi khuẩn xanthomonas sp trên cây trồng (tt)

TÓM TẮT Các hạt nano đồng ứng dụng nhiều lĩnh vực, điển kháng khuẩn kháng nấm Trong năm gần đây, việc tổng hợp nghiên cứu hạt nano đồng thu hút ý đáng kể nhà khoa học Trong nghiên cứu này, hạt nano đồng tổng hợp phương pháp sử dụng dịch chiết từ bàng (Terminalia catappa L.) làm tác nhân khử ion đồng (II) có dung dịch đồng sulfate Các hạt nano đồng tạo dung dịch phản ứng theo dõi máy quang phổ UV-Vis kính hiển vi điện tử truyền qua (Transmission electron microscopy – TEM), hạt nano đồng tạo đánh giá khả kháng nấm Collectotrichum spp vi khuẩn Xanthomonas sp Kết cho thấy, hạt nano đồng tổng hợp có kích thước từ 5–20nm Dung dịch nano đồng tạo thành có khả kháng nấm Collectotrichum spp vi khuẩn Xanthomonas sp ii MỤC LỤC THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI i TÓM TẮT ii DANH MỤC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU, ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG, TỪ NGẮN HOẶC THUẬT NGỮ xi LỜI CẢM ƠN xii PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Tổng quan tình hình nghiên cứu ngồi nước 2.1 Tình hình nghiên cứu nước 2.1.1.Tình hình nghiên cứu tỉnh 2.1.2.Tình hình nghiên cứu tỉnh 2.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Mục tiêu 3.1 Mục tiêu chung/tổng quát 3.2 Mục tiêu cụ thể Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu 4.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 5.1 Định tính số thành phần hợp chất dịch chiết bàng 5.1.1.Thí nghiệm 1: Khảo sát số thành phần hợp chất dịch chiết bàng 5.2 Khảo sát yếu tố ảnh hưởng đến q trình ly trích dịch chiết thực vật làm tác chất tổng hợp nano đồng 5.2.1.Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng thời gian ly trích 5.2.2.Thí nghiệm 3: Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng 11 5.3 Khảo sát yếu tố ảnh đến trình tạo nano đồng 12 iii 5.3.1.Thí nghiệm 4: Khảo sát nồng độ dung dịch Cu2+ 12 5.3.2.Thí nghiệm 5: Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết/ dung dịch Cu2+ 13 5.3.3.Thí nghiệm 6: Khảo sát thời gian tạo nano đồng 14 5.3.4 Thí nghiệm 7: Khảo sát môi trường pH tạo nano đồng 15 5.4 Đánh giá kích thước, hình thái hạt nano đồng từ dung dịch chứa hạt nano đồng 16 5.4.1.Thí nghiệm 8: Đánh giá kích thước, hình thái hạt nano đồng từ dung dịch chứa hạt nano đồng 16 5.5 Khảo sát khả kháng nấm Collectotrichum spp kháng khuẩn Xanthomonas sp dung dịch chứa hạt nano đồng 17 5.5.1.Thí nghiệm 9: Khảo sát khả kháng nấm Collectotrichum spp dung dịch chứa hạt nano đồng 17 5.5.2.Thí nghiệm 10: Khảo sát khả kháng khuẩn Xanthomonas sp dung dịch chứa hạt nano đồng 18 PHẦN NỘI DUNG 21 CHƯƠNG ĐỊNH TÍNH MỘT SỐ THÀNH PHẦN HỢP CHẤT TRONG DỊCH CHIẾT LÁ BÀNG 21 Thí nghiệm 1: Khảo sát số thành phần hợp chất dịch chiết bàng 21 1.1 Kết thí nghiệm 21 1.2 Kết luận thí nghiệm 22 CHƯƠNG 2: KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH LY TRÍCH DỊCH CHIẾT THỰC VẬT LÀM TÁC CHẤT TỔNG HỢP NANO ĐỒNG 23 Thí nghiệm 2: Khảo sát ảnh hưởng thời gian ly trích 23 1.1 Kết thí nghiệm 23 1.2 Kết luận thí nghiệm 24 Thí nghiệm 3: Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng 24 2.1 Kết thí nghiệm 24 2.2 Kết luận thí nghiệm 26 iv CHƯƠNG KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO NANO ĐỒNG 27 Thí nghiệm 4: Khảo sát nồng độ dung dịch Cu2+ 27 1.1 Kết thí nghiệm 27 1.2 Kết luận thí nghiệm 28 Thí nghiệm 5: Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết/ dung dịch Cu2+ 28 2.1 Kết thí nghiệm 28 2.2 Kết luận thí nghiệm 30 Thí nghiệm 6: Khảo sát thời gian tạo nano đồng 31 3.1 Kết thí nghiệm 31 3.2 Kết luận thí nghiệm 32 Thí nghiệm 7: Khảo sát mơi trường pH tạo nano đồng 33 4.1 Kết thí nghiệm 33 4.2 Kết luận thí nghiệm 34 CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ KÍCH THƯỚC, HÌNH THÁI HẠT NANO ĐỒNG TỪ DUNG DỊCH CHỨA HẠT NANO ĐỒNG 35 Thí nghiệm 8: Đánh giá kích thước, hình thái hạt nano đồng từ dung dịch chứa hạt nano đồng 35 1.1 Kết thí nghiệm 35 1.2 Kết luận thí nghiệm 36 CHƯƠNG KHẢO SÁT KHẢ NĂNG KHÁNG NẤM COLLECTOTRICHUM SPP VÀ KHÁNG KHUẨN XANTHOMONAS SP CỦA DUNG DỊCH CHỨA HẠT NANO ĐỒNG 38 Thí nghiệm 9: Khảo sát khả kháng nấm Collectotrichum spp dung dịch chứa hạt nano đồng 38 1.1 Kết thí nghiệm 38 1.2 Kết luận thí nghiệm 41 Thí nghiệm 10: Khảo sát khả kháng khuẩn Xanthomonas sp nano đồng 41 2.1 Kết thí nghiệm 10 41 v 2.2 Kết luận thí nghiệm 10 43 PHẦN KẾT LUẬN 43 Kết luận 43 1.1 Kết định tính số thành phần hợp chất dịch chiết bàng 44 1.2 Quy trình tối ưu tổng hợp dung dịch chứa hạt nano đồng từ dịch chiết bàng 44 1.3 Bảng kết khả kháng nấm Collectotrichum spp kháng khuẩn Xanthomonas sp hạt nano đồng 44 1.4 Bài báo đăng tạp chí có số ISSN đề tài 45 Kiến nghị 45 PHỤ LỤC 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Tên bảng Số trang Bảng Khảo sát số thành phần hợp chất dịch chiết bàng Bảng Khảo sát thời gian ly trích 11 Bảng Khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng 12 Bảng Khảo sát nồng độ dung dịch Cu2+ 13 Bảng Khảo sát tỉ lệ thể tích dịch chiết 14 Bảng Khảo sát thời gian tạo nano đồng 15 Bảng Khảo sát pH môi trường tạo nano đồng 16 Bảng Khảo sát khả kháng nấm 17 Collectotrichum spp dung dịch chứa hạt nano đồng Bảng Kết thí ngiệm khảo sát số 21 thành phần hợp chất dịch chiết bàng Bảng 10 Kết thí nghiệm khảo sát thời 24 gian ly trích Bảng 11 Kết thí nghiệm khảo sát tỉ lệ rắn/lỏng Bảng 12 Kết thí nghiệm khảo sát nồng độ 25 28 dung dịch Cu2+ Bảng 13 Kết thí nghiệm khảo sát tỉ lệ thể 29 tích dịch chiết/ dung dịch Cu2+ Bảng 14 Kết thí nghiệm khảo sát thời gian tạo nano đồng vii 31 Bảng 15 Kết thí nghiệm khảo sát pH môi 33 trường tạo nano đồng Bảng 17 Kết ức chế nấm Collectotrichum spp mẫu tác nhân ức chế: nano đồng, muối Cu2+ dịch chiết bàng Bảng 18 Kết ức chế khuẩn Xanthomonas sp dung dịch chứa hạt nano đồng mẫu đối chứng viii 40 42 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH Tên hình ảnh Số trang Hình Sơ đồ tạo giếng thạch mơi trường 19 NA Hình Kết thí nghiệm 21 Hình Phổ tổng UV-Vis thí nghiệm 23 Hình Phổ tổng UV-Vis thí nghiệm 25 Hình Phổ tổng UV-Vis thí nghiệm 27 Hình Phổ tổng UV-Vis thí nghiệm 29 Hình Phổ tổng UV-Vis thí nghiệm 31 Hình Phổ tổng UV-Vis thí nghiệm 33 Hình Kết ảnh HR – TEM mẫu nano đồng 35 Hình 10 Kết phổ nhiễu xạ tia X - XRD 36 mẫu nano đồng Hình 11 Mẫu nấm Collectotrichum spp 38 Hình 12 Mẫu nấm Collectotrichum spp thêm chất ức chế nồng độ 1000 ppm 38 Hình 13 Mẫu nấm Collectotrichum spp thêm chất ức chế nồng độ 2000 ppm 39 Hình 14 Mẫu nấm Collectotrichum spp thêm chất ức chế nồng độ 4000 ppm 39 Hình 15 Mẫu nấm Collectotrichum spp thêm chất ức chế nồng độ 8000 ppm 39 Hình 16 Mẫu nấm Collectotrichum spp thêm chất ức chế nồng độ 16000 ppm 40 ix Hình 17 Kết ức chế khuẩn Xanthomonas sp nano đồng x 41 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU, ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG, TỪ NGẮN HOẶC THUẬT NGỮ LSPR: Localized Surface Plasmon Resonace NT: Nghiệm thức NA: Nutrient Agar NP: Nano Particle PDA: Potato Dextrose Agar TN: Thí nghiệm xi LỜI CẢM ƠN Để thực hoàn thành nghiên cứu xin chân thành cảm ơn: Trường Đại Học Trà Vinh cấp kinh phí cho tơi hồn thành nghiên cứu Khoa Hóa Học Ứng Dụng, Trung tâm Cơng nghệ Sinh học & Môi trường, Bộ Môn UDCDLH & VLNN tạo điều kiện thuận lợi cho tơi hồn thành nghiên cứu Hội đồng xét duyệt thuyết minh góp ý chỉnh sửa để đề tài hồn thiện Thầy Nguyễn Thiện Thảo – Phó Trưởng Bộ mơn UDCDLH & VLNN tận tình hướng dẩn, hỗ trợ tơi suốt q trình thực nghiên cứu Thầy Nguyễn Ngọc Trai – Phó Giám đốc Trung tâm Cơng nghệ Sinh Học & Mơi Trường tận tình hướng dẫn giúp đỡ tơi q trình thực nghiên cứu Q Thầy Cơ Khoa Hóa Học Ứng dụng Trung tâm Phân Tích – Kiểm Nghiệm TVU tận tình giảng dạy, truyền thụ kiến thức quý báo lý thuyết thực hành suốt q trình học tập tơi Tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất! xii PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong điều kiện thời tiết khí hậu nắng nóng, mưa nhiều, xuất nhiều bão liên tục điều kiện thuận lợi cho loài nấm bệnh, vi khuẩn gây bệnh trồng Bệnh nấm, vi khuẩn gây nguy hiểm gây nhiều khó khăn cho cơng tác phịng trừ thời gian ủ bệnh khó phát Bệnh thán thư nấm Colletotrichum spp gây hại phổ biến nghiêm trọng nhiều loại trồng, từ rau màu ớt, cà chua, bầu bí, dưa, … đến loại ăn trái xoài, sầu riêng, đu đủ, chuối, long, … Khơng thế, bệnh thán thư cịn gây hại phổ biến nhiều loại công nghiệp đậu nành, vải, trà, cà phê, hồ tiêu … nhiều hoa cảnh mai vàng, cúc, lan, … Tại Sóc Trăng, bệnh thán thư gây hại nghiêm trọng loại ăn trái xoài, có múi, nhãn, ổi, sầu riêng, chơm chơm, măng cụt, … (Vũ Bá Quang, 2016) Theo P.S.Wharton cộng sự, màng tế bào nấm Collectotrichum sublineolum có độ dày từ 25-200nm (P.S.Wharton cộng sự, 2001) Bệnh loét khuẩn Xanthomonas sp gây ra, bệnh gây hại đến tất phận có múi, làm rụng lá, quả, cịi cọc chóng bị tàn, vẻ thẩm mỹ khiến xuất (Vi Thị Thanh Hường, 2005) Theo Steven A Watt cộng sự, kích thước vi lỗ màng tế bào vi khuẩn Xanthomonas pv campestris khoảng từ 10-100nm (Steven A Watt cộng sự, 2008) Theo Vũ Bá Quang - Phịng Nơng nghiệp & PTNT Kế Sách tỉnh Sóc Trăng, cách phịng trừ bệnh thán thư sử dụng loại thuốc bảo vệ thực vật tác động tiếp xúc có tác dụng chủ yếu phịng bệnh hạn chế nguồn bệnh lây lan thuốc gốc đồng, Mancozel, Propinel,… (Vũ Bá Quang, 2016) Theo Nguyễn Khiết Tâm, vườn ăn bị bệnh loét nặng vi khuẩn Xanthomonas sp gây nên phun thuốc hóa học Copper–B 75wp, Tilt super 300EC, … để phun xịt vào lúc phát triển non TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: Cục Bảo vệ Thực Vật, 2017, Tài liệu tập huấn đại lý thuốc BVTV trang Đỗ Trung Đàm (2006), Phương pháp nghiên cứu tác dụng dược lý thuốc từ dược thảo, Viện dược liệu, Nhà Xuất Khoa học Kỹ Thuật Mai Văn Trị (2002), Một số bệnh hại ăn trái Sổ tay người nông dân trồng ăn trái cần biết, Công ty dịch vụ Bảo vệ Thực vật An Giang, tr 2627 Nguyễn Thị Dung (2014), Nghiên cứu tổng hợp nano đồng từ dung dịch Cu2+ dịch nước bàng ứng dụng làm chất kháng khuẩn, luận văn thạc sĩ khoa học chuyên nghành hóa hữu – Trường đại học Đà Nẵng Nguyễn Khiết Tâm (2017), Bệnh gẻ có múi triệu chứng biện pháp phịng trị, Đại học Cần Thơ Nguyễn Đại Hải (2017), Giáo trình vật liệu nano - Điều chế tính chất số ứng dụng, Nhà Xuất Khoa học Tự nhiên Công nghệ Phan Thị Hồng Thảo (2017), Tiềm ứng dụng nano bạc đồng ức chế nấm Penicillium digitatum gây bệnh mốc xanh cam Việt Nam, Tạp chí Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ, tập 33, Số 1S (2017) 329-336 Vi Thị Thanh Hường, (2005), Nghiên cứu tác nhân biện pháp phòng trừ bệnh loét bưởi Xã Tân Bình - Huyện Vĩnh Cửu – Tỉnh Đồng Nai, Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh Vũ Bá Quang (2016), Phịng Nơng nghiệp & PTNT Kế Sách Tỉnh Sóc Trăng, chun mục kết nghiên cứu viết ngày 27/08/2016 51 Tiếng Anh: Asma Tufail Shah, Sana Ahmad, Muhammad Kashif, Muhamd Farhan Khan, Khurram Shahzad, Sobia Tabassum, Adnan Mujahid (2014), Arabian Journal of Chemistry, Arabian Journal of Chemistry, Volume A S Satyvaldiev, Z K Zhasnakunov, E Omurzak, T D Doolotkeldieva, S T Bobusheva, G T Orozmatova1 and Z Kelgenbaeva (2017), Copper Nanoparticles: Synthesis and Biological Activity, DOI:10.1088/1757899X/302/1/012075, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering Afshan Saleem, Arjumand Iqbal Durrani, Fatima Batool Awan, Amina Irfan (2019), Preparation of Marketable Functional Food to Control Hypertension using Basil (ocimum basillium) and Peppermint (mentha piperita), International Journal of Innovations in Science & Technology Appu Manikandan and Muthukrishnan Sathiyabama (2015), “Green Synthesis of Copper - Chitosan Nanoparticles and Study of its Antibacterial Activity”, J Nanomed Nanotechnol Bui Duy Duy, Dang Van Phu, Le Anh Quoc, Nguyen Quoc Hien (2017), Synthesis and Investigation of Antimicrobial Activity of Cu2O Nanoparticles/Zeolite, Journal of Nanoparticles, Hindawi Publishing Corporation, Volume 2017, Article ID 7056864, pages B P Cheng, Y H Huang, X B Song, A T Peng, J F Ling, and X Chen, 2013 First Report of Colletotrichum siamense Causing Leaf Drop and Fruit Spot of Citrus reticulata Blanco cv Shiyue Ju in China Guangzhou 510640, China November 2013, Volume 97, Number 11, Page 1508 H C Ananda Murthy (2018), A Review on Green Synthesis and Applications of Cu and CuO Nanoparticles, Material Science Research India, ISSN: 09733469, Vol.15, No (3) 2018, Pg 279-295 Giulia Marsico, Maria Sabrina Ciccone, Marco Masi, Fabrizio Freda, Massimo Cristofaro, Antonio Evidente, Stefano Superchi and Patrizia Scafato (2019), Synthesis and Herbicidal Activity Against Buffelgrass (Cenchrus ciliaris) of (±)-3-deoxyradicinin, Molecules — Open Access Journal Insung S Choi, Sang Yeong Han, Seok-Pyo Hong, Eunhye K Kang, Beom Jin Kim, Hojae Lee, Won Kim (2019), Iron Gall Ink Revisited: Natural Formulation for Black Hair-Dyeing, Cosmetics — Open Access Journal Kim JT Park SY, Choi W, Lee YH, Kim HT 2008 Characterization of Colletotrichum isolates causing anthracnose of pepper in Korea Plant Pathology Journal 24:17-23 52 Lalit Yadav (2017), Antibacterial Activity of Cu Nanoparticles against E coli, Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa, DOI:10.5101/nbe.v9i1.p9-14, Nano Biomedicine and Engineering Lah K (2011) Effects of pesticides on human health In: Toxipedia Available fromhttp://www.toxipedia.org/display/toxipedia/Effects+of+ Pesticides+on+Human+Health Accessed Jan 16, 2014 Madiha Batoool and Bilal Masood (2017), Green Synthesis of Copper Nanoparticles Using Solanum Lycopersicum (Tomato Aqueous Extract) and Study Characterization, Journal of Nanoscience & Nanotechnology Research, Vol.1 No.1:5 Mukesh Saran, Swati Vyas, Manas Mathur, Ashima Bagaria (2018), Green synthesis and characterisation of CuNPs: insights into their potential bioactivity, ISSN 1751-8741, IET Digital Library Manjulika Yadav, Sanjukta Chatterji, Sharad Kumar Gupta and Geeta Watal (2014), Preliminary phytochemical screening of six medicinal plants used in traditional medicine, ISSN- 0975-1491 Nagarajan Sai Subramanian, Lowrence Rene Christena, Vimalanathan Mangalagowri, Prabhakaran Pradheeba, Khan Behlol Ayaz Ahmed, Bastin Infanta Sandhiya Shalini, Mohan Vidyalakshmi, Veerappan Anbazhagan (2015), Copper nanoparticles as an efflux pump inhibitor totackle drug resistant bacteria, DOI: 10.1039/c4ra15382k, Royal Society of Chemistry Nosheen Nazar, Ismat Bibi, Shagufta Kamal, Munawar Iqbal, Shazia Nouren, Kashif Jilan, Muhammad Umai, Sadia Ata (2017), Cu nanoparticles synthesis using biological molecule of P granatumseeds extract as reducing and capping agent: Growth mechanism andphoto-catalytic activity, International Journal of Biological Macromolecules 106 (2018) 1203–1210 N Sivashankar and S Karthick., (2016),“Particle Characterization of Copper Nanoparticles by Electrochemical Method”, IJSTE - International Journal of Science Technology & Engineering , Volume 3, Issue 01 P S Wharton, A M Julian, and R J O’Connell (2001), Utrastructure of the Interfection of Sorghum bicolor by Collectotrichum sublineolum, Genetics and Resistance Journal R Betancourt-Galindo et al., (2014), “Synthesis of Copper Nanoparticles by Thermal Decomposition and Their Antimicrobial Properties”, Journal of Nanomaterials, Hindawi Publishing Corporation Shilika Shetty and K K Vijayyalaxmi (2012), Phytochemical investigation of extract/solvent fractions of piper nigrum linn seeds and piper betle linn leaves, ISSN 0975-6299, International Journal of Pharma and Bio Sciences, Vol 3/Issue 2/April – June 2012 53 Veronica Sáez and Timothy J Mason (2009), “Sonoelectrochemical Synthesis of Nanoparticles”, journal of molecules 14, 4284-4299 Vishaldeep K Sidhu, Frank-Jörg Vorhölter, Karsten Niehaus1 and Steven A Watt (2008), Analysis of outer membrane vesicle associated proteins isolated from the plant pathogenic becterium Xanthomonas campestris pv campestris, BMC Microbiology - BioMed Central Journal, Ya-Nan Chang, Mingyl Zhang, Lin Xia, Jun Zhang, Gengmei Xing (2012), The Toxic Effects and Mechanisms of CuO and ZnO Nanoparticles, Materials 2012, 5, 2850-2871; DOI:10.3390/ma5122850 Yoon JB, Yand DC, Lee WP, Ahn SY, Park HG (2004) Genetic resources resistant to anthracnose in the genus Capsicum Journal of Koran Society Horticulture Science & Technology 45:318-323 54 ... nano đồng 15 5.4 Đánh giá kích thước, hình thái hạt nano đồng từ dung dịch chứa hạt nano đồng 16 5.4.1.Thí nghiệm 8: Đánh giá kích thước, hình thái hạt nano đồng từ dung dịch chứa. .. phần hợp chất dịch chiết bàng 44 1.2 Quy trình tối ưu tổng hợp dung dịch chứa hạt nano đồng từ dịch chiết bàng 44 1.3 Bảng kết khả kháng nấm Collectotrichum spp kháng khuẩn. .. Collectotrichum spp dung dịch chứa hạt nano đồng 17 5.5.2.Thí nghiệm 10: Khảo sát khả kháng khuẩn Xanthomonas sp dung dịch chứa hạt nano đồng 18 PHẦN NỘI DUNG 21 CHƯƠNG ĐỊNH TÍNH