CHƢƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.7. Đánh giá khả năng khử trùng của bentonite
3.7.3. Đánh giá khả năng khử trùng trực tiếp của bentonite
Song song với thí nghiệm đánh giá khả năng khử trùng dựa trên vịng kháng khuẩn, các thí nghiệm đánh giá khả năng khử trùng trực tiếp để tìm ra nồng độ tối thiểu của các loại bentonite cũng đƣợc tiến hành. Các thí nghiệm đƣợc cài đặt để tìm ra nồng độ nhỏ nhất của bentonite mà tại đó nó có thể khử trùng hồn tồn sự phát triển của vi khuẩn Salmonella hoặc E.coli ở nồng độ vi khuẩn nhất định. Đối
với các loại vật liệu bentonitetinh chế và biến tính, khả năng khử trùng vi khuẩn của chúng là tƣơng đối thấp. Cho nên nồng độ của bentonite đƣợc chọn cho thí nghiệm này tƣơng đối cao (300 mg/15 ml môi trƣờng, tƣơng ứng 2% trọng lƣợng) và nồng độ vi khuẩn thử nghiệm là 106
cfu/ml. Phần trăm khử trùng theo hàm logarit của các loại vật liệu với vi khuẩn E.coli nhƣ sau:
Bảng 3.11. Phần trăm khử trùng E.coli theo hàm logarit của các loại vật liệu
VL Phần trăm khử trùng E.coli của vật liệu theo hàm logarit(%) AVE STD VL1 36,81 36,58 32,96 35,85 35,05 34,50 36,37 36,96 34,01 35,47 1,32 VL2 35,75 45,80 39,77 47,50 44,51 48,47 47,80 43,54 44,28 44,34 3,93 VL3 46,71 34,44 40,12 35,44 37,34 27,45 35,24 35,22 33,55 35,99 4,93 VL4 34,17 37,32 37,34 39,71 33,29 37,50 35,51 36,70 36,20 36,46 1,82 VL5 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 0 ĐC 2,869 3,521 2,521 2,901 3,010 2,901 2,502 3,502 2,733 – –
Ghi chú: VL1: mẫu bentonite tinh chế; VL2: mẫu bentonite được tinh chế và biến tính bằng Na2CO3; VL3: mẫu bentonite được tinh chế và biến tính bằng H2SO4; VL4: mẫu bentonite được tinh chế và biến tính bằng Liti; LV5: dung dịch nano bạc có hàm lượng 20 ppm; ĐC: nồng độ E.coli ban đầu tính theo logarit; AVE: giá trị trung bình; STD: Độ lệch chuẩn; – , khơng tính kết quả. Phần trăm khử trùng của vật
liệu theo hàm logarit = ((log (nồng độ ban đầu) – log( nồng độ sau khi bị khử trùng bởi vật liệu)) x 100)/(log (nồng độ ban đầu) (%).
Phần trăm khử trùng Salmonella theo hàm logarit của các vật liệu nhƣ sau:
Bảng 3.12. Phần trăm khử trùng Salmonella theo hàm logarit của các loại vật liệu
VL Phần trăm khử trùngSalmonella của vật liệu theo hàm logarit(%) AVE STD VL1 18,94 18,29 23,88 24,20 24,46 18,24 23,55 19,50 23,15 21,58 2,74 VL2 20,63 24,77 32,15 28,10 29,70 23,35 30,36 22,19 25,11 26,26 3,98 VL3 30,90 33,72 31,06 37,40 23,60 33,20 28,10 26,70 34,33 31,00 4,27 VL4 28,44 28,50 22,09 22,13 28,45 22,39 30,55 20,45 31,25 26,03 4,19 VL5 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 0 ĐC 2,771 1,771 2,607 2,801 3,110 2,101 2,702 3,101 2,533 – –
Ghi chú: VL1: mẫu bentonite tinh chế; VL2: mẫu bentonite được tinh chế và biến tính bằng
Na2CO3; VL3: mẫu bentonite được tinh chế và biến tính bằng H2SO4; VL4: mẫu bentonite được tinh chế và biến tính bằng Liti; LV5: dung dịch nano bạc có hàm lượng 20 ppm; ĐC: nồng độ E.coli ban đầu tính theo logarit; AVE: giá trị trung bình; STD: Độ lệch chuẩn; – , khơng tính kết quả. Phần trăm khử trùng của vật
liệu theo hàm logarit = ((log (nồng độ ban đầu) – log (nồng độ sau khi bị khử trùng bởi vật liệu)) x 100)/(log (nồng độ ban đầu) (%).
Bảng trên chỉ ra rằng khả năng khử trùng E.coli và Salmonella của các loại bentonite tinh chế và biến tính khá thấp. Ở nồng độ ban đầu là 106
cfu/ml, bentonite sau tinh chế chỉ khử trùng đƣợc 35,5 % sự phát triển của E.coli và 21,6% Salmonella. Đối với bentonite đƣợc tinh chế và biến tính Na2CO3 khả năng khử trùng E.coli và Salmonella lần lƣợt là 44,3 % và 26,3 %. Cùng nồng độ đầu vào nhƣ trên, bentonite đƣợc tinh chế và biến tính bằng H2SO4 và LiOH khử trùng lần lƣợt 36,0% và 36,5% sự phát triển của E.coli, đối với Salmonella là 31,0% và 26,0%.
Còn đối với dung dịch nano bạc nồng độ 20 ppm thì có thể tiêu diệt hoàn toàn vi khuẩn E.coli và Salmonella. Tuy nhiên, để ứng dụng nano bạc làm phụ gia thức ăn chăn nuôi ngƣời ta phải gắn lên chất mang nhằm hạn chế sự mất hoạt của nano bạc khi có mặt của nhiều thành phần hóa học khác trong thức ăn. Ngồi ra, bentonite
Biểu đồ biểu diễn khả năng ức chế của Bentonit với khuẩn Salmonella và E. coli 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 B.T/c B.Na2CO3 B.H B.Li.1M ĐC Các loại bentonit M ật đ ộ Sa lm o n el la (E. co li) số n g s ó t tí n h th e o h à m l o g a ri t (% ) Salmonella E. coli
gắn nano bạc có khả năng giải phóng từ từ các nano bạc trên bentonite nhờ những đặc trƣng riêng về cấu trúc của bentonite nhƣ đã đƣợc trình bày ở phần tổng quan.
Biểu đồ biểu diễn khả năng khử trùng Salmonella và E.coli của các loại vật
liệu bentonite nhƣ sau:
Hình 3.12. Biểu đồ biểu diễn khả năng khử trùng Salmonella và E.coli của các loại vật liệu bentonite
Ghi chú: B.T/c, mẫu bentonite tinh chế; B.Na2CO3, mẫu bentonite được tinh chế và biến tính bằng
Na2CO3; B.H, mẫu bentonite được tinh chế và biến tính bằng H2SO4; B.Li 1M, mẫu bentonite được tinh chế và biến tính bằng Liti 24%; Đc, mẫu đối chứng.
Dễ nhận thấy các loại vật liệu bentonite tinh chế, biến tính khử trùng E.coli tốt hơn Salmonella. Ở nồng độ ban đầu106
cfu/ml, mật độ E.coli và Salmonella
sống sót cịn lại theo hàm logarit lần lƣợt là 55 – 65 % và 75 – 80%. Rõ ràng mật độ vi khuẩn sống sót tƣớng đối cao. Vì vậy, các vật liệu này khó tránh khỏi sự tấn cơng của các loại vi khuẩn gây bệnh nếu không đƣợc hỗ trợ bởi các tác nhân chống nhiễm khuẩn khác.
3.7.4. Nồng độ khử trùng tối thiểu của bentonite gắn bạc
Để xác định đƣợc nồng độ tối thiểu mà ở đó bentonite có thể khử trùng hồn tồn E.coli hoặc Salmonella, bentonite gắn bạc với hàm lƣợng tăng dần đƣợc trộn trực tiếp vào môi trƣờng chứa 1 ml vi khuẩn ở nồng độ 106
cfu/ml. Sau 24 – 72 giờ nuôi cấy nếu không quan sát thấy sự phát triển của vi khuẩn bằng mắt thƣờng thì có
thể coi vi khuẩn đã bị khử trùng bởi bentonite ở nồng độ thử nghiệm. Các kết quả thử nghiệm đƣợc tổng hợp và trình bày trong bảng sau:
Bảng 3.13: Nồng độ khử trùng tối thiểu E.coli của các loại bentonite gắn bạc
Loại mẫu Hàm lƣợng bentonite
(mg)
Mật độ vi khuẩn E.coli (cfu/ml)
Đối chứng 2,3 x 106 3,8 x 106 2,2 x 106 1,3 x 106 1,4 x 106 B.TC.Ag 5 >> >> >> >> >> 10 50 > 13 25 8 15 0 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 Đối chứng 2,0 x 106 3,5 x 106 2,4 x 106 1,1 x 106 1,5 x 106 B.Na.Ag 10 >> – – – – 15 – >> > > > 20 25 283 52 28 34 25 – 15 8 0 0 30 0 0 0 0 0 40 0 – – – – Đối chứng 2,5 x 106 3,9 x 106 2,2 x 106 1,4 x 106 1,4 x 106 B.H.Ag 10 >> – – – – 20 > – – – – 25 – > 80 40 > 30 14 27 0 0 8 35 – 0 0 0 0 40 0 0 0 0 0 Đối chứng 2,4 x 106 3,7 x 106 1,9 x 106 1,3 x 106 1,7 x 106 B.Li.Ag 10 >> – – – – 20 >> – – – – 25 – >> > > > 30 8 45 0 0 21 35 – 7 0 0 0 40 0 0 0 0 0
Bảng 3.13 chỉ ra rằng khi trộn 15 mg bentonite tinh chế có gắn bạc với 15 ml môi trƣờng PCA, 100 % vi khuẩn E.coli ở nồng độ từ 1,3 x 106 – 3,8 x 106 cfu/ml bị tiêu diệt hoàn toàn. Ở nồng độ 10 mg của bentonite sau tinh chế gắn bạc/15 ml môi trƣờng, hỗn hợn làm giảm mật độ E.coli từ 6,24 xuống 1,28 theo hàm logarit thập phân, tức là bentonite đã khử trùng 4,96 bậc đối với sự phát triển của E.coli. Đối với bentonite sau khi tinh chế, biến tính bằng Na2CO3 có gắn bạc, 100 % E.coli bị tiêu
diệt khi trộn 30 mg bentonite ở dạng này với 15 ml mơi trƣờng có nồng độ vi khuẩn
E.coli từ 1,1 x 106 – 3,5 x 106 cfu/ml. Nếu trộn 20 hoặc 25 mg bentonite ở dạng B.Na.Ag với 15 ml mơi trƣờng có nồng độ E.coli nhƣ trên, bentonite sẽ làm giảm
mật độ E.coli tƣơng ứng 5,87 và 4,58 bậc theo hàm thập phân. Với dạng B.H.Ag, khi đƣợc trộn 35 mg vật liệu này với 15 ml mơi trƣờng có mật độ E.coli từ 1,4 x 106 – 3,9 x 106 cfu/ml. B.H.Ag sẽ khử trùng hoàn toàn E.coli. Nếu trộn 30 mg B.H.Ag với mật độ E.coli nhƣ trên B.H.Ag sẽ làm giảm mật độ này 5,63 bậc theo hàm thập phân. Đối với B.Li.Ag, khi trộn 40 mg vật liệu này với 15 ml mơi trƣờng PCA có mật độ E.coli từ 1,3 x 106
– 3,7 x 106 cfu/ml. B.Li.Ag sẽ khử trùng hồn tồn E.coli trên mơi trƣờng này, sau 72 giờ ni cấy ở 370C khơng có sự xuất hiện của vi khuẩn
E.coli. Nếu trộn 30 hoặc 35 mg môi trƣờng B.Li.Ag với 15 ml môi trƣờng chứa vi
khuẩn E.coli với mật độ tƣơng tự. B.Li.Ag sẽ làm giảm 5,54 va 6,15 bậc theo hàm thập phân từ mật độ ban đầu xấp xỉ 6,31.
Các kết quả chỉ ra rằng bentonite tinh chế gắn nano bạc có khả năng khử trùng E.coli mạnh hơn bentonite tinh chế, biến tính bằng Na2CO3, H2SO4 hoặc LiOH gắn nano bạc. Cụ thể, ở nồng độ 106 cfu/ml, 0,1 % (w/w) của bentonite tinh chế có thể tiêu diệt hồn tồn. Tuy nhiên, với bentonite đƣợc tinh chế và biến tính bằng Na2CO3, H2SO4và LiOH để tiêu diệt hoàn toàn 106
cfu/ml thì lƣợng bentonite cần thiết cần sử dụng lần lƣợt là: 0,18%; 0,22% và 0,24% (w/w).
Bảng 3.14: Nồng độ khử trùng tối thiểu Salmonella của các loại vật liệu bentonite
Loại mẫu Hàm lƣợng bentonite
(mg)
Mật độ vi khuẩn Salmonella (cfu/ml)
Đối chứng 1,5x106 1,1x106 3,0x106 3,1x106 2,8x106 B.Tc.Ag 20 7 3 50 34 11 30 0 0 0 5 0 40 0 0 0 0 0 50 0 0 0 0 0 Đối chứng 3,2x106 2,4x106 1,3x106 3,1x106 2,9x106 B.Na.Ag 20 >> – – – – 30 – – – – – 40 50 87 110 35 16 50 – 27 17 20 3 60 0 0 0 0 0 70 – 0 0 0 0 Đối chứng 3,5x106 2,2x106 1,7x106 2,9x106 2,7x106 B.H.Ag 40 >> – – – – 60 > 142 > 123 > 70 – – 87 30 – 80 37 39 – – 17 90 – – 5 3 – 100 5 1 – – 3 110 – 0 0 0 0 Đối chứng 2,6.106 1,2.106 2,1.106 3,5.106 3,0. 106 B.Li.Ag 40 >> – – – – 60 > – – – – 70 – 210 – – – 80 12 – 47 35 16 90 – 15 5 8 7 100 3 6 1 0 3 110 – 0 0 0 0
Biểu đồ biểu diễn hàm lượng cần thiết để ức chế hoàn toàn Salmonella và E.coli ở mật độ ~ 10^6 cfu/đĩa
0 20 40 60 80 100 120
B.Tc.Ag B.Na.Ag B.H.Ag B.Li.Ag
Các loại betnonit khác nhau
H à m l ư ợ ng be nt on it / 1 5 m l m ôi t rư ờ ng P C A ( m g) Salmonella E.coli
Đối với loại bentonite đƣợc tinh chế và biến tính bằng Na2CO3 có gắn bạc, khi đƣợc trộn với 15 ml mơi trƣờng PCA có mật độ Salmonella từ 1,3 x 106 – 3,2 x 106 thì hàm lƣợng cần thiết để khử trùng hoàn toàn lƣợng Salmonella này là 60 mg. Ở hàm lƣợng 40 và 50 mg B.Na.Ag làm giảm mật độ Salmonella xuống lần lƣợt là
4,70 và 5,28 bậc theo hàm logarit thập phân. Với B.H.Ag và B.Li.Ag để khử trùng hoàn toàn mật độ 105cfu/ml của Salmonella hàm lƣợng bentonite cần thiết ở các
dạng này là 110 mg/15ml PCA. Ở hàm lƣợng 100 mg và 80 mg đối với B.H.Ag,
Salmonella sẽ bị khử trùng tới 6,01 và 4,94 bậc theo hàm thập phân. Còn đối với
bentonite dạng B.Li.Ag cùng hàm lƣợng vật liệu thử nghiệm nhƣ trên mật độ
Salmonella bị khử trùng là 6,02 ở 100 mg và 4,99 ở 80 mg. Các kết quả thu đƣợc
chứng tỏ rằng, Salmonella có sức chống chịu với các vật liệu tốt hơn so với E.coli. Nói cách khác, là cùng mật độ vi khuẩn nhƣ nhau thì hàm lƣợng vật liệu của mỗi loại dùng để khử trùng Salmonella cần nhiều hơn so với E.coli (hình 3.13).
Cũng giống nhƣ E.coli, khả năng khử trùng Salmonella của các vật liệu tƣơng ứng nhƣ sau: B.Tc.Ag > B.Na.Ag > B.H.Ag ~ B.Li.Ag. Để khử trùng hoàn toàn
Salmonella ở nồng độ 106 cfu/ml lƣợng B.TC.Ag cần thiết là 0,2% (w/w). B.Na.Ag cần 0,4 % (w/w). Đối với B.H.Ag và B.Li.Ag là 0.73 % (w/w).
Hình 3.13: Biểu đồ biểu diễn hàm lượng vật liệu cần thiết để tiêu diệt hoàn toàn Salmonella và E.coli ở nồng độ 106 cfu/ml.
KẾT LUẬN
Luận văn đã thực hiện đầy đủ các nội dung và mục tiêu nghiên cứu đã đặt ra. Một số kết quả chính thu đƣợc nhƣ sau:
- Bentonite đã đƣợc biến tính bằng H2SO4 (20%) sản phẩm thu đƣợc có hàm lƣợng MMT < 10%, kích thƣớc < 10 µm, diện tích bề mặt tăng gần 3 lần, thể tích lỗ xốp tăng gấp đôi. Đối với bentonite đã đƣợc biến tính bằng Na2CO3 (3%) sản phẩm thu đƣợc có hàm lƣợng MMT tăng 3%, diện tích bề mặt tăng 4,7 %, thể tích lỗ xốp tăng 8,8%.
- Đã chế tạo thành công bentonite gắn nano bạc với hàm lƣợng 0; 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5% (w/w), kích thƣớc hạt nano bạc thu đƣợc từ 30 - 60 nm.
- Kết quả đánh giá khả năng kháng khuẩn của vật liệu bentonite gắn nano bạc cho thấy với hàm lƣợng nano bạc ≥ 2% thì khả năng kháng khuẩn của vật liệu là tốt nhất, vòng kháng khuẩn từ 3 – 3,5 mm.
- Kết quả đánh giá khả năng kháng khuẩn trực tiếp của vật liệu bentonite tinh chế và biến tính cho thấy với hàm lƣợng vật liệu 2% trong môi trƣờng ban đầu thì 20 - 45% vi khuẩn bị tiêu diệt (nồng độ vi khuẩn là 106 cfu/ml).
- Nồng độ ức chế tối thiểu vi khuẩn (nồng độ vi khuẩn là 106 cfu/ml) của vật liệu bentonite gắn 2% nano bạc thể hiện:
Đối với E.coli nồng độ ức chế tối thiểu thể hiện theo thứ tự tăng dần:
B.Li.Ag (0,24%) < B.H.Ag (0,22%) < B.Na.Ag (0,18%) < B.TC.Ag (0,1%) (w/w).
Đối với Salmonella nồng độ ức chế tối thiểu thể hiện theo thứ tự tăng
dần: B.Li.Ag (0,73%) = B.H.Ag (0,73%) < B.Na.Ag (0,4%) < B.TC.Ag (0,2%) (w/w).
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Vũ Xuân Bách, Nguyễn Tiến Bào, Hoàng Viết Hạnh, Nguyễn Trọng Hùng, Trần Thị Ngà (2004), “Đánh giá tiềm năng và giá trị sử dụng một số khống chất cơng nghiệp (diatomit, bentonite, kaolin, zeolit) ở Nam Trung Bộ và Tây Nguyên phục vụ công-nông nghiệp và xử lý môi trƣờng”, Viện Nghiên cứu Địa chất và Khống sản, trang 161– 168.
2. Nguyễn Hồi Châu và cộng sự (2015), “Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công nghệ đề tài “Nghiên cứu đánh giá khả năng nâng cao giá trị sử dụng và xây dựng công nghệ chế biến bentonite Lâm Đồng làm phụ gia thức ăn cho gia cầm”, mã số TN3/C08 thuộc chƣơng trình KH&CN trọng điểm cấp Nhà nƣớc KHCN-TN3/11-15 “Khoa học và công nghệ phục vụ phát triển kinh tế xã hội vùng Tây Nguyên”.
3. Lê Công Hải (1979), “Đặc điểm thành phần vật chất sét bentonite vùng Di Linh”Báo cáo địa chất, Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản.
4. Đồn Sinh Huy (1982), “Báo cáo tìm kiếm tỷ mỉ sét bentonite vùng Tam Bố – Di Linh – Lâm Đồng”, Viện Nghiên cứu Địa chất và Khoáng sản.
5. Nguyễn Văn Hải (2014), “Nghiên cứu sử dụng khoáng tự nhiên (bentonite) và phụ phẩm mía đƣờng trong chế biến thức ăn cho bị thịt, ảnh hƣởng của chúng đến quá trình simnh trƣởng và phát triển”. Báo cáo khoa học chăn nuôi thú y, phần dinh dƣỡng và thức ăn vật nuôi. NXB Nông nghiệp Hà Nội, trang 202-210. 6. P. C. Hiếu, H. L. Sơn, Trần Văn Hiển (2014), “Nghiên cứu ảnh hƣởng của khống tự nhiên (bentonite) đến q trình sinh trƣởng và chất lƣợng thịt (tồn dƣ kim loại nặng: As, Cd,Pb, Hg) của gà nuôi hƣớng thịt”. Báo cáo khoa học chăn nuôi thú y, phần dinh dƣỡng và thức ăn vật nuôi. NXB Nông nghiệp Hà Nội, trang 190-201.
7. Ngô Sĩ Lƣơng (2005), Khảo sát phương pháp xử lý tăng khả năng hấp phụ các
ion kim loại nặng trong nước của khoáng bentonite Việt Nam, Đề tài NCKH,
8. Kiều Quý Nam(1992), Các loại hình khống sản sét Tây nguyên, điều kiện thành tạo, tiềm năng và khả năng sử dụng, Luận án Phó TS Địa chất – Thƣ viện
Quốc gia Việt Nam.
9. Kiều Quý Nam (2004), “Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc và khả năng sử dụng bentonite Lâm Đồng trong xử lý các nguồn nƣớc ô nhiễm”, Tạp chí Các Khoa học về trái đất, tập 26 (4), trang 486-492.
10. Kiều Quý Nam và Nguyễn Hữu Toàn Phan (2005), “Sử dụng bentonite và diatomit trong xử lý rác thải sinh hoạt và chăn ni”, Tạp chí Các Khoa học về trái đất, tập 27 (4), trang 351-355.
11. L. H. Sơn và T. V. Hiển (2008), “Tỷ lệ bổ sung thích hợp và ảnh hƣởng của khoáng bentonite đến khả năng sinh sản của vịt đẻ hƣớng trứng”, Viện Chăn ni, Tạp chí KH-CN Chăn ni, N14, 1-6
Tiếng Anh
12. B. A. Bolto, L. Pawlowski, E. & F.N Spon (1987), “Wastewater treatment by