Nghiên cứu điều chế chitosan từ vỏ tôm, ứng dụng xử lý nấm mốc chân tường bằng hỗn hợp chitosan/TiO2

LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM<br /> <br /> <br /> NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ CHITOSAN TỪ VỎ TÔM,<br /> ỨNG DỤNG XỬ LÝ NẤM MỐC CHÂN TƯỜNG<br /> BẰNG HỖN HỢP CHITOSAN/TIO2<br /> STUDY ON CHITOSAN PREPARATION FROM SHRIMP<br /> SHELLS, APPLICATION OF CHITOSAN/TIO2 MIXTURE<br /> IN MOULDY WALL BASE TREATMENT<br /> Lê Văn Thủy, Vũ Hoàng Phương<br /> Email: levanthuydhsd@gmail.com<br /> Trường Đại học Sao Đỏ<br /> Ngày nhận bài: 11/3/2018<br /> Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 15/6/2018<br /> Ngày chấp nhận đăng: 28/6/2018<br /> Tóm tắt<br /> Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã tiến hành điều chế chitosan từ phế phẩm vỏ tôm bằng phương<br /> pháp hóa học thông qua các giai đoạn khử khoáng, khử protein và deacetyl. Nghiên cứu các yếu tố ảnh<br /> hưởng trong phản ứng deacetyl bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm và tối ưu hóa điều kiện<br /> phản ứng bằng phương pháp Box Willson. Màng chitosan/TiO2 điều chế bằng phương pháp sol-gel.<br /> Phương pháp kính hiển vi điện tử quét được sử dụng để nghiên cứu hình thái bề mặt. Khả năng kháng<br /> nấm mốc của vật liệu chitosan/TiO2 được khảo sát trên các yếu tố như hàm lượng chitosan/môi trường<br /> Czapek và hàm lượng TiO2/chitosan. Kết quả cho thấy tại các điều kiện phản ứng deacetyl: nồng độ<br /> NaOH 50%, nhiệt độ 92oC và thời gian phản ứng 5,3 h, độ deacetyl đạt 91,9% và độ nhớt đạt 1163 cP.<br /> Khả năng kháng nấm cao nhất khi sử dụng chitosan/môi trường 6% và hàm lượng TiO2/chitosan 3%.<br /> Từ khóa: Chitosan; nấm mốc; kháng nấm; TiO2.<br /> Abstract<br /> <br /> In this study, we prepared chitosan from crust waste by chemical method through phases: demineral,<br /> deprotein and deacety. Study on the effect of factors in deacetyl reaction by experimental planning<br /> method and optimizing to conditions of reaction by Box Willson method. Chitosan membrance/TiO2 have<br /> prepared by sol-gel method. The scanning electron microscopy method is used to study the surface<br /> morphology of these membrances. Ability to against molds of chitosan/TiO2 was investigated on factors<br /> such as chitosan/Czapek environment and TiO2 content /chitosan. The results showed that at conditions<br /> of deacetyl reaction: NaOH concentration was 50%, temperature was 92oC and reaction time about<br /> 5.3 h, deacetyl content was 91.9% and viscosity was 1163 cP. Ability to against molds was maximum<br /> when using to chitosan/ environment was 6% and TiO2 content/chitosan was 3%.<br /> Keywords: Chitosan; mold; mold prevention; TiO2.<br /> <br /> 1. MỞ ĐẦU phần trên sẽ tạo thành axit cacbonic và chính axit<br /> cacbonic là tác nhân gây suy thoái vật liệu [2]. Để<br /> Nấm mốc là vi sinh vật chân hạch, ở thể tản, tế khắc phục sự tồn tại và phá hoại của nấm mốc, ta<br /> bào không có diệp lục tố và sống dị dưỡng với số phải ngăn chặn ngay sự làm tổ, sinh sôi và phát<br /> lượng có thể lên đến 250.000 loài trên Trái đất [1]. triển của nấm mốc.<br /> Trên các công trình xây dựng, một số vị trí thường<br /> Trong nỗ lực tìm kiếm giải pháp thay thế các loại<br /> xuyên có độ ẩm cao sẽ là môi trường thuận lợi thuốc diệt nấm mốc tổng hợp và tránh các tác<br /> cho nấm mốc phát triển. Tại đây chúng sẽ tổng dụng phụ đối với sức khỏe con người thì chitosan<br /> hợp và phân hủy các chất hữu cơ thành các dạng nhận được sự quan tâm rất lớn bởi hoạt tính kháng<br /> đơn giản như CO2 và H2O. Sự tích lũy hai thành nấm cao và rất thân thiện với môi trường. Các<br /> thuộc tính quan trọng ảnh hưởng đến khả năng<br /> Người phản biện: 1. PGS.TS. Ngô Sỹ Lương kháng nấm của chitosan đã được nghiên cứu như<br /> 2. TS. Hoàng Thị Hòa nồng độ, mức độ deacetyl hóa (deacetylation),<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018 81<br />  NGHIÊN CỨU KHOA HỌC<br /> <br /> <br /> khối lượng phân tử và độ pH của môi trường phát mua tại cửa hàng thủy sản An Huệ, khu hải sản,<br /> triển [3]. Kết quả cho thấy khả năng phát triển của chợ Sao Đỏ, Chí Linh, Hải Dương, được rửa sạch<br /> nấm mốc giảm khi nồng độ chitosan tăng, điều và phơi khô. Tiến hành khử khoáng (dùng dung<br /> này được giải thích là do với kích thước nhỏ, các dịch HCl 10%, 25oC), khử protein (dùng dung dịch<br /> hạt chitosan dễ dàng xâm nhập vào vách tế bào NaOH 10%, 25oC) và deacetyl (dùng dung dịch<br /> của mầm bệnh hơn. Jia Liu và các cộng sự [4] NaOH 50%, 90oC) tại các điều kiện: tỉ lệ vỏ tôm<br /> đã tiến hành nghiên cứu sử dụng chitosan để với dung dịch 1/10 (g/ml) và thời gian mỗi quá<br /> kiểm soát việc phát triển của bệnh mốc xám (B. trình thực hiện lần lượt trong 12 h, 18 h và 5 h.<br /> cinerea) và mốc xanh (Penicillium expansum) và - Chế hóa sol chitosan pha tạp TiO2:<br /> thấy rằng chitosan ức chế mạnh các bào tử nảy<br /> mầm, ngăn chặn sự kéo dài ống mầm và sự phát + Dung dịch sol 1: 5,0 g chitosan cho vào bình tam<br /> triển của sợi nấm. Rehab El-Gamal cùng cộng sự giác đựng 100 ml dung dịch CH3COOH 1%, khuấy<br /> [2] đã nghiên cứu sử dụng chitosan để bảo vệ cổ đều đến khi chitosan tan hoàn toàn thành dung<br /> vật tránh các thiệt hại gây ra bởi nấm mốc. Kết dịch trong suốt. Lấy 5 ml sol 1 tráng lên mặt kính<br /> quả cho thấy chitosan có khả năng kháng các loại thủy tinh, sấy khô ở 105oC trong 6 h ta thu được<br /> nấm như Penicillium chrysogenum, Aspergillus màng mỏng chitosan ký hiệu là M1.<br /> flavus và Aspergillus niger và tại nồng độ chitosan + Dung dịch sol 2: rót vào bình tam giác 500<br /> 0,75% đạt sức đề kháng cao nhất đối với sự phát ml lần lượt 100 ml dung dịch TTIP 0,1 M, 10 ml<br /> triển của nấm. dung dịch EAcAc 0,1M, khuấy đều với tốc độ 200<br /> Tuy nhiên, nếu chỉ sử dụng riêng chitosan trong vg/ph trong thời gian 15 phút, nhiệt độ 25oC. Phản<br /> vai trò diệt nấm thì khả năng hoạt động kháng ứng thủy phân TTIP sẽ hình thành các sol chứa<br /> khuẩn vẫn chưa đáp ứng được các yêu cầu trong hạt TiO2 nano [8]. Lấy 5 ml sol 2 tráng lên mặt kính<br /> thực tế. Vì vậy, sự pha trộn các hạt nano vô cơ thủy tinh, sấy khô ở nhiệt độ 105oC trong 6 h ta thu<br /> vào nền polime đã chứng minh một cách hiệu được TiO2 dạng nano, ký hiệu là M2.<br /> quả khả năng kháng nấm của lớp màng chitosan. + Dung dịch sol : nhỏ giọt 18,75 ml sol 2 vào 100 ml<br /> Trong số rất nhiều các loại hạt nano vô cơ, TiO2 đã sol 1 khuấy liên tục với tốc độ 200 vg/ph trong thời<br /> nhận được sự chú ý của nhiều tác giả bởi đặc tính gian 6 h, nhiệt độ 25oC. Dung dịch sol hình thành<br /> bán dẫn, sự ổn định hóa học cao, không có độc tố, có kết cấu gồm các hạt nano TiO2 phân bố trong<br /> chi phí thấp, khả năng kháng khuẩn cao, đặc biệt chitosan. Lấy 5 ml sol 3 tráng lên mặt kính thủy tinh,<br /> hoạt động quang xúc tác rất thuận lợi trong việc sấy khô ở 105oC trong 6 h ta thu được màng mỏng<br /> ngăn chặn các đặc tính phát triển và lây lan của chitosan/TiO2 với hàm lượng TiO2 chiếm 3% so với<br /> bào tử nấm [5, 6]. chitosan, ký hiệu là M3.<br /> Trước những lý do trên, chúng tôi tiến hành nghiên 2.3. Phương pháp nghiên cứu<br /> cứu điều chế chitosan từ nguồn nguyên liệu phế<br /> phẩm vỏ tôm, đặc biệt quan tâm đến các điều kiện 2.3.1. Tối ưu hóa quá trình deacetyl bằng quy<br /> tối ưu để nâng cao mức độ deacetyl của chitin hoạch thực nghiệm [9]<br /> và khảo sát khả năng xử lý nấm mốc của vật liệu Các nhân tố độc lập Z1 (nồng độ NaOH ban đầu<br /> chitosan pha tạp TiO2. (%)), Z2 (nhiệt độ (oC)) và Z3 (thời gian phản ứng<br /> 2. HÓA CHẤT VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU (h)) ảnh hưởng đến hàm mục tiêu Y1 (mức độ<br /> deacetyl (%)) được trình bày như trên bảng 1.<br /> 2.1. Hóa chất<br /> Bảng 1. Các điều kiện thí nghiệm<br /> - TTIP (titan (IV) isopropoxide: Ti[OCH(CH3)2]4)<br /> 97%, EacAc (ethyl acetoacetate: C6H10O3) 99%<br /> hãng Merk;<br /> - NaOH 99%; HCl 36,5%; CH3COOH 99%; NaNO3;<br /> - Saccharose; K2HPO4.3H2O; KCl; MgSO4.7H2O;<br /> Xây dựng ma trận thực nghiệm trên biến ảo bằng<br /> FeSO4.7H2O; thạch agar, Trung Quốc.<br /> cách chuyển hệ tọa độ Zi sang hệ tọa độ không<br /> 2.2. Thực nghiệm<br /> thứ nguyên Xi theo công thức (1):<br /> - Chitosan: Quy trình chế hóa vỏ tôm điều chế 0<br /> chitosan được thực hiện theo công trình [7]: vỏ Z i − Z1<br /> Xi = (i=1, 3) (1) (1)<br /> tôm sú (tên khoa học là Penaeus monodon) thu ∆Z i<br /> <br /> <br /> 82 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018<br />  LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM<br /> <br /> Ta được ma trận thực nghiệm trên biến ảo và biến chitosan khô, hòa tan trong 25 ml dung dịch HCl<br /> thực như trên bảng 2. 0,1 M, khuấy đều trong 30 phút đến khi chitosan<br /> Bảng 2. Ma trận thực nghiệm trên biến ảo và tan hoàn toàn. Sau đó chuẩn độ HCl dư bằng<br /> biến thực dung dịch NaOH 0,1 M với chỉ thị phenolphtalein.<br /> Hàm lượng NH2 trong chitosan được tính theo<br /> công thức (4):<br /> <br /> % NH 2 =<br /> ( C1V1 − C2V2 ) ⋅ 0, 016 .100 (4) (4)<br /> G (100 − w)<br /> <br /> trong đó: C1, C2, V1, V2: nồng độ (M) và thể tích (l)<br /> của dung dịch HCl và NaOH; 0,016 g: khối lượng<br /> NH2 khi phản ứng với 1 ml dung dịch HCl 0,1 M;<br /> G: khối lượng mẫu (g); w: độ ẩm (%). Độ deacetyl<br /> được xác định bởi công thức (5):<br /> Trong đó thí nghiệm thứ 9, 10, 11 là các thí nghiệm<br /> tại tâm, Y2 là giá trị độ nhớt tương ứng với mỗi thí (5)<br /> nghiệm. Sau khi xử lý số liệu ta thu được phương<br /> trình hồi quy có dạng: Với 9,94 là % NH2 trong chitosan theo lý thuyết.<br /> <br /> y =b0 + b1 x1 + b 2 x2 + b3 x3 - Độ nhớt của chitosan được đo trên thiết bị NDJ-<br /> 1 Rotational Viscometer tại khoa Thực phẩm và<br /> trong đó: y là mức độ deacetyl hóa (%); b0: hệ số<br /> Hóa học, Trường Đại học Sao Đỏ.<br /> hồi quy bậc 0; xi: nhân tố độc lập ảnh hưởng đến<br /> hàm mục tiêu y; bi: hệ số hồi quy bậc 1 mô tả sự - Hình thái bề mặt vật liệu: chitosan (M1), TiO2 (M2)<br /> ảnh hưởng nhân tố xi đến hàm mục tiêu. và chitosan/TiO2 (M3) được xác định bằng phương<br /> pháp kính hiển vi điện tử quét (Scanning Electron<br /> Tối ưu hóa thực nghiệm theo phương pháp leo<br /> dốc Box Willson: Để tìm bước đi hiệu quả nhất Microscope - SEM) trên máy NanoSEM-450, tại<br /> ta sẽ để ý tới số hạng nào trong hàm trên có ảnh Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Hàn lâm Khoa học<br /> hưởng đến hàm mục tiêu nhiều nhất. Biến tương Việt Nam.<br /> ứng là nhân tố cơ sở. Cách chọn nhân tố cơ sở j* 2.3.3. Phân lập nấm mốc [11]<br /> thỏa mãn công thức (2):<br /> 1,0 g sinh khối nấm mốc lấy trên tường nhà D3<br /> b j* .∆<br /> = j*<br /> max b j .∆ j (2) (2) Đại học Sao Đỏ, nghiền mịn, hòa tan trong 100<br /> Khi đó ta chọn được bước nhảy cơ sở là hcs, bước ml dung dịch natri clorid 0,9%. Tiến hành nuôi cấy<br /> nhảy cơ sở của các biến còn lại được xác định trên môi trường Czapek, xác định số loại nấm dựa<br /> theo công thức (3): vào quan sát hình thái, sau đó phân lập chúng ra<br /> bi .∆ i (3) thành các loài riêng biệt.<br /> hi = .hcs (3)<br /> bcs ∆ cs 2.3.4. Nghiên cứu khả năng kháng nấm của<br /> Thực hiện các thí nghiệm theo bước nhảy các vật liệu<br /> nhân tố độc lập, xác định giá trị hàm mục tiêu đạt - Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nồng độ chitosan<br /> được mục đích nghiên cứu thì phương pháp quy đến khả năng kháng nấm: bổ sung chitosan vào<br /> hoạch đã kết thúc.<br /> môi trường Czapek đạt tỉ lệ chitosan/môi trường<br /> Kết quả thí nghiệm được xử lý bằng phần mềm 2%; 4%; 6% và 8%. Tiến hành nuôi cấy nấm mốc<br /> SPSS 22.0, là hệ thống quản lý dữ liệu và khả xanh lên các đĩa petri và quan sát sự phát triển<br /> năng phân tích thống kê với giao diện thân thiện của chúng trong 24 h, 48 h và 72 h.<br /> cho người dùng, mức độ tin cậy 95%.<br /> - Nghiên cứu sự ảnh hưởng của hàm lượng TiO2<br /> 2.3.2. Nghiên cứu các đặc tính sản phẩm /chitosan đến khả năng kháng nấm: nhỏ giọt<br /> - Mức độ deacetyl được nghiên cứu bằng phương những lượng xác định dung dịch sol 2 vào dung<br /> pháp chuẩn độ [10]: cân chính xác 0,125 g dịch sol 1 để đạt tỉ lệ TiO2/chitosan là 1%, 2%, 3%<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018 83<br />  NGHIÊN CỨU KHOA HỌC<br /> <br /> và 4%, khuấy liên tục với tốc độ 200 vg/ph trong Bảng 5. Kết quả phân tích hậu kiểm<br /> thời gian 6 h, nhiệt độ 25oC, sau đó thêm vào các<br /> đĩa petri chứa môi trường Czapek. Tiến hành nuôi<br /> cấy nấm mốc xanh lên các đĩa petri và quan sát<br /> sự phát triển của chúng trong 24 h, 48 h và 72 h.<br /> 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN<br /> 3.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhớt và độ<br /> deacetyl<br /> Ma trận quy hoạch thực nghiệm và kết quả thực Dựa vào kết quả trên bảng 5 ta nhận thấy thí<br /> nghiệm được trình bày trên bảng 3. nghiệm 12 có sự khác biệt “có ý nghĩa” so với<br /> Bảng 3. Kết quả thực nghiệm theo ma trận thí nghiệm 14 (Sig có giá trị 0,011 nhỏ hơn 0,05)<br /> quy hoạch trong khi đó thí nghiệm 12 và 13, 13 và 14 các<br /> phương sai khác nhau không có ý nghĩa (giá trị<br /> Sig đều lớn hơn 0,05). Sự sai khác không có ý<br /> nghĩa giữa thí nghiệm 13 và 14 với mục tiêu lựa<br /> chọn điều kiện phản ứng để thu được chitosan có<br /> mức độ deacetyl cao nhất nên chúng tôi chọn thí<br /> nghiệm 14 (độ deacetyl đạt 92,4%) để phân tích<br /> tiếp. Sự sai khác có ý nghĩa giữa thí nghiệm 12<br /> và thí nghiệm 14 cho thấy sự thay đổi các yếu tố<br /> như nồng độ NaOH, nhiệt độ phản ứng và thời<br /> gian phản ứng đều dẫn đến sự thay đổi mức độ<br /> Xử lý số liệu trên SPSS 22.0 ta được phương deacetyl. Tuy nhiên, trong thực tế, nồng độ NaOH<br /> trình hồi quy: quá cao (như thí nghiệm 14 là 60%) cộng với môi<br /> . trường nhiệt độ cao sẽ khiến tính kiềm của NaOH<br /> mạnh hơn, khi đó NaOH ngoài việc tham gia phản<br /> Từ hệ số hồi quy bậc 1 ta thấy yếu tố nồng độ ứng cắt mạch acetyl còn thực hiện các phản ứng<br /> NaOH có ảnh hưởng lớn nhất đến mức độ cắt mạch chính. Mạch chính chitosan bị cắt thể<br /> deacetyl, sau đó đến yếu tố nhiệt độ và thời gian. hiện ở kết quả đo độ nhớt của sản phẩm thu được<br /> Vì vậy, yếu tố nồng độ NaOH được chọn làm biến tại các thí nghiệm trên bảng 4. Việc suy giảm độ<br /> nhớt chứng tỏ mạch chính đã bị cắt dẫn đến khối<br /> cơ sở với bước nhảy được chọn là 5.<br /> lượng phân tử chitosan giảm. So sánh kết quả thí<br /> Kết quả tối ưu hóa thực nghiệm theo phương nghiệm 12 với thí nghiệm 14 ta thấy độ deacetyl<br /> pháp Box Willson được trình bày trên bảng 4. chênh lệch không đáng kể (91,9% so với 92,4%),<br /> tuy nhiên độ nhớt suy giảm mạnh (từ 1163 cP<br /> Bảng 4. Kết quả thực nghiệm theo phương pháp xuống 966 cP). Với mục tiêu điều chế sản phẩm<br /> leo dốc Box Willson chitosan có mức độ deacetyl và độ nhớt cao nhất,<br /> chúng tôi chọn điều kiện thí nghiệm 12 cụ thể như<br /> sau: nồng độ NaOH 50%, nhiệt độ phản ứng 92oC<br /> và thời gian phản ứng 5,3 h. Với các điều kiện đó,<br /> sản phẩm chitosan thu được có độ deacetyl đạt<br /> 91,9% và độ nhớt đạt 1163 cP.<br /> 3.2. Hình thái bề mặt vật liệu<br /> Kết quả xác định hình thái bề mặt vật liệu (SEM)<br /> được trình bày trên hình 1. Quan sát hình 1 chúng<br /> tôi nhận thấy: màng chitosan (mẫu M1) có cấu<br /> trúc cuộn từng lớp dài đều đặn, kích thước bề<br /> rộng 12,5 μm, đặc trưng cho chuỗi liên kết glicozit.<br /> Mẫu M2 các hạt TiO2 tồn tại ở dạng tinh thể hình<br /> que với kích thước từ 25 đến 90 nm và một phần<br /> TiO2 tồn tại ở dạng vô định hình. Sự pha trộn<br /> Tiến hành phân tích hậu kiểm (Post Hoc) ta thu giữa TiO2 lên nền chitosan cho thấy các tinh thể<br /> được kết quả như bảng 5. hình que TiO2 phân bố đều đặn trên mạng lưới<br /> <br /> <br /> 84 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018<br />  LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM<br /> <br /> chitosan (mẫu M3). Sự phân bố các tinh thể hình<br /> que TiO2 lên bề mặt chitosan cũng phù hợp với<br /> nghiên cứu của Karthikeyan [6]. Khi nghiên cứu<br /> điểm đẳng điện, tác giả Karthikeyan thấy rằng<br /> hai vật liệu chitosan và TiO2 đều có điểm đẳng<br /> điện dưới 6,5, tức là đều tích điện dương. Vì<br /> vậy, khi phân bố TiO2 lên nền chitosan, TiO2 sẽ<br /> bị đẩy ra ngoài bề mặt. Sự pha trộn TiO2 cũng<br /> làm ảnh hưởng đến cấu trúc mạng lưới chitosan<br /> khi tác giả này nghiên cứu quang phổ hồng ngoại<br /> FTIR và nhận thấy rằng các peak đặc trưng cho<br /> TiO2 và chitosan đã bị thay đổi khi kết hợp chúng<br /> với nhau.<br /> 3.3. Kết quả phân lập nấm mốc<br /> Nấm mốc chân tường nuôi cấy trên môi trường<br /> Czapek sau 7 ngày thu được kết quả như trên<br /> hình 2. Quan sát hình 2 ta thấy trên chân tường<br /> có 03 loại nấm: trắng, xanh và vàng hoa cau (hình<br /> 2a). Quá trình phân loại theo hình thái chúng tôi<br /> tách riêng được 3 loại: nấm trắng (hình 2b), nấm<br /> xanh (hình 2c) và nấm vàng hoa cau (hình 2d).<br /> Trong điều kiện của nghiên cứu này, chúng tôi đã<br /> tiến hành nghiên cứu khả năng xử lý nấm mốc<br /> xanh của vật liệu chitosan/TiO2.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Kết quả SEM của vật liệu chitosan Hình 2. Nấm mốc chân tường trên môi trường<br /> (M1), TiO2 (M2) và TiO2/chitosan (M3) Czapek<br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018 85<br />  NGHIÊN CỨU KHOA HỌC<br /> <br /> 3.4. Khả năng kháng nấm của vật liệu Czapek (mẫu M0) và môi trường Czapek pha<br /> 3.4.1. Sự ảnh hưởng của nồng độ chitosan thêm chitosan với tỉ lệ 2%, 4%, 6%, 8% trong<br /> Sự phát triển của nấm mốc xanh trên môi trường 24 h, 48 h và 72 h được thể hiện trên hình 3.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 3. Sự phát triển của mốc xanh trên môi trường có pha chitosan<br /> <br /> Hình 3 cho thấy khi không có chitosan, nấm mốc Trên hình 4 ta thấy khi tăng nồng độ chitosan trên<br /> phát triển trong môi trường rất nhanh, sau 72 h các các mẫu thử nghiệm thì nấm xanh phát triển<br /> đường kính khuẩn lạc tăng từ 1,0 cm lên 4,6 cm. chậm dần, thể hiện qua đường kính của chúng.<br /> Sau khi bổ sung chitosan, ta nhận thấy nấm mốc Sau 24 h, tất cả các mẫu xuất hiện chitosan, nấm<br /> xanh đều chưa phát triển. Tuy nhiên, tại 72 h, nấm<br /> bị ức chế rõ rệt trong 24 h đầu tiên. Tuy nhiên,<br /> xanh xuất hiện trên tất cả các mẫu với đường<br /> sau 48 h thì tại nồng độ 2% và 4% nấm đã bắt<br /> kính khuẩn lạc giảm dần khi nồng độ chitosan<br /> đầu xuất hiện. Sau 72 h, nấm xuất hiện trên tất cả<br /> tăng dần. Điều này cho thấy chitosan có ngăn<br /> các đĩa, tuy nhiên đường kính khuẩn lạc giảm rõ chặn sự phát triển của nấm xanh, tuy nhiên vẫn<br /> rệt khi tăng nồng độ chitosan. Có thể thấy sự ảnh chưa triệt để. Kết quả này phù hợp với kết quả<br /> hưởng của nồng độ chitosan đến sự phát triển của Jia Liu [4] khi tác giả này cho rằng sự xuất<br /> của nấm xanh thông qua hình 4. hiện của chitosan có cấu trúc tương đồng với<br /> thành ngoài của nấm đã làm hạn chế quá trình<br /> hấp thụ và trao đổi chất của nấm với môi trường.<br /> Tại nồng độ 8% chitosan, đường kính khuẩn lạc<br /> giảm không đáng kể so với 6%, vì vậy chúng tôi<br /> chọn điều kiện chitosan 6% để thực hiện nghiên<br /> cứu tiếp theo.<br /> 3.4.2. Sự ảnh hưởng của TiO2 /chitosan đến<br /> khả năng kháng nấm<br /> Sự phát triển của nấm xanh trong môi trường<br /> Czapek 6% chitosan được pha thêm TiO2 với hàm<br /> Hình 4. Sự thay đổi đường kính khuẩn lạc của lượng 1%, 2%, 3% và 4% so với chitosan trong<br /> nấm mốc xanh theo nồng độ chitosan 24 h, 48 h và 72 h được thể hiện trên hình 5.<br /> <br /> <br /> 86 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018<br />  LIÊN NGÀNH HÓA HỌC - CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 5. Sự phát triển của nấm mốc xanh trong môi trường Czapek có TiO2/chitosan<br /> <br /> Quan sát hình 5 ta thấy khi có mặt của TiO2, nấm - Môi trường Czapek bổ sung 6% chitosan và 3%<br /> mốc xanh chỉ xuất hiện sau 72 h tại nồng độ 1% TiO2 có khả năng ức chế sự phát triển hoàn toàn<br /> và 2%, tại các nồng độ TiO2 cao hơn, nấm mốc của nấm mốc xanh.<br /> hoàn toàn không phát triển được. Vì vậy có thể Kết quả này định hướng nghiên cứu tiếp theo là<br /> kết luận, với chủng nấm mốc xanh trên công trình ứng dụng để xử lý nấm mốc chân tường trên các<br /> xây dựng, sử dụng vật liệu chitosan/TiO2 với hàm công trình xây dựng thực tế.<br /> lượng 3% TiO2 đạt khả năng ức chế hoàn toàn sự<br /> phát triển của bào tử nấm. Cơ chế của quá trình<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> này có thể giải thích như sau: chitosan tác động<br /> đến thành tế bào ngăn chặn các quá trình thẩm [1]. Nguyễn Lân Dũng, Phạm Thị Trân Châu, Nguyễn<br /> thấu, làm hạn chế sự trao đổi chất của tế bào. Thanh Hiền, Lê Đình Lương, Đoàn Xuân Mượu,<br /> Phạm Văn Ty (1978). Một số phương pháp nghiên<br /> Với cấu trúc hình kim kích thước nanomet, TiO2 sẽ<br /> cứu VSV học, Tập III. NXB Khoa học và Kỹ thuật,<br /> phá vỡ lớp thành tế bào của vi khuẩn, làm hư hỏng<br /> Hà Nội, tr.164-165.<br /> các màng tế bào, đứt gãy ADN, gây rò rỉ nội bào...<br /> [2]. Rehab El-Gamal, Efstratios Nikolaivits, Georgios<br /> 4. KẾT LUẬN I. Zervakis, Gomaa Abdel-Maksoud, Evangelos<br /> Topakas, Paul Christakopoulos (2016). The use<br /> - Chitosan sản xuất từ vỏ tôm sú qua ba giai đoạn:<br /> of chitosan in protecting wooden artifacts from<br /> khử khoáng, khử protein và deacetyl đạt mức độ<br /> damage by mold fungi. Electronic Journal of<br /> deacetyl 91,9 %, độ nhớt 1163 cP. Biotechnology, 24, 70-78.<br /> - Hạt TiO2 điều chế bằng phương pháp sol - gel [3]. P. Stössel, J. L. Leuba (1984). Effect of chitosan,<br /> có cấu trúc hình kim, kích thước từ 25 đến 90 nm, chitin and some aminosugars on growth of<br /> phân tán đều đặn trên nền chitosan khi chế tạo vật various soilborne phytopathogenic fungi. Journal<br /> of Phytopathology, 111, 82-90.<br /> liệu chitosan/TiO2.<br /> [4]. Jia Liu, Shiping Tiana, Xianghong Meng, Yong Xu<br /> - Sử dụng môi trường Czapek, đã nuôi cấy và<br /> (2007). Effects of chitosan on control of postharvest<br /> phân lập thành công ba chủng nấm trên chân diseases and physiological responses of tomato<br /> tường công trình xây dựng tại Trường Đại học Sao fruit. Postharvest Biology and Technology, 44,<br /> Đỏ với màu sắc gồm trắng, xanh và vàng hoa cau. 300-306.<br /> <br /> <br /> <br /> Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018 87<br />  NGHIÊN CỨU KHOA HỌC<br /> <br /> [5]. Li, M.; Huang, Q. Z.; Qiu, D. F.; Jiao, Z. J.; Meng, (2012). Determination of degree of deacetylation<br /> Z. H.; Shi, H. Z (2010). Study on antifungal activity of chitosan - comparision of methods. European<br /> of nitrogen-doped TiO2 nano- photocatalyst under Centre of Bio- and Nanotechnology,Lodz<br /> visible light irradiation. Chin. Chem. Lett. 21, 117. University of Technology ul. Żeromskiego 116,<br /> [6] K. T. Karthikeyan, A. Nithyaa, K. Jothivenkatachalam 90-924 Łódź, Poland.<br /> (2017). Photocatalytic and antimicrobial activities [9]. Lê Đức Ngọc (2001). Xử lý số liệu và kế hoạch<br /> of chitosan-TiO2 nanocomposite. International hóa thực nghiệm. Khoa Hóa, Đại học Quốc gia<br /> Journal of Biological Macromolecules, S0141- Hà Nội.<br /> 8130(16)32681-2.<br /> [10]. T. Liu, F. Zhang, C. Xue, L. Li, Y. Yi (2010).<br /> [7]. Md. Monarul Islam, Shah Md. Masum, M.<br /> Structure stability and corrosion resistance of<br /> Mahbubur Rahman, Md. Ashraful Islam Molla,<br /> nano-TiO2 coatings on aluminum in seawater by a<br /> A. A. Shaikh, S.K. Roy (2011). Preparation of<br /> Chitosan from Shrimp Shell and Investigation of vacuum dip-coating method. Surf. Coat.Technol.<br /> Its Properties. International Journal of Basic & 205, 2335-2339.<br /> Applied Sciences IJBAS-IJENS, Vol: 11, No: 01. [11]. Bùi Xuân Đồng (2004). Nguyên lý phòng chống<br /> [8]. Renata Czechowska-Biskup, Diana Jarosińska, nấm mốc và mycotoxin. NXB Khoa học và Kỹ thuật,<br /> Bożena Rokita, Piotr Ulański, Janusz M. Rosiak tr. 141-146.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 88 Tạp chí Nghiên cứu khoa học - Đại học Sao Đỏ, ISSN 1859-4190. Số 2(61).2018<br />