Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU ...................................................................................................... 1 1.1 Đặt vấn đề ................................................................................................................. 1 1.2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................................. 2 1.3. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................... 2 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................................. 2 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 3 2.1. Giới thiệu chung về nano bạc ................................................................................ 3 2.1.1. Giới thiệu về công nghệ nano ............................................................................. 3 2.1.2. Hạt nano bạc ......................................................................................................... 6 2.2. Giới thiệu về vi khuẩn .......................................................................................... 13 2.2.1. Khái niệm chung về vi khuẩn ........................................................................... 13 2.2.2. Vi khuẩn Salmonella ......................................................................................... 14 2.2.3. Vi khuẩn Bacillus cereus .................................................................................. 16 2.3. Tình hình nghiên cứu các hạt bạc trong nước và trên thế giới ......................... 18 2.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ..................................................................... 18 2.3.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới .................................................................... 19 PHẦN 3: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 23 3.1. Vật liệu và trang thiết bị sử dụng ........................................................................ 23 3.1.1. Vật liệu ................................................................................................................ 23 3.1.2. Trang thiết bị sử dụng ....................................................................................... 23 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ....................................................................... 24 3.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................ 24 3.4. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 24 3.4.1. Tổng hợp nano bạc ............................................................................................ 24 3.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm ......................................................................... 25 3.4.3. Phương pháp xác định tính chất của nano bạc ................................................ 26 3.4.4. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn của nano bạc ........................ 27 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 29 4.1. Kết quả nội dung 1: Nghiên cứu quy trình sản xuất nano bạc bằng phương pháp hóa học ................................................................................................................. 29 4.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sản xuất đến tính chất của nano bạc....................... 29 4.1.2. Ảnh hưởng của tốc độ nhỏ dịch lên cấu trúc hạt ............................................ 32 4.1.3. Quy trình tổng hợp hạt nano bạc ...................................................................... 34 4.2. Kết quả nội dung 2: Đánh giá khả năng kháng khuẩn của vật liệu nano bạc trên vi khuẩn Salmonella và Bacillus cereus ............................................................ 37 4.2.1. Chuẩn bị các dung dịch nano bạc ..................................................................... 37 4.2.2. Khả năng kháng Salmonella của dung dịch nano bạc .................................... 37 4.2.3. Khả năng kháng Bacillus cereus của dung dịch nano bạc ............................. 39 Phần 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ....................................................................... 41 5.1. Kết luận .................................................................................................................. 41 5.2. Đề nghị ................................................................................................................... 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 42
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG VĂN THẾ Tên đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NANO BẠC TẠO CHẾ PHẨM KHÁNG VI SINH VẬT KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ Sinh học Khoa : CNSH - CNTP Khoá học : 2010 – 2014 Thái Nguyên, năm 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG VĂN THẾ Tên đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NANO BẠC TẠO CHẾ PHẨM KHÁNG VI SINH VẬT KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ Sinh học Lớp : 42 - CNSH Khoa : CNSH - CNTP Khoá học : 2010 – 2014 Giảng viên hướng dẫn : 1. ThS. Lương Hùng Tiến 2. ThS. Nguyễn Thị Đoàn Thái Nguyên, năm 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, bên cạnh sự cố gắng nỗ lực của bản thân tôi đã nhận được sự giúp đỡ rất nhiều của các cá nhân và tập thể. Trước tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới ThS. Lương Hùng Tiến đã tận tình chỉ bảo và hướng dẫn tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu để thực hiện khóa luận tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn ThS. Nguyễn Thị Đoàn, giảng viên khoa CNSH – CNTP trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, đã nhận xét, góp ý cho khóa luận của tôi. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tập thể các Thầy, Cô giáo và cán bộ của Khoa CNSH – CNTP trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã cung cấp các kiến thức tiền đề để tôi hoàn thành khóa luận này. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn gia đình, bạn bè đã động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận. Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 10 tháng 5 năm 2014 Sinh viên thực hiện khóa luận Hoàng Văn Thế BẢNG CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên đầy đủ TSC Trisodium citrate UV-Vis Ultraviolet–visible TEM Kính hiển vi điện tử truyền qua SEM Kính hiển vi điện tử quét DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Số nguyên tử bạc trong một đơn vị thể tích. 6 Bảng 2.2: Số nguyên tử và năng lượng bề mặt của hạt nano bạc 9 Bảng 3.1: Nồng độ dung dịch nano bạc pha loãng 27 Bảng 4.1: Kết quả đo độ hấp thụ cực đại của 3 mẫu dung dịch nano bạc bằng máy UV-Vis ở nồng độ 100 ppm. 29 Bảng 4.2: Nồng độ dung dịch nano bạc pha loãng 37 Bảng 4.3: Kết quả kháng Salmonella của các nồng độ nano bạc 39 Bảng 4.4: Kết quả kháng Bacillus cereus của các nồng độ nano bạc 40 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Hạt nano vàng sử dụng trong truyền dẫn thuốc. 5 Hình 2.2: Hiện tượng cộng hưởng plasmon của hạt hình cầu 7 Hình 2.3: Ion bạc vô hiệu hóa enzym chuyển hóa oxy của vi khuẩn 10 Hình 2.4: Vi khuẩn Salmonella 14 Hình 2.5: Bacillus cereus trên kính hiển vi 17 Hình 3.1: Sơ đồ đánh giá hoạt tính kháng VSV của nano bạc 28 Hình 4.1: Phổ UV-Vis của dung dịch hạt nano bạc sản xuất ở các mức nhiệt độ . 29 Hình 4.2: Hình ảnh hạt nano tạo thành ở nhiệt độ 80 o C 30 Hình 4.3: Hình ảnh hạt nano bạc tạo thành ở nhiệt độ 85 o C 31 Hình 4.4: Hình ảnh hạt nano bạc tạo thành ở nhiệt độ 90 o C 31 Hình 4.5: Nano bạc nhỏ TSC 2s/giọt 32 Hình 4.6: Nano bạc nhỏ TSC 5s/giọt 32 Hình 4.7: Nano bạc nhỏ TSC 8s/giọt 33 Hình 4.8: Nano bạc nhỏ TSC 11s/giọt 33 Hình 4.9: Quy trình sản xuất hạt nano bạc 35 Hình 4.10: Tổng hợp nano bạc 36 Hình 4.11: Dung dịch nano bạc ở các nồng độ khác nhau 36 Hình 4.12: Ảnh chụp TEM của nano bạc với nhiệt độ 85 o C 37 Hình 4.13: Hình ảnh kháng Salmonella của các nồng độ nano bạc khác nhau 39 Hình 4.14: Hình ảnh kháng Bacillus cereus của các nồng độ nano bạc khác nhau. 40 MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2. Mục đích nghiên cứu 2 1.3. Mục tiêu nghiên cứu 2 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 2.1. Giới thiệu chung về nano bạc 3 2.1.1. Giới thiệu về công nghệ nano 3 2.1.2. Hạt nano bạc 6 2.2. Giới thiệu về vi khuẩn 13 2.2.1. Khái niệm chung về vi khuẩn 13 2.2.2. Vi khuẩn Salmonella 14 2.2.3. Vi khuẩn Bacillus cereus 16 2.3. Tình hình nghiên cứu các hạt bạc trong nước và trên thế giới 18 2.3.1. Tình hình nghiên cứu trong nước 18 2.3.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 19 PHẦN 3: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 3.1. Vật liệu và trang thiết bị sử dụng 23 3.1.1. Vật liệu 23 3.1.2. Trang thiết bị sử dụng 23 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 24 3.3. Nội dung nghiên cứu 24 3.4. Phương pháp nghiên cứu 24 3.4.1. Tổng hợp nano bạc 24 3.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 25 3.4.3. Phương pháp xác định tính chất của nano bạc 26 3.4.4. Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn của nano bạc 27 PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 4.1. Kết quả nội dung 1: Nghiên cứu quy trình sản xuất nano bạc bằng phương pháp hóa học 29 4.1.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ sản xuất đến tính chất của nano bạc 29 4.1.2. Ảnh hưởng của tốc độ nhỏ dịch lên cấu trúc hạt 32 4.1.3. Quy trình tổng hợp hạt nano bạc 34 4.2. Kết quả nội dung 2: Đánh giá khả năng kháng khuẩn của vật liệu nano bạc trên vi khuẩn Salmonella và Bacillus cereus 37 4.2.1. Chuẩn bị các dung dịch nano bạc 37 4.2.2. Khả năng kháng Salmonella của dung dịch nano bạc 37 4.2.3. Khả năng kháng Bacillus cereus của dung dịch nano bạc 39 Phần 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 41 5.1. Kết luận 41 5.2. Đề nghị 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO 42 1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Bạc được biết đến như một nguyên tố có khả năng khử trùng mạnh tồn tại trong tự nhiên. Các đây 200 năm các nhà khoa học đã xem huyết thanh người như là một dịch keo, vì vậy keo bạc đã được sử dụng làm chất kháng khuẩn ngay trong cơ thể con người. Kể từ đó keo bạc được sử dụng rộng rãi để chữa các bệnh nấm trên da, điều trị các vết thương, vết bỏng, các bệnh răng miệng, làm thuốc nhỏ mắt. Tuy nhiên, sau khi thuốc kháng sinh được phát minh (giữa thế kỉ 20) với hiệu lực khử trùng mạnh hơn, keo bạc đã bị thay thế dần. Nhưng chỉ 30 năm sau đó người ta đã nhận ra rằng có rất nhiều loài vi khuẩn có khả năng chống lại những tác dụng của thuốc kháng sinh và vấn đề này ngày càng trở nên đáng lo ngại. Lúc này tính năng kháng khuẩn của bạc lại được chú ý do có phổ tác dụng rộng và không bị hạn chế bởi hiệu ứng kháng thuốc [18 ] , [ 3]. Ngày nay, việc tạo ra các vật thể kích thước nano đã trở nên phổ biến, ở kích thước này các hạt vật chất thể hiện nhiều tính chất lý-hóa khác thường so với khi vật chất đó ở trạng thái khối, khả năng kháng khuẩn của nó cao hơn 20-60 ngàn lần so với ion Ag + [3]. Các hạt nano bạc với năng lượng bề mặt lớn có khả năng giải phóng từ từ các ion bạc vào trong dung dịch, nhờ vậy nano bạc có hiệu lực khử khuẩn mạnh hơn rất nhiều lần và kéo dài hơn so với các bạc ở dạng keo, dạng ion hay dạng rắn [18], [19]. Chính những tính chất lượng tử đặc biệt này nên nano bạc sẽ bị biến thể trong gian bảo quản, để ổn định được nó cần phải có một phương pháp chế tạo đặc biệt giúp cho khả năng sử dụng được triệt để hơn. Vi khuẩn Salmonella (Gram âm) và Bacillus cereus (Gram dương) là hai loài vi khuẩn phân bố rộng rãi trong tự nhiên (đất, nước, cơ thể người, động vật …), là loài vi khuẩn tồn tại rất phổ biến trong nông sản và thực phẩm [19]. Theo các báo cáo của cục vệ sinh an toàn thực phẩm (năm 2012) vi khuẩn Salmonella và vi khuẩn Bacillus cereus là nguyên nhân của 70% vụ ngộ độc thực phẩm từ vi sinh vật. Hiện nay, để hạn chế sự phát triển của vi 2 sinh vật trong thực phẩm, đặc biệt là hai vi khuẩn Salmonella và Bacillus cereus các nhà sản xuất thường sử dụng các kỹ thuật bảo quản, các vật liệu để bao gói như: Kỹ thuật bảo quản lạnh, lạnh đông, kỹ thuật sấy thực phẩm, kỹ thuật sử dụng khí plasma, kỹ thuật chiếu xạ, hay các màng bao polimer, các chất kháng vi sinh vật (nisin,…). Tuy nhiên, các kỹ thuật, hay các vật liệu nêu trên thường có hạn chế là chỉ xử lý được đối với từng loại thực phẩm, ví dụ, thực phẩm tươi sống, thực phẩm từ động vật, thực vật do sự khác nhau về cấu trúc, tính chất. Hơn nữa, các kỹ thuật nêu trên thường có chi phí đầu tư thiết bị cao, hoặc có giá thành cao, chưa tự sản xuất trong nước được,… Vấn đề cấp thiết đặt ra là tìm được các kỹ thuật, hoặc vật liệu có khả năng ức chế mạnh mẽ sự phát triển của các vi sinh vật gây độc thực phẩm với giá thành chi phí thấp, có thể chủ động sản xuất trong nước, để sử dụng trong bảo quản thực phẩm. Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu tiến hành đề tài “Nghiên cứu quy trình sản xuất nano bạc tạo chế phẩm kháng vi sinh vật”. 1.2. Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu được quy trình chế tạo hạt nano bạc tạo chế phẩm kháng vi sinh vật. 1.3. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu được quy trình chế taọ hạt nano bạc. - Khảo sát được tính chất của dung dịch nano bạc chế tạo bằng phân tích quang phổ hấp thụ UV-Vis và chụp ảnh bằng FE-SEM, TEM. - Xác định được khả năng đối kháng của sản phẩm nano bạc đối với vi khuẩn Salmonella và vi khuẩn Bacillus cereus. 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Kết quả của đê tài sẽ là cơ sở khoa học cho những nghiên cứu tiếp theo của việc chế tạo hạt nano kim loại bằng phương pháp hóa học. Các kết quả của đề tài cũng là cơ sở cho các nghiên cứu ứng dụng tiếp theo của nano bạc như chất sát khuẩn trong y tế, môi trường, thực phẩm, xúc tác hóa học, chất trừ nấm bệnh trong công nghiệp… [...]... 2.1.2.3 Tính kháng khuẩn của nano bạc a Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc Nano bạc được nghiên cứu ứng dụng vào vi c kháng khuẩn vì bạc là kháng sinh tự nhiên và không gây tác dụng phụ Nano bạc không gây phản ứng phụ, không gây độc cho người và vật nuôi khi nhiễm lượng nano bạc bằng nồng độ diệt khuẩn (khoảng nồng độ . 1.2. Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu được quy trình chế tạo hạt nano bạc tạo chế phẩm kháng vi sinh vật. 1.3. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu được quy trình chế taọ hạt nano bạc. - Khảo. chủ động sản xuất trong nước, để sử dụng trong bảo quản thực phẩm. Chính vì vậy, nhóm nghiên cứu tiến hành đề tài Nghiên cứu quy trình sản xuất nano bạc tạo chế phẩm kháng vi sinh vật . 1.2 Tên đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT NANO BẠC TẠO CHẾ PHẨM KHÁNG VI SINH VẬT KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Công nghệ Sinh học Khoa