Luận Văn Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của chitosan phân tử lượng thấp

Đồ án tốt nghiệp năm 2012
Đề tài: Nghiên cứu khả năng kháng khuẩn của chitosan phân tử lượng thấp


Mục lục
Trang
BẢNG CHỮ VIẾT TẮT i
DANH MỤC CÁC BẢNG ii
DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ iii
MỞ ĐẦU . iv
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN . 1
1.1.Tổng quan về chitin-chitosan, chitosan phân tử lượng thấp 1
1.1.1.Chitin-chitosan . 1
1.1.2. Chitosan phân tử lượng thấp 6
1.1.3. Tình hình nghiên cứu, sản xuất chitosan và chitosan oligosaccharide . 7
1.1.4. ứng dụng của chitosan và chitosan oligosaccharide 8
1) ứng dụng của chitosan . 8
2) ứng dụng của chitosan oligosaccharide 16
1.2. Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của một số vi sinh vật . 16
1.2.1. E.Coli 16
1 2.2. Staphylococcus aureus 17
1.2.3. Salmonella 18
1.2 4. Listeria . 19
1.6.Cơ chế kháng khuẩn của chitosan . 20
ãĐặc tính kháng khuẩn của chitosan . 20
ãCơ chế kháng khuẩn của chitosan 20
1.7. Một số nghiên cứu về khả năng kháng khuẩn của chitosan phân tử lượng
thấp 21
CHƯƠNG2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 24
2.1 Vật liệu nghiên cứu 24
ii
2.2Máy móc thiết bị cần sử dụng . 25
2.3 Phương pháp nghiên cứu . 26
2.4Phương pháp xử lý số liệuthực nghiệm . 29
CHƯƠNG3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN . 30
3.1Kết quả nghiên cứu trên vi khuẩn gram (-) . 30
3.1.1 E.Coli . 30
3.1.2 Salmonella . 35
3.2Kết quả nghiên cứu trên vi khuẩn gram (+) 39
3.2.1S.aureus 39
3.2.2Listeria . 43
3.3 So sánh khả năng kháng vi khuẩn Gram(-) và Gram(+) c ủa chitosan. . 47
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN . 50
I.Kết luận . 50
II.Đề xuất ý kiến . 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 51
PHỤ LỤC
iii
BẢNG CHỮ VIẾT TẮT
STT Ký hiệu Giải thích
1 VSV Vi sinh vật
2 E.Coli Escherichia coli
3 S.aureus Staphylococcus aureus
4 Salmonella Salmonella typhi
5 Listeria Listeria monocytogenes
6 COS Chitosan olygosaccharide
iv
DANH MỤC CÁC BẢNG
STT Tên bảng Trang
1 Bảng 1: Hàm lượng chitin của một số loại phế liệu thủy sản. 8
2 Bảng 2: Kết quả kháng E.Colicủa chitosan và chitosan phân tử lượng
thấp (% E.Colibị chết).
58
3 Bảng 3: Kết quả kháng S.aureuscủa chitosan và chitosan phân tử lượng
thấp (% S.aureusbị chết).
58
4 Bảng 4: Kết quả kháng Salmonellacủa chitosan và chitosan phân tử
lượng thấp (% Salmonellabị chết).
58
5 Bảng 5: Kết quả kháng Listeriacủa chitosan và chitosan phân tử lượng
thấp (% Listeria bị chết).
59
v
DANH MỤC CÁC HÌNHVÀ ĐỒ THỊ
STT Tên hình Trang
1 Hình 1: Chitosan dạng vảy. 9
2 Hình 2: Công thức cấu tạo của chitin và chitosan. 11
3 Hình 3: Chitosan phân tử lượng thấp. 12
4 Hình 4: Hình ảnh kết quả kháng E.Coli. 36
5 Hình 5: Biểu đồ kết quả kháng E.Colicủa C, C1 ở 60 phút (a), 90 phút
(b), 10 phút (c).
37
6 Hình 6: Biểu đồ kết quả kháng E.Colicủa C (a), C1 (b) theo nồng độ và
thời gian.
39
7 Hình 7: Hình ảnh kết quả kháng Salmonella. 39
8 Hình 8: Biểu đồ kết quả kháng SalmonellacủaC, C1 ở 60 phút (a), 90
phút (b), 120 phút (c).
42
9 Hình 9: Biểu đồ kết quảkháng Salmonellacủa C (a), C1 (b) theo nồng độ
và thời gian.
44
10 Hình 10: Hình ảnh kết quả kháng S.aureus. 45
11 Hình 11: Biểu đồ kết quả kháng S.aureuscủa C, C1 ở 60 phút (a), 90
phút (b), 120 phút (c).
47
12 Hình 12: Biểu đồ kết quả kháng S.aureuscủa C (a), C1 (b) theo nồng độ
và thời gian.
49
13 Hình 13: Hình ảnh kết quả kháng Listeria. 50
14 Hình 14: Biểu đồ kết quả kháng Listeriacủa C, C1 ở 60 phút (a), 90 phút
(b), 120 phút (c).
51
15 Hình 15: Biểu đồ kết quả kháng Listeria của C (a), C1 (b) theo thời gian. 53
16 Hình 16: Biểu đồ so sánh khả năng kháng khuẩn của C (a), C1 (b) ở 120
phút trên bốn chủng VSV nghiên cứu.
54
vi
LỜI MỞ ĐẦU
Việt Nam là một quốc gia ven biển Đông Nam Á, có 3260 km bờ biển từ Móng
Cái đến Hà Tiên và là vùng biển nhiệt đới nên Việt Nam có một tiềm năng phong phú về
nguồn lợi thủy sản. [1]
Là một trong những ngành kinh tế trọng tâm của nền kinh tế quốc dân, ngành thủy
sản đã góp một phần không nhỏ vào nền kinh tế. Cùng với nhịp độ phát triển của nền
kinh tế trong và ngoài nước, ngành thủy sản trong những năm gần đây đã đạt được những
thành tựu đáng kể về nuôi trồng, chế biến thủy sản cũng như xuất nhập khẩu. Nhưng đi
cùng với sự phát triển của ngành, vấn đề phế liệu trong chế biến thủy sản là một điểm hạn
chế do lượng phế liệu thải ra từ công nghiệp chế biến thủy sản hàng năm là rất lớn. Nếu
không có biện pháp xử lý thích hợp sẽ gây ra ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Vì vậy
những yêu cầu xử lý phế liệu thủy sản đông lạnh mà chủ yếu là vỏ tôm, cua, ghẹ đang
ngàycàng trở nên cấp bách. Đây là nguồn nguyên liệu chủ yếu để sản xuất chitin -chitosan vàchitosan phân tử lượng thấp. Do vậy việc nghiên cứu và phát triển sản xuất
chitin-chitosan và chitosan phân tử lượng thấplà rất quan trọng để nâng cao giá trị sử
dụngphế liệu này và làm sạch môi trường.
Chitosan là một polysaccharidecó nguồn gốc từ vỏ tôm, cua, ghẹ. Đặc tính của
chitosan là không tan trong nước, có thể hòa tan trong acidenhẹ và có khả năng kháng
khuẩn cao. Hiện chitosan đang được các nhà công nghệ chế biến nghiên cứu sử dụng
trong nhiều lĩnh vực công nghệ. Trong công nghệ sau thu hoạch, chitosan được sử dụng
làm màng bao bên ngoàicủa các các loại trái cây như xoài, chôm chôm, để hạn chế sự
thoát hơi nước và kháng khuẩn. Vì thế khi nhúng chitosan bên ngoài trái cây sẽ tạo cho
trái cây có cảm quan đẹp bóng,giúp kéo dài thời gian bảo quản trái cây. Trong lĩnh vực
chế biến thủy sản, chitosan được dùng để xử lý thịt, cá, tôm nhằm hạn chế sự hao hụt
khối lượng trong quá trình cấp đông cũng như hạn chế sự phát triển của VSVgây hư
hỏng sản phẩm, không những thế thủy sản sẽ có chất lượng cảm quan tốt hơn .
Từ chitosan, Thái Viết Chiêu đã nghiên cứu thủy phân chitosan thành chitosan
phân tử lượng thấp với mục đích nâng cao khả năng kháng khuẩn vàtăng khả năng hòa
tan của chitosan, từ đó mở rộng phạm vi ứng dụng của chitosan.
vii
Hiện nay các hóa chất bảo quản thực phẩm như hàn the, Urea .bị cấm sử dụng
trongl ĩnh vực xuất khẩu thủy sản, thì đây là một con đường mới để chúng ta nghiên cứu
và áp dụngtrong thực tế sản xuất. Tuy vậy, hiện nay các công trình nghiên cứu ứng dụng
chitosan và chitosan phân tử lượng thấptrong các lĩnh vực của đời sống còn rất ít. Chính
vì vậy, tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứukhả năng kháng khuẩn của chitosan phân tử
lượngthấp” với mục tiêu đánh giá khả năngkháng khuẩn củachitosanphân tử lượng
thấpđể ức chế một số VSVgây bệnh .


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan vềchitin-chitosan, chitosan phân tử lượng thấpvà ứng dụng.
1.1.1Chitin-chitosan.
ã Chitin
- Công thức phân tử: [C
8H13O5
]
n
Trong đó,n: thay đổi tùy thuộc từng loại nguyên liệu
Ví dụ: Tôm thẻ: n = 400 –500
Tôm hùm: n = 700 –800
Cua: n = 500 –600
- Phân tử lượng trung bình của chitin = (203,09)
n
[2 ]
Chitin-chitosan là polymer hữu cơ phổ biến trong tự nhiên sau cellulose, chúng
được tạo ra trung bình 20g/năm/m
2
bề mặt trái đất. Đây là một loại phân tử đã tồntại trên
trái đất từ rất lâu với hóa thạch thuộc kỷ Oligocene cách đây 24,7 triệu năm ( Stankiewicz
et al.1997 ). Lịch sử của chitin bắt đầu bằng sự phát hiện của một giáo sư người Pháp,
Henri Braconnot năm 1811 đăng trên tạp chí khoa học Ann. Chim. Phys.( Paris ) với tựa
đề “Sur la nature des champignons ” ( Tạm dịch: Các nghiên cứu về bản chất của các loài
nấm ); trong đó, ông mô tả một loại vật liệu không hòa tan trong kiềm từ các loại nấm
bậc cao mà ông đặt tên là “fungine”. Hai mươi năm sau, Odier tách chiết được một phân
đoạn tương tự từ vỏ côn trùng mà ông đặt tên là Chitin theo gốc từ Hy Lạp có nghĩa là vỏ
bọc. Sinh tổng hợp của chitin trong sinh quyển rất lớn từ các loài động thực vật khác
nhau. Chỉ tính ri êng cho các loài giáp xác trong thủy quyển, ước tính khối lượng chitin
sinh tổng hợp mỗi năm khoảng 2,3x10
9
tấn ( Jeuniaux et al.,1993 ).[3]
Chitin ít khi ở dạng tự do mà luôn liên kết với protein dưới dạng phức hợp,
cacbonat canxi và nhiều hợp chất hữu cơ khác, gây khó khăn cho việc tách chiết. Chitin
là m ột polysaccharide được cấu tạo bởi các monosaccharide liên kết với nhau bằng cầu
nối 1,4 - glucozide. Chitin có cấu trúc hóa học giống cellulose và có thể xem là một dẫn
xuất của cellulose với nhóm acetamido ở cacbon số 2. Chitin đóng vai trò là thành phần
tạo nên độ cứng chắc của vỏ giáp xác. Hàm lượng chitin biến đổi theo từng loại nguyên
2
liệu, trong đó phế liệu mực ( nang mực ống ) có hàm lượng chitin cao nhất, tiếp theo là
tôm sú và tôm thẻ.[3]
Phế liệu cua, ghẹ Phế liệu tôm sú
(Penaeus monodon)
Phế liệu
mực
Nguồn
Cua xanh
(Callinectes)
Ghẹ chấm
(Portunus
trituberculatus)
Đầu Vỏ Nang mực
ống
Hàm lượng
chitin (%)
12,9 17,1 34,9 36,5 75-80
Bảng 1: Hàm lượng chitin của một số loại phế liệu thủy sản [3]
3
ãChitosan
Hình 1: Chitosan dạng vảy
Công thức phân tử của chitosan [C
6H11O4
N]n
Phân tử lượng trung bình của chitosan = (161,07)
n
Chitosan là một dẫn xuất của chitin được hì nh thành khi tách nhóm acetyl (quá
trình deacetyl hóa chitin ) khỏi chitin nên chitosan chứa rất nhiều nhóm amino. Chitosan
được phát hiện lần đầu tiên bởi Rouget vào năm 1859. Công thức cấu tạo của chitosan
gần giống như chitin và cellulose, chỉ khác là chitosan chứa nhóm amin ở cacbon thứ
2.[2 ],[3 ]
4
Sự khác nhau về công thức cấu tạo giữa chitin, chitosan được thể hiện ở hìnhsau:
Hình 2: Công thức cấu tạo của chitin và chitosan
ã Một số tính chất của chitosan
- Chitosan ở dạng bột có màu trắng ngà, còn ở dạng vẩy có màu trắng hay hơi
vàng.
- Chitosan không hòa tan trong nước, kiềm, cồn.
- Chitosan tan tốt trong các acid hữu cơ thông thường như: acid formic, acide
acetic, acidepropionic, acid citric, acidelactic Khi hòa tan chitosan trong môi trường
acid loãng tạo thành keo dương, nhớt và trong suốt. Đây là một điểm rất đặc biệt của
chitosan vì đa số các keo polysaccharide tự nhiên tích điện âm. Chitosan tích điện dương
sẽ có khả năng bám dính bề mặt các ion tích điện âm, có khả năng tạo phức với các ion
kim loại và tương tác tốt với các polymer tích điện âm , nhờ đó mà keo chitosan không
bị kết tủa khi có mặt của một số ion kim loại nặng như Pb, Hg,
- Chitosan kết hợp với aldehyde trong điiều kiện thích hợp, hình thành gel, đây là
cơ sở để bẫy tế bào, enzyme.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bùi Thị Quyên (2007), Nghiên cứu ứng dụng chitosan trong quy trình sản xuất mực
ống lột da sấy lạnh. Đồ án tốt nghiệp đại học, Đại học Nha Trang.
2. Đỗ Hải Lưu (2009), Nghiên cứu ảnh hưởng của chitosan, chitosan oligosaccharide
(COS) đến một số vi sinh vật gây bệnh trên cá sòng bảo quảnbằng nước đá và đề xuất
công nghệ bảo quản sau thu hoạch. Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Nha Trang.
3. Trang Sĩ Trung –Trần Thị Luyến –Nguyễn Anh Tuấn –Nguyễn Thị Hằng Phương,
Chitin –Chitosan từ phế liệu thủy sản và ứng dụng, Nhà xuất bản Nông Nghiệp.
4. Tr ần Thị Luyến – Đỗ Minh Phụng –Nguyễn Anh Tuấn, Sản xuất các chế phẩm và y
dược từ phế liệu thủy sản, Nhà xuất bản Nông Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh, 2006.
5. Đỗ Thị Liền (2008), Nghiên cứu cắt mạch Chitosan bằng hydroperoxit và thử
nghiệm khả năng kháng khuẩn của chúng, Lu ận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại học NhaTrang.
6. Lê Thanh Long (2006), Nghiên cứu sử dụng dung dịch chitosan và phụ liệu để kéo
dài thời gian bảo quản trứng gà tươi, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại Học Thủy Sản Nha
Trang.
7. Tr ần Thị Luyến, Huỳnh Nguyễn Duy Bảo và cộng sự (2000), Hoàn thiện quy trình
sản xuất chitin-chitosan và chế biến một số sản phẩm công nghiệp từ phế liệu tôm, cua,
Đề tài cấp bộ, Trường Đại học Thủy Sản Nha Trang.
8. Nguyễn Trọng Bách (2004), Nghiên cứu sản xuất màng bảo quản thực phẩm từ
chitosan phối hợp phụ liệu, Luận văn thạc sĩ kỹ thuật, Đại học Thủy Sản Nha Trang.
9. Hà Thành Chung (2001), Nghiên cứu quy trình tinh chế chitosan từ phế
liệu tôm, Đồ án tốt nghiệp, Đại học Nha Trang.
10. Nguyễn Thị Hiền –Phan Thị Kim Chi – Trương Thị Hòa –Lê Thị Lan Chi, Vi sinh
vật nhiễm tạp trong lương thực –thực phẩm, Nhà xuất bản Nông Nghiệp Hà Nội, 2003.
11. Kiều Hữu Ảnh, Giáo trình vi sinh vật học thực phẩm, Nhà xuất bản Giáo
Dục Việt Nam.
12. Lê Xuân Phương, Vi sinh vật công nghiệp, Nhà xuất bản Xây Dựng Hà
Nội, 2001