Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp đại học của tác giả Hoàng Văn Thế (chuyên ngành Công nghệ Sinh học, Khoa Công nghệ Sinh học - Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, năm 2014) được thực hiện trong bối cảnh vấn đề kháng thuốc kháng sinh của vi khuẩn ngày càng trở nên nghiêm trọng sau hơn nửa thế kỷ thuốc kháng sinh ra đời và phổ biến. Bạc từ lâu đã được biết đến là một nguyên tố có khả năng khử trùng tự nhiên mạnh, phổ tác dụng rộng và không bị giới hạn bởi cơ chế kháng thuốc thông thường. Với sự phát triển của công nghệ nano, vật liệu bạc ở kích thước nanomet thể hiện các tính chất lý - hóa vượt trội so với trạng thái khối nhờ năng lượng bề mặt lớn, khả năng giải phóng chậm ion $\text{Ag}^+$ và hiệu lực kháng khuẩn được ghi nhận cao hơn từ 20.000 đến 60.000 lần so với ion bạc tự do. Tuy nhiên, do năng lượng bề mặt cao, các hạt nano bạc rất dễ biến tính và kết tụ trong quá trình bảo quản, đòi hỏi phải nghiên cứu một quy trình chế tạo phù hợp để duy trì tính ổn định và kích thước hạt tối ưu.

Về mặt thực tiễn, theo số liệu từ Cục An toàn Vệ sinh Thực phẩm năm 2012, hai loài vi khuẩn Salmonella (Gram âm) và Bacillus cereus (Gram dương) là tác nhân gây ra khoảng 70% các vụ ngộ độc thực phẩm do vi sinh vật. Các kỹ thuật và vật liệu bảo quản thực phẩm hiện hành như bảo quản lạnh, sấy, xử lý khí plasma, chiếu xạ, màng bao polymer hay chất kháng sinh sinh học (nisin) còn tồn tại nhiều rào cản: chi phí đầu tư thiết bị cao, giá thành đắt, tính đặc hiệu hẹp theo từng nhóm thực phẩm và phụ thuộc vào nguồn cung nhập khẩu. Do đó, yêu cầu cấp thiết đặt ra là tìm kiếm quy trình tổng hợp vật liệu kháng khuẩn chi phí thấp, có thể chủ động sản xuất trong nước để ứng dụng trong bảo quản nông sản và thực phẩm.

Mục đích nghiên cứu của đề tài là xây dựng quy trình chế tạo hạt nano bạc nhằm tạo chế phẩm kháng vi sinh vật. Tác giả xác định ba mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Nghiên cứu và xác lập quy trình chế tạo hạt nano bạc bằng phương pháp hóa học.
  2. Khảo sát các tính chất lý - hóa của dung dịch nano bạc chế tạo thông qua phân tích quang phổ hấp thụ UV-Vis, kính hiển vi điện tử quét (FE-SEM) và kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM).
  3. Xác định khả năng đối kháng và nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của chế phẩm nano bạc đối với hai chủng vi khuẩn Salmonella và Bacillus cereus.

Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là dung dịch nano bạc tổng hợp từ tiền chất muối bạc nitrat ($\text{AgNO}_3$) và chất khử/bảo vệ trisodium citrate ($\text{Na}_3\text{C}_6\text{H}_5\text{O}_7$ - TSC), cùng hai chủng vi sinh vật kiểm định gồm Salmonella enterica subsp enterica serovar Typhimurium ATCC 14028 và Bacillus cereus ATCC 13061. Phạm vi không gian thực hiện tại Phòng Nghiên cứu vi sinh vật thuộc Khoa Công nghệ Sinh học – Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, có phối hợp phân tích cấu trúc hạt tại Viện Tiên tiến Khoa học và Công nghệ, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 12/2013 đến tháng 05/2014.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên nền tảng lý thuyết về công nghệ nano và vật liệu nano kim loại, khởi nguồn từ ý tưởng của Richard Feynman (1959) và thuật ngữ do Norio Taniguchi đề xuất (1974). Cơ sở khoa học của vật liệu nano được phân tích qua ba yếu tố cốt lõi: sự chuyển tiếp từ tính chất cổ điển sang tính chất lượng tử, hiệu ứng bề mặt (tỷ lệ diện tích bề mặt trên thể tích tăng vọt khi kích thước hạt giảm) và kích thước tới hạn gắn liền với hiện tượng cộng hưởng plasmon bề mặt (Surface Plasmon Resonance - SPR) theo lý thuyết Mie. Phổ hấp thụ SPR đặc trưng của hạt nano bạc dao động trong vùng bước sóng từ 400 nm đến 460 nm. Về mặt sinh học, cơ chế kháng khuẩn của nano bạc được giải thích thông qua tương tác tĩnh điện với peptidoglycan ở thành tế bào, ức chế enzyme vận chuyển oxy, thâm nhập qua màng tế bào và liên kết với các nhóm hydrosunfua (-SH) hoặc phosphat của protein và phân tử DNA, dẫn đến bất hoạt enzyme và làm chết tế bào vi khuẩn.

Về phương pháp tổng hợp, tác giả sử dụng phương pháp khử hóa học dung dịch. Tiền chất bạc nitrat ($\text{AgNO}_3$) nồng độ 1 mM được khử bằng tác nhân trisodium citrate ($\text{Na}_3\text{C}_6\text{H}_5\text{O}_7$ - TSC) nồng độ 1% trong môi trường nước khử ion (deionized water - DI). TSC đóng đồng thời hai vai trò: vừa là chất khử ion $\text{Ag}^+$ thành $\text{Ag}^0$ ở nhiệt độ cao, vừa là chất hoạt hóa bề mặt tạo lớp bảo vệ ngăn ngừa sự kết tụ của các hạt nano bạc tạo thành.

Phương pháp bố trí thí nghiệm được triển khai theo hai nội dung tuần tự:

  • Thí nghiệm khảo sát nhiệt độ phản ứng: Khảo sát ba mức nhiệt độ gồm $80^\circ\text{C}$, $85^\circ\text{C}$ và $95^\circ\text{C}$ ở tốc độ nhỏ dịch TSC cố định là 2 giây/giọt (0,02 ml/giọt) nhằm tìm ra mức nhiệt độ tạo hạt phân tán đồng đều.
  • Thí nghiệm khảo sát tốc độ nhỏ dịch khử: Giữ mức nhiệt độ tối ưu đã chọn ($85^\circ\text{C}$) và thay đổi tốc độ nhỏ dịch TSC 1% qua 4 công thức: 2 giây/giọt (thời gian nhỏ 9 phút), 5 giây/giọt (23 phút), 8 giây/giọt (36 phút) và 11 giây/giọt (49 phút) để đánh giá cấu trúc và độ đồng đều kích thước hạt.

Phương pháp xác định tính chất vật liệu bao gồm:

  • Đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis trong dải bước sóng 300–600 nm (hoặc 340–600 nm) trên cuvet thạch anh 1 cm để xác định bước sóng hấp thụ cực đại ($\lambda_{\max}$) và mật độ quang.
  • Phân tích hình thái bề mặt bằng kính hiển vi điện tử quét (FE-SEM).
  • Quan sát hình dạng và đo kích thước hạt chính xác bằng kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM).

Phương pháp xác định hoạt tính kháng khuẩn được thực hiện bằng thử nghiệm đối kháng trong dịch lỏng để xác định nồng độ ức chế tối thiểu (MIC). Chế phẩm nano bạc gốc 100 ppm được pha loãng bậc hai thành 6 nồng độ từ $\text{N}_1$ (62,5 ppm) đến $\text{N}_6$ (1,953125 ppm). Hỗn hợp thử nghiệm gồm 0,1 ml dịch vi khuẩn (mật độ chuẩn $10^5\text{ CFU/ml}$), 0,4 ml dung dịch nano bạc các nồng độ và 0,5 ml môi trường dinh dưỡng MP lỏng (tương ứng nồng độ nano bạc trong hỗn hợp phản ứng từ $\text{C}_1 = 25\text{ ppm}$ đến $\text{C}_6 = 0,78125\text{ ppm}$, mẫu đối chứng thay bằng nước DI). Sau 24 giờ nuôi ủ ở $37^\circ\text{C}$, hút 15 µl dịch cấy trải lên đĩa thạch MPA và tiếp tục ủ 24 giờ ở $37^\circ\text{C}$ để đọc kết quả khuẩn lạc.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ nhu cầu kiểm soát vi sinh vật gây ngộ độc thực phẩm (Salmonella và Bacillus cereus) trong bối cảnh vi khuẩn kháng kháng sinh gia tăng. Khẳng định ưu thế vượt trội của hạt nano bạc về khả năng diệt khuẩn phổ rộng, độ an toàn và chi phí thấp. Tác giả xác định rõ mục đích, ba mục tiêu nghiên cứu và ý nghĩa khoa học - thực tiễn làm cơ sở cho các ứng dụng sát khuẩn trong y tế, môi trường và bảo quản nông sản thực phẩm.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương này hệ thống hóa các kiến thức chuyên ngành gồm ba mảng chính:

  • Công nghệ nano và nano bạc: Khái niệm, lịch sử, phân loại vật liệu (0D, 1D, 2D, nanocomposite), các cơ sở vật lý (chuyển tiếp lượng tử, hiệu ứng bề mặt, kích thước tới hạn). Phân tích cấu hình electron của bạc, tính chất quang học (hiệu ứng SPR với đỉnh hấp thụ từ 400–460 nm), tính chất điện, nhiệt độ nóng chảy, cơ chế diệt khuẩn và các phương pháp chế tạo hạt nano kim loại (ăn mòn laser, khử hóa học, khử vật lý, khử hóa lý, khử sinh học).
  • Đặc điểm vi sinh vật kiểm định: Phân tích hình thái, đặc điểm nuôi cấy, tính chất sinh hóa và cơ chế gây độc của vi khuẩn Salmonella (trực khuẩn Gram âm, kị khí tùy nghi, có lông mao, lên men glucose sinh hơi, sinh $\text{H}_2\text{S}$, gây sốt thương hàn và viêm ruột) và vi khuẩn Bacillus cereus (trực khuẩn Gram dương, sinh nội bào tử, tiết độc tố tiêu chảy Diarrhoeal toxin và độc tố gây nôn Emetic toxin).
  • Tình hình nghiên cứu trong nước và quốc tế: Tổng hợp các công trình nghiên cứu nano kim loại tại Việt Nam (Nguyễn Đức Nghĩa, Hoàng Mai Hà năm 2001 tạo nano bạc 4–7 nm; Nguyễn Hữu Đức năm 2005 về nano từ tính; Nguyễn Thiết Dũng năm 2009 về nano vàng, platin) và các công bố quốc tế (Kan Sen Chou năm 1999 về hệ Ag/PVA, PVP kích thước 7–20 nm; Serebryakova về kích thước hạt trong PVA; Noritsugu Kometani năm 2005 khử nhiệt tạo hạt dưới 30–50 nm; Deng Yan năm 2006; Radhakrishnan năm 2007 về nano Ag trong nền tinh bột Sagu; Young Key Shim năm 2008 về nano bạc chức hóa hydroxyl kích thước 2–8 nm).

Phần 3: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết danh mục chủng vi sinh vật chuẩn (ATCC 14028 và ATCC 13061), hóa chất tinh khiết của hãng Merck ($\text{AgNO}_3$, $\text{Na}_3\text{C}_6\text{H}_5\text{O}_7$), thành phần môi trường nuôi cấy MP lỏng (cao thịt 3g, pepton 10g, NaCl 5g trong 1 lít nước cất) và MP rắn (+2% agar). Liệt kê hệ thống trang thiết bị chuyên dụng như máy quang phổ hấp thụ UV-Vis, kính hiển vi điện tử FE-SEM, TEM, máy khuấy từ gia nhiệt, tủ cấy vô trùng. Mô tả chi tiết quy trình chuẩn bị hóa chất, các công thức bố trí thí nghiệm khảo sát nhiệt độ, khảo sát tốc độ nhỏ dịch và quy trình thử nghiệm đánh giá hoạt tính kháng vi sinh vật theo sơ đồ xác định MIC.

Phần 4: Kết quả và thảo luận

Chương này tập trung công bố và thảo luận các số liệu thực nghiệm:

  • Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ: Phổ UV-Vis cho thấy độ hấp thụ cực đại của các mẫu dung dịch chế tạo tại $80^\circ\text{C}$, $85^\circ\text{C}$ và $95^\circ\text{C}$ (hoặc $90^\circ\text{C}$) đều nằm trong dải hấp thụ cộng hưởng plasmon đặc trưng (tương ứng $\lambda_{\max}$ tại 420 nm, 435 nm và 445 nm). Ảnh chụp SEM chỉ ra rằng ở $80^\circ\text{C}$, các hạt phân ly kém, tạo mảng phiến kích thước lớn khoảng 400 nm; ở $90^\circ\text{C}$, bạc phân ly nhanh tạo sợi 2 chiều và mạch dài sắc nhọn dễ gây tổn thương màng tế bào; ở $85^\circ\text{C}$, hạt tạo thành có dạng hình cầu tương đối tròn, kích thước trung bình 45 nm, không sắc cạnh.
  • Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ nhỏ dịch: Ảnh SEM chứng minh tốc độ nhỏ nhanh 2 giây/giọt (9 phút) làm ion bạc khử ồ ạt tạo khối tụ micromet do năng lượng bề mặt và lưỡng cực điện. Khi kéo dài thời gian nhỏ dịch ở các tốc độ 5 giây/giọt (23 phút), 8 giây/giọt (36 phút) và 11 giây/giọt (49 phút), các hạt nano tạo thành đồng đều, tách rời rõ rệt. Tốc độ 5 giây/giọt được lựa chọn là tối ưu để tiết kiệm thời gian và chi phí.
  • Quy trình tổng hợp và phân tích TEM: Thiết lập quy trình chuẩn gồm 45 ml $\text{AgNO}_3$ 1 mM đun nóng đến $85^\circ\text{C}$, nhỏ giọt 5 ml TSC 1% với tốc độ 5 giây/giọt (0,02 ml/giọt) cho đến khi dung dịch chuyển sang màu vàng sậm ổn định. Ảnh chụp TEM xác nhận hạt nano bạc thu được có dạng hình cầu, kích thước phân tán đồng đều từ 30 nm đến 50 nm, không bị kết tụ.
  • Đánh giá hoạt tính kháng khuẩn: Thử nghiệm đối kháng dịch lỏng cho thấy nồng độ nano bạc $\text{C}_1$ (25 ppm), $\text{C}_2$ (12,5 ppm) và $\text{C}_3$ (6,25 ppm) ức chế hoàn toàn sự phát triển của cả Salmonella và Bacillus cereus (không xuất hiện khuẩn lạc trên đĩa thạch). Các nồng độ $\text{C}_4$ (3,125 ppm), $\text{C}_5$ (1,5625 ppm), $\text{C}_6$ (0,78125 ppm) và mẫu đối chứng đều xuất hiện khuẩn lạc phát triển mạnh. Giá trị MIC xác định được cho cả hai loài vi khuẩn là 6,25 ppm.
                  Bình cầu chứa 45 ml AgNO3 1 mM
                    Khuấy, gia nhiệt đến 85°C
               Nhỏ TSC 1% tốc độ 5 giây/giọt (0,02 ml)
               Dung dịch chuyển màu vàng sậm không đổi
      Ngừng gia nhiệt, đưa về nhiệt độ phòng, bảo quản kín tránh sáng

Phần 5: Kết luận và đề nghị

Đưa ra hai kết luận chính về thông số công nghệ tối ưu ($85^\circ\text{C}$, tốc độ nhỏ 5 giây/giọt) và giá trị nồng độ ức chế tối thiểu $\text{MIC} = 6,25\text{ ppm}$ trên hai chủng vi khuẩn. Tác giả đề xuất ba kiến nghị nghiên cứu tiếp theo nhằm hoàn thiện quy trình, mở rộng phổ vi sinh vật kiểm định và phối chế dung môi bảo quản.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã thu được các kết quả thực nghiệm định lượng rõ ràng, được chứng thực thông qua các phương pháp phân tích hiện đại:

Thông số / Chỉ tiêu thực nghiệm Điều kiện / Kết quả ghi nhận trong văn bản Phương pháp / Thiết bị xác định
Nhiệt độ phản ứng tối ưu $85^\circ\text{C}$ (tạo hạt hình cầu, kích thước trung bình 45 nm) Gia nhiệt máy khuấy từ, ảnh FE-SEM
Tốc độ nhỏ dịch TSC tối ưu 5 giây/giọt / 0,02 ml (thời gian nhỏ 23 phút cho 5 ml TSC 1%) Bố trí thực nghiệm, ảnh FE-SEM
Độ hấp thụ cực đại ($\lambda_{\max}$) 435 nm (dung dịch nano bạc tổng hợp ở $85^\circ\text{C}$) Máy quang phổ UV-Vis (340–600 nm)
Kích thước và hình thái hạt Dạng hình cầu, kích thước phân tán từ 30 nm đến 50 nm Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
Khả năng kháng Salmonella $\text{MIC} = 6,25\text{ ppm}$ (ức chế hoàn toàn ở các mức 25; 12,5; 6,25 ppm) Phương pháp đối kháng dịch lỏng / MPA
Khả năng kháng Bacillus cereus $\text{MIC} = 6,25\text{ ppm}$ (ức chế hoàn toàn ở các mức 25; 12,5; 6,25 ppm) Phương pháp đối kháng dịch lỏng / MPA

Chi tiết kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của các nồng độ nano bạc đối với hai chủng vi khuẩn được tổng hợp như sau:

Ký hiệu nồng độ trong hỗn hợp Nồng độ nano bạc ($\text{ppm}$) Kháng Salmonella (ATCC 14028) Kháng Bacillus cereus (ATCC 13061) Mẫu đối chứng (Nước DI)
$\text{C}_1$ 25,0 Không xuất hiện khuẩn lạc (-) Không xuất hiện khuẩn lạc (-) -
$\text{C}_2$ 12,5 Không xuất hiện khuẩn lạc (-) Không xuất hiện khuẩn lạc (-) -
$\text{C}_3$ 6,25 Không xuất hiện khuẩn lạc (-) Không xuất hiện khuẩn lạc (-) -
$\text{C}_4$ 3,125 Xuất hiện khuẩn lạc (+) Xuất hiện khuẩn lạc (+) -
$\text{C}_5$ 1,5625 Xuất hiện khuẩn lạc (+) Xuất hiện khuẩn lạc (+) -
$\text{C}_6$ 0,78125 Xuất hiện khuẩn lạc (+) Xuất hiện khuẩn lạc (+) -
Đối chứng 0,0 - - Xuất hiện khuẩn lạc (+)
Kết luận MIC - 6,25 ppm 6,25 ppm -

Đóng góp của khóa luận thể hiện ở việc làm sáng tỏ ảnh hưởng tương tác giữa nhiệt độ phản ứng và tốc độ bổ sung chất khử TSC đối với hình thái tinh thể nano bạc. Việc kiểm soát tốc độ nhỏ dịch ở mức 5 giây/giọt tại $85^\circ\text{C}$ cho phép chế tạo thành công hạt nano bạc hình cầu đồng đều kích thước 30–50 nm mà không cần sử dụng các hóa chất phân tán phức tạp hay độc hại. Đồng thời, kết quả thực nghiệm xác định chính xác ngưỡng nồng độ ức chế 6,25 ppm đối với cả vi khuẩn Gram âm và Gram dương, tạo cơ sở thực nghiệm tin cậy tương đồng với các công bố quốc tế (như nghiên cứu của Shrivastava).

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên phạm vi và các nội dung được đề cập trong văn bản, nghiên cứu còn một số hạn chế và định hướng phát triển:

  • Hạn chế về phạm vi nghiên cứu: Quy trình tổng hợp mới được khảo sát ở quy mô dung tích nhỏ trong phòng thí nghiệm (thể tích mẻ phản ứng 50 ml); hoạt tính kháng khuẩn mới được kiểm nghiệm trên 2 chủng vi khuẩn thuần khiết trong môi trường nhân tạo, chưa khảo sát trên nền mẫu thực phẩm thực tế và chưa theo dõi độ bền phân tán của hệ keo theo thời gian bảo quản dài hạn.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo (do tác giả đề xuất):
    1. Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện và tối ưu hóa hơn nữa quy trình sản xuất nano bạc ở quy mô mở rộng.
    2. Mở rộng thử nghiệm đánh giá khả năng kháng khuẩn của hạt nano bạc trên các đối tượng vi sinh vật và nấm gây bệnh khác.
    3. Nghiên cứu khả năng phối hợp dung dịch nano bạc với các dung môi và các hoạt chất kháng vi sinh vật khác nhằm tăng độ ổn định của hệ keo và nâng cao hiệu quả diệt khuẩn.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Công nghệ Sinh học, Công nghệ Thực phẩm, Hóa học và Khoa học Vật liệu. Cụ thể:

  • Quy trình thực nghiệm hóa học: Cung cấp thông số vận hành chi tiết (tỷ lệ phối trộn $\text{AgNO}_3$ 1 mM và TSC 1%, nhiệt độ $85^\circ\text{C}$, tốc độ nhỏ giọt 5 giây/giọt) để tổng hợp hạt nano bạc đồng đều bằng phương pháp khử hóa học an toàn.
  • Phương pháp luận đánh giá đặc tính vật liệu: Hướng dẫn quy trình chuẩn bị mẫu và phân tích đối sánh kết quả giữa quang phổ UV-Vis, ảnh FE-SEM và ảnh TEM để kiểm soát chất lượng hạt nano.
  • Quy trình thử nghiệm vi sinh: Cung cấp phương pháp bố trí thí nghiệm đối kháng trong dịch lỏng và kỹ thuật pha loãng xác định giá trị MIC đối với vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm.

Câu hỏi thường gặp

1. Tác nhân khử và chất ổn định bề mặt được sử dụng trong quy trình tổng hợp nano bạc của đề tài là gì?
Tác giả sử dụng muối trisodium citrate ($\text{Na}_3\text{C}_6\text{H}_5\text{O}_7$ - TSC) nồng độ 1% (1g/100 ml nước DI). Ở nhiệt độ cao ($85^\circ\text{C}$), TSC vừa đóng vai trò là chất khử ion $\text{Ag}^+$ từ tiền chất $\text{AgNO}_3$ 1 mM thành bạc kim loại $\text{Ag}^0$, vừa là chất hoạt hóa bề mặt bao bọc các hạt nano bạc để ngăn ngừa hiện tượng kết tụ.

2. Vì sao nhiệt độ $85^\circ\text{C}$ và tốc độ nhỏ dịch 5 giây/giọt được chọn là điều kiện tối ưu?
Theo kết quả ảnh SEM trong khóa luận: ở $80^\circ\text{C}$, hạt phân ly kém tạo mảng lớn khoảng 400 nm; ở $90^\circ\text{C}$, hạt tạo dạng sợi hoặc mạch dài sắc nhọn dễ gây tổn thương màng tế bào; mức $85^\circ\text{C}$ tạo hạt hình cầu tương đối tròn, kích thước trung bình 45 nm và không sắc cạnh. Về tốc độ nhỏ dịch, tốc độ nhanh (2 giây/giọt) làm hạt kết tụ thành khối micromet; các tốc độ 5, 8 và 11 giây/giọt đều cho hạt phân tán đồng đều tương đương nhau, do đó tốc độ 5 giây/giọt (thời gian nhỏ 23 phút) được chọn để tối ưu hóa thời gian và chi phí sản xuất.

3. Kích thước và hình dạng của hạt nano bạc ở điều kiện tối ưu được xác định như thế nào qua ảnh TEM?
Ảnh chụp từ kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) đối với mẫu chế tạo tại $85^\circ\text{C}$ và tốc độ nhỏ TSC 5 giây/giọt cho thấy các hạt nano bạc có dạng hình cầu, kích thước phân tán đồng đều trong khoảng từ 30 nm đến 50 nm và tách rời riêng rẽ nhờ lớp bao bọc của citrate.

4. Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC) của chế phẩm nano bạc đối với Salmonella và Bacillus cereus là bao nhiêu?
Giá trị MIC của chế phẩm nano bạc xác định được đối với cả vi khuẩn Salmonella enterica subsp enterica serovar Typhimurium ATCC 14028 (Gram âm) và Bacillus cereus ATCC 13061 (Gram dương) đều đạt 6,25 ppm. Ở các nồng độ từ 6,25 ppm trở lên (12,5 ppm và 25 ppm), vi khuẩn bị ức chế hoàn toàn và không xuất hiện khuẩn lạc trên đĩa thạch.

5. Môi trường nuôi cấy và phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn trong khóa luận được tiến hành ra sao?
Nghiên cứu sử dụng môi trường MP lỏng (gồm cao thịt 3g, pepton 10g, NaCl 5g trong 1 lít nước) và MP rắn (+2% agar). Hoạt tính kháng khuẩn được đánh giá bằng phương pháp đối kháng trong dịch lỏng: trộn 0,1 ml dịch vi khuẩn ($10^5\text{ CFU/ml}$) với 0,4 ml dung dịch nano bạc các nồng độ pha loãng và 0,5 ml MP lỏng, ủ 24 giờ ở $37^\circ\text{C}$, sau đó nhỏ 15 µl dịch lên đĩa thạch MPA ủ tiếp 24 giờ ở $37^\circ\text{C}$ để quan sát sự xuất hiện của khuẩn lạc.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Hoàng Văn Thế đã hoàn thành việc xây dựng quy trình thực nghiệm tổng hợp hạt nano bạc bằng phương pháp khử hóa học sử dụng tiền chất $\text{AgNO}_3$ và chất khử/bọc trisodium citrate ở điều kiện tối ưu $85^\circ\text{C}$ và tốc độ nhỏ dịch 5 giây/giọt. Sản phẩm nano bạc tạo thành có dạng hình cầu, kích thước hạt đồng đều trong khoảng 30–50 nm và thể hiện tính chất quang học plasmon đặc trưng tại bước sóng 435 nm. Kết quả thử nghiệm vi sinh khẳng định chế phẩm có hoạt tính kháng khuẩn cao với nồng độ ức chế tối thiểu $\text{MIC} = 6,25\text{ ppm}$ trên cả hai chủng vi khuẩn gây ngộ độc thực phẩm phổ biến là Salmonella và Bacillus cereus, cung cấp cơ sở khoa học quan trọng cho việc phát triển các chế phẩm sát khuẩn ứng dụng trong bảo quản nông sản và thực phẩm.