Đặt vấn đề Rudi lính đen tên khoa học là Hermetia illucens, âu trùng của nó là nguồn nguyên liệu được nghiên cứu và ứng dụng trong việc xử lý chất thải hữu cơ, sản xuất các sản phẩm có giá trị cao như protein, đầu, phân bón hữu cơ. Trong những năm gần việc nuôi ruôi lính đen nhận được sự quan tâm và mở rộng của các doanh nghiệp và hộ gia đình. Vỏ nhộng là vật liệu được thải ra, trong quá trình sản xuất âu trùng ruồi lính đen, nó là nguồn vật liệu rất phù hợp đề sản xuất ra Chitosan. Xu thế hiện nay các nhà khoa học trên thế giới đang nghiên cứu các chất có hoạt tinh sinh học có nguồn gốc tự nhiên và từ đó cải biến dé tạo ra các chất có hoạt tính được nâng cao, một trong những trường hợp đó là Chitosan, một hợp chất deacetyl hóa từ chitin, một polymer tự nhiên được tạo thành từ các đơn phân N-acetyl glucosamine, hiện diện trong vỏ của các loài giáp xác, côn trùng và trong vách của tế bào nam.
Chitosan được sử dụng làm nguyên liệu sinh hóa bởi những hoạt tính kháng khuẩn, giảm cholesterol, giảm huyết áp, kháng viêm, khang oxi hóa. Ngoài ra, Chitosan là nguyên liệu rẻ tiền, dé phân hủy sinh học và tan trong một số acid hữu cơ với pH nhỏ hon 6.5 như acid formic, acetic, tartaric, citric. Gan đây, hướng nghiên cứu sử dung hat Nanochitosan thay thế Chitosan được quan tâm nhằm tăng cường và mở rộng hơn nữa tiềm năng ứng dụng của hợp chất này cho các mục đích công nghệ sinh học và hóa học. Do có kích thước siêu nhỏ nên hạt nanoChitosan dé dang đi qua màng tế bao, ảnh hưởng đến các quá trình sinh hóa của vi sinh vật và ức chế khả năng phát triển của vi sinh vật.
Dé tạo hạt Nanochitosan trên vật liệu cơ ban Chitosan, đề tai đã thực hiện chế tạo bằng phương pháp tạo gel ion với tác nhân tạo liên kết ngang là sodium tripolyphophate (TPP). So với những chat tạo liên kết ngang hóa học như glutaraldehyde; glyoxal; 2,2- dimethoxy phenylacetophenone.thi TPP là chất không có độc tính, ngoài ra nó còn là một muối khá dé tan, kích thước nhỏ. Từ những tinh chất đó, TPP được chọn làm tác nhân liên kết ngang trong tạo hạt đạng nano. Hiện nay, đã có nhiều nghiên cứu tạo hạt Nanochitosan bằng phương pháp tạo gel ion với nhiêu kêt quả được ghi nhận.
Tuy nhiên, chưa có nhiêu công trình nghiên cứu tông hợp quá trình tối ưu hóa dé tạo hạt Nanochitosan bằng phương pháp tạo gel ion.2 Muc tiéu nghién ciru Mục dich của nghiên cứu nay là tìm ra điều kiện tối ưu để chế tạo hạt Nanochitosan từ Chitosan RLĐ bên cạnh đó đánh giá tính kháng khuan và các tính chat hóa ly của hat NanoChitosan được tao từ RLĐ dé tạo tiền dé cho các nghiên cứu chuyên sâu hơn.3 Nội dung thực hiện - Khảo sát điều kiện tối ưu hóa tạo hạt Nanochitosan bằng phương pháp tao gel lon. - _ Xác định hình dáng hạt Nano bằng kính hiển vi điện tử quét FE-SEM; phân bố của viên bao bằng phương pháp tán xạ ánh sáng động DLS. - _ Thử nghiệm hoạt tính kháng khuẩn của hạt Nanochitosan. Chương 2 TỎNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Khái niệm Chitosan (CS) là một dẫn xuất phổ biến của chitin được tạo ra bởi phản ứng deacetyl hóa.
Do đặc tính sinh hoc và hóa học đặc biệt của nó, Chitosan đã thu hút sự chú ý rộng rãi đến các dự án nghiên cứu trên toàn thế giới và có thé được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp và các ứng dụng y sinh, từ phân phối thuốc và mỹ phẩm đến chế biến thực phẩm và nông nghiệp. Chitosan là một polysaccharide an toàn, tương thích sinh học và có khả năng phân hủy sinh hoc. Chitosan là một chất đồng trùng hợp tuyến tính của B(1 — 4) với các đơn vị N-acetyl glucosamine và glucosamine được phân bố ngẫu nhiên. CHạ CH Hi ox NH OH fe) HO ox" NH a ~“ -0 fe) Ton 6 fe) Chitin OH ð <M OH CH; | Deacetylation CH; o< NHạT “_— HO ps F HO Pe) oO” Chitosan „0 a ° HO lộ) OH NH3 OH Hình 2.
Cong thức hóa học của chitin va Chitosan. Chitin là loại polysaccharide phổ biến thứ hai trên trái đất sau cellulose. Chitin từ các động vật không xương sống ở biển như cua, nhuyễn thé, tôm hùm,. và nam đã được phân lập ở quy mô thương mại.
Các báo cáo gần đây trong tài liệu mở nhân mạnh côn trùng là nguồn cung cấp chitin hữu hiệu. Côn trùng chiếm 95% thế giới động vật và do đó có thé là nguồn cung cấp chitin rất hứa hẹn (Liu và cộng sự, 2012). Được biết, chitin chiếm tới 50% bộ xương ngoài của côn trùng. Công nghệ mới trong nuôi Ruồi lính đen (Hermetia illucens) ngày càng trở nên phổ biến trên toàn thế giới (Khayrova cộng sự, 2019).
Hầu hết Chitosan thương mại đều có mức độ khử trung bình khoảng 70% - 90% (Rodrigues và cộng sự, 2020).2 Đặc tính của Chitosan Chitosan có những tính chất cơ bản sau. Chitosan không hoà tan trong nước và dung dich kiềm. Chitosan là một polysaccharide cơ bản có pKa khoảng 6,5 nên chỉ hòa tan trong điều kiện axit loãng tạo nhanh một dung dịch keo có độ nhớt cao. * Chitosan tác dụng với lod trong môi trường HaSO¿ cho phản ứng lên mau tim.
Day là phản ứng dùng trong phân tích định tinh Chitosan. » Chitosan là một polymer mang điện tích dương nên được xem là một polycationic (pH < 6,5), có khả năng bám dính trên bề mặt có điện tích âm như protein, aminopolysaccharide (alginate), acid béo và phospholipid nhờ sự có mặt của nhóm amino (-NH¿). Chính tính chất này giúp cho Chitosan thé hiện được khả năng kháng nam, kháng khuẩn cao của mình khi liên kết với phan mang điện tích âm trên thành thé bao vi sinh vật. * Chitosan có tính chất cơ học tốt, không độc, dễ tạo màng, có thể tự phân huỷ sinh học.3 Chitosan từ vỏ nhộng RLD Chitosan từ RLĐ có các đặc tính của CS thông thường.
Ngoài ra, nó còn có một vài đặc điểm khác như cau trúc bề mặt của CS từ RLĐ có hình thái bề mặt nhan với cấu trúc không xốp và các đơn vị vi sợi lục giác lặp lại được tổ chức tốt giống như tô ong. Cấu trúc tinh thé của CS từ RLD có giá trị chỉ số tinh thé thấp hơn CS ở lớp biéu bì ấu trùng bọ cánh cứng và nhộng tằm exuvia (Lin và cộng sự, 2021). Giá trị chỉ số tinh thé của Chitosan có cau trúc tinh thé thấp hơn sẽ ưu việt hơn khi sử dụng trong xử ly nước thải dé loại bỏ các chất 6 nhiễm như ion kim loại nặng và thuốc nhuộm.4 Ung dụng của Chitosan Chitosan, có nguồn gốc tự nhiên và không độc hại, được ưa chuộng ngày càng nhiều trong các ứng đụng bảo vệ và chăm sóc sản phẩm nông nghiệp. Trong lĩnh vực y tế, Chitosan có nhiều ứng dụng quan trọng như chất kháng khuẩn, lớp vỏ cho thuốc giải phóng có kiểm soát, cố định enzyme, và giảm cholesterol trong mau.
Trong công nghiệp thực phẩm, tính kháng nắm và kháng khuẩn của Chitosan giúp giảm lượng chất bảo quản trong thực phẩm tổng hợp. Dẫn xuất N,O- carboxymethylated Chitosan, có khả năng hòa tan trong nước, cũng được phát hiện có 4 hoạt tính kháng nam. Chitosan không chi được sử dụng bên trong mà còn trở thành thành phần chính của màng bọc thực phẩm hoặc lớp phủ thực phẩm, tăng cường khả năng kháng khuẩn và kháng nam. Trong lĩnh vực công nghiệp giấy, Chitosan đóng vai trò quan trọng trong việc tăng độ bền mà không làm giảm độ sáng của giấy và cải thiện tính chất chống điện từ của giấy ảnh, giải quyết vấn đề ảnh hưởng của điện từ đối với chất lượng hình ảnh.
Trong mỹ phẩm, Chitosan được ứng dụng làm chat tay trang do tính an toàn và không độc hại, cũng như khả năng làm nhớt axit hữu cơ khi tiếp xúc, giúp dé dàng loại bỏ chúng khỏi bề mặt. Trong lĩnh vực nông nghiệp, Chitosan được sử dụng làm lớp phủ bảo vệ hat, phân bón giải phóng chậm, đồng thời cải thiện khả năng nảy mầm và độ âm đất, giảm nguy cơ nhiễm nam và bệnh cho cây trồng, từ đó tăng sản lượng cây trồng (Triunfo và cộng sự, 2022). Trong xử lý nước thải, Chitosan được ứng dụng rộng rãi như một chất hấp phụ cho các chat ô nhiễm trong nước thải. Chitosan, với phần điện tích dương trong nước từ các nhóm chức -NH, có khả năng phá vỡ các phan tử thực phẩm, bao gồm hệ keo huyền phù mang điện tích âm dựa trên protein và chất rắn lơ lửng, mà có thể được đông tụ bằng Chitosan.
Điều này tạo ra khả năng thu gom và sử dụng Chitosan như một nguồn protein cho thức ăn chăn nuôi. Ngoài ra, Chitosan còn có khả năng loại bỏ thuốc nhuộm anion khỏi nước thải từ quá trình dệt nhuộm ở pH acid thông qua việc tạo phức giữa proton amine và các anion trong thuốc nhuộm.2 Sodium Tripolyphosphate Sodium tripolyphosphate (TPP), là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học NasP3Ono, là muối natri của penta-anion polyphosphate, được sử dụng phổ biến trong nhiều loại sản phẩm tây rửa, thực phẩm, thức ăn chăn nuôi, quy trình làm sạch công nghiệp và công nghiệp gốm sứ (Gurses và cộng sự, 2018). LL Je ` lào O Hinh 2. Công thức hóa hoc Sodium Tripolyphosphate.
Sodium tripolyphosphate được sản xuất bằng cách đun nóng hỗn hợp cân bằng hóa học của dinatri photphat (NazHPO¿) và natri photphat (NaHzPO¿) trong các điều kiện được kiểm soát cần thận (Greenwood và Earnshaw, 2001). 2Na›HPO + NaH›POa — NasP3O10 + 2H20 Từ năm 1947 cho đến cuối những năm 1980, TPP hầu như chỉ được sử dụng làm chất tạo phức (chất tạo phức) trong chất tây rửa vì tính đa chức năng của nó trong quá trình giặt và làm sạch. TPP mang lại nhiều lợi ích, chẳng hạn như cô lập nước cứng cho phép các chất hoạt động bề mặt hoạt động hiệu quả, đệm pH, nhũ hóa đất và ngăn ngừa sự lắng đọng (Gurses vả cộng sự, 2018).3 Phương pháp tạo hạt Nanochitosan 2.4 Giới thiệu về hat Nanochitosan Hạt Nanochitosan( nanocapsule) (viên bao nano) là một hệ thống bao gồm lõi dau hoặc lõi nước được bao quanh bởi mang polymer mỏng, có thé được điều chế bang cả phương pháp trùng hợp và tông hợp bằng các polyme được tạo hình sẵn (Couvreur và cộng sự, 2002). Một trong những đặc điểm cơ bản của viên bao có kích thước nano là kích thước, thường được lấy là khoảng 5 và 10 nm với giới hạn kích thước khoảng 1000 nm, mặc dù phạm vi thường thu được là 100 và 500nm (Mora-Huertas cộng sự, 2010).
Cau tạo của viên bao nano được thé hiện trong hình 2. Cấu tạo của viên bao Chitosan có kích thước nano.