Tính chất cơ lý , màu sắc và kháng mốc của màng tinh bộtgelatinglycerol kết hợp nano đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT HĨA HỌC

TÍNH CHẤT CƠ LÝ, MÀU SẮC VÀ KHÁNG MỐC CỦA
MÀNG TINH BỘT/GELATIN/GLYCEROL KẾT HỢP
NANO ĐỒNG

GVHD: TS. NGUYỄN VINH TIẾN
SVTH: TRẦN DUY HẢI
MSSV: 15128020

SKL 0 0 7 7 8 1

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2021


0

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
--------------------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TÍNH CHẤT CƠ LÝ, MÀU SẮC VÀ
KHÁNG MỐC CỦA MÀNG
TINH BỘT/GELATIN/GLYCEROL

KẾT HỢP NANO ĐỒNG

SVTH: Trần Duy Hải
MSSV: 15128020
GVHD: TS. Nguyễn Vinh Tiến

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2021.


LỜI CẢM ƠN
Khóa luận tốt nghiệp chuyên ngành polyme với Đề tài “Tính chất cơ lý, quang học, sinh
học của màng tinh bột/gelatin/glycerol kết hợp nano đồng”. Là kết quả của q trình cố
gắng khơng ngừng nghỉ của bản thân và được sự giúp đỡ tận tình, động viên khích lệ
của thầy cô, bạn bè và người thân. Qua đây, Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến
những người đã giúp đỡ em trong thời gian vừa qua.
Em xin trân trọng gửi đến thầy Nguyễn Vinh Tiến người đã trực tiếp, tận tình hướng
dẫn cũng như cung cấp tài liệu, thông tin khoa học cần thiết cho bài luận này lời cảm ơn
chân thành và sâu sắc nhất.
Em xin đồng kính gửi lời cảm ơn tới cơ Nguyễn Thị Mỹ Lệ, chun viên phịng thí
nghiệm đã hỗ trợ chúng em rất nhiều trong lúc thực hành tại phịng thí nghiệm. Xin cảm
ơn lãnh đạo, ban giám hiện cùng toàn thể các thầy cô giáo trường, khoa, và bộ môn, đã
tạo điều kiện cho em hồn thành tốt cơng việc nghiên cứu khoa học của mình.
Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè đã ln bên cạnh, ủng hộ, động
viên.
Do giới hạn kiến thức và khả năng lý luận của bản thân cịn nhiều thiếu sót và hạn chế,
kính mong sự chỉ dẫn và đóng góp của các Thầy, Cô để bài luận văn của tôi được hồn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
TP. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 08 năm 2020
Sinh viên thực hiện

Trần Duy Hải


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan tồn bộ nội dung trình bày trong khóa luận tốt nghiệp là của riêng tơi,
tất cả tài liệu tham khảo được trích dẫn đầy đủ và chính xác. Các số liệu, kết quả nêu
trong khóa luận là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình
nghiên cứu nào trước đây. Tơi xin cam đoan các q trình thực nghiệm được thực hiện
đúng quy trình và kết quả theo đúng thực nghiệm.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 1 năm 2021
Sinh viên thực hiện

Trần Duy Hải


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

NHIỆM VỤ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Trần Duy Hải

MSSV: 15128020

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học
Chun ngành: Polyme
1. Tên khóa luận: Tính chất cơ lý, màu sắc và kháng mốc của màng

tinh

bột/gelatin/glycerol kết hợp nano đồng.
2. Nhiệm vụ của khóa luận: Điều chế dung dịch nano đồng từ gelatin, glycerol, đồng
(II) sulfate, và acid ascorbic. Tạo màng từ tinh bột sắn và dung dịch nano đồng. Khảo
sát sự ảnh hưởng của hàm lượng tinh bột và pH đến các tính chất của màng (cơ tính,
màu sắc, khả năng kháng mốc).
3. Ngày giao nhiệm vụ khóa luận: 28/09/2020
4. Ngày hồn thành khóa luận: 16/1/2021
5. Họ tên người hướng dẫn: TS. Nguyễn Vinh Tiến
6. Nội dung hướng dẫn: Toàn bộ luận văn
Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã được thơng qua bởi
Trưởng Bộ mơn Cơng nghệ Hóa học
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 16 tháng 01 năm 2021
TRƯỞNG BỘ MÔN

TS. Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

TS. Nguyễn Vinh Tiến


MỤC LỤC

DANH MỤC PHỤ LỤC ............................................................................................... iii
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT .........................................................................................iv
TÓM TẮT KHÓA LUẬN ...............................................................................................v
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................vi
TỔNG QUAN ......................................................................................1
Tổng quan về nano đồng ....................................................................................1

Nano ............................................................................................................1
Tính kháng khuẩn của nano đồng ...............................................................1
Phương pháp chế tạo nano đồng .................................................................2
Tinh bột ..............................................................................................................7
Cấu trúc của tinh bột ...................................................................................7
Thành phần hóa học của tinh bột ................................................................7
lổ rỗng và kênh của hạt tinh bột ..................................................................8
Đặc tính của tinh bột ...................................................................................9
Gelatin ..............................................................................................................11
Khái niệm gelatin ......................................................................................11
Cấu tạo gelatin...........................................................................................12
Đặc tính của gelatin ...................................................................................12
Ứng dụng ...................................................................................................13
Glycerol ............................................................................................................14
Tổng quan về Glycerol ..............................................................................14
Tính chất ....................................................................................................14
Ứng dụng ...................................................................................................15
Acid ascorbic ...................................................................................................16
Tổng quan về acid ascorbic .......................................................................16


Tên gọi và cơng thức hóa học. ..................................................................16
Tính chất chống oxi hóa của acid ascorbic ...............................................17
Đồng (II) sulfate ...............................................................................................17
Giới thiệu đồng (II) sulfate........................................................................17
Tính chất ....................................................................................................18
Ứng dụng ...................................................................................................18
THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................19
Hóa chất và thiết bị ..........................................................................................19
Hóa chất.....................................................................................................19

Thiết bị ......................................................................................................19
Phương pháp thực nghiệm ...............................................................................20
Xác định tỷ lệ thành phần hỗn hợp tạo màng............................................20
Tạo màng tinh bột .....................................................................................20
Các phương pháp phân tích. ......................................................................23
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ..............................................................30
Điều chế nano đồng .........................................................................................30
Phổ UV–vis dung dịch nano đồng ............................................................31
Các tính chất của màng tinh bột-gelatin bổ sung nano đồng ...........................32
Ảnh hưởng của tỉ lệ tinh bột:gelatin đến tính chất của màng ...................32
Ảnh hưởng của pH đến các tính chất của màng........................................41
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .......................................................................................49
Kết luận......................................................................................................................49
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................50
PHỤ LỤC ......................................................................................................................59


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Tính chất vật lý và hóa học của Glycerol . ....................................................14
Bảng 2.1 Bảng thống kê hóa chất thí nghiệm. ...............................................................19
Bảng 2.2 Khối lượng các chất trong hỗn hợp. ...............................................................20
Bảng 2.3 Khối lượng hồ tinh bột cho mỗi tỉ lệ tinh bột: gelatin cần khảo sát. .............21
Bảng 3. 1 Kết quả đo cơ tính của màng.........................................................................34
Bảng 3.2 Kết quả đo màu của màng. .............................................................................35
Bảng 3. 3 Kết quả độ ẩm, độ tan, độ trương của màng. ................................................37
Bảng 3. 4 Kết quả đo độ thấm ẩm của màng. ................................................................39
Bảng 3. 5 Kết quả đo cơ tính của màng khi tahy đổi pH. .............................................41
Bảng 3. 6 Kết quả đo màu của màngkhi thay đổi pH. ...................................................42
Bảng 3. 7 Kết quả đo độ ẩm, độ tan, độ trương của màng khi thay đổi pH. .................45
Bảng 3. 8 Kết quả đo độ thấm ẩm của màng khi thay đổi pH. ......................................46

i


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1 Cấu trúc của tinh bột.........................................................................................8
Hình 1.2 Cấu trúc cơ bản của gelatin ............................................................................12
Hình 1.3 Cấu trúc phân tử glycerol ...............................................................................14
Hình 1. 4 Cơng thức hóa học của acid ascorbic ............................................................17
Hình 1. 5 Oxi hóa acid ascorbic ...................................................................................17
Hình 2.1 Mẫu sau khi đổ được cho vào tủ sấy. .............................................................21
Hình 2.2 Sơ đồ điều chế nano đồng...............................................................................22
Hình 2.3 Sơ đồ chế tạo màng tinh bột/gelatin/CuNP ....................................................23
Hình 2.4 Kích thước màng đo tính chất cơ học .............................................................24
Hình 2.5 Mơi trường bảo quản mẫu trước khi đo cơ tính .............................................25
Hình 3.1 Dung dịch CuSO4, gelatin và glycerol. ..........................................................30
Hình 3.2 Hỗn hợp CuSO4, gelatin và glycerol khi vừa được thêm ascorbic. ................30
Hình 3.3 Dung dịch nano đồng cần điều chế ................................................................31
Hình 3.4 phổ hấp thụ quang UV – vis của dung dịch nano đồng theo thời gian ..........32
Hình 3.5 Màng bị dính sau khi sấy. ...............................................................................33
Hình 3.6 Màng bị nứt sau khi sấy. .................................................................................33
Hình 3.7 Biểu đồ ảnh hưởng của tỉ lệ tinh bột đến tính chất cơ học của màng ............34
Hình 3.8 Biểu đồ ảnh hưởng của tỉ lệ tinh bột đến màu sắc của màng .........................36
Hình 3.9 Biểu đồ ảnh hưởng của tỉ lệ tinh bột đến độ ẩm, độ tan, độ trương của màng.
.......................................................................................................................................38
Hình 3.10 Biểu đồ ảnh hưởng của tỉ lệ tinh bột đến độ thấm ẩm của màng. ................39
Hình 3.11 Nấm mốc sau 1 ngày trên những màng có tỉ lệ tinh bột khác nhau. ............40
Hình 3.12 Nấm mốc sau 4 ngày trên những màng có tỉ lệ tinh bột khác nhau .............40
Hình 3.13 Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến tính chất cơ học của màng. ........................41
Hình 3.14 Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến màu sắc của màng. ....................................44

Hình 3.15 Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến độ ẩm, độ tan, độ trương của màng. ..........45
Hình 3.16 Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến độ thấm ẩm của màng ................................46
Hình 3.17 Ảnh hưởng của pH đến sự phát triển của nấm mốc sau 1 ngày. ..................47
Hình 3.18 Ảnh hưởng của pH đến sự phát triển của nấm mốc sau 2 ngày. ..................47

ii


DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1:Kết quả đo cơ tính của màng có tỉ lệ tinh bột:gelatin khác nhau. .................59
Phụ lục 2: Kết quả đo cơ tính màng với từng giá trị pH khác nhau. .............................59
Phụ lục 3 : Bảng số liệu đo màu của màng có tỉ lệ tinh bột:gelatin khác nhau. ............59
Phụ lục 4: Bảng số liệu đo màu của màng với từng giá trị pH khác nhau. ...................60
Phụ lục 5: Số liệu khi khảo sát độ thấm ẩm của màng với mỗi tỉ lệ tinh bột:gelatin. ...60
Phụ lục 6: Số liệu khi khảo sát độ thấm ẩm của màng với mỗi giá trị pH khác nhau. ..60

iii


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮC
NPs: hạt nano
ROS: reactive oxygen species các loại oxi phản ứng
YAG: Hoạt chất là Yttrium Aluminium Garnet (YAG) cộng thêm 2-5% neodium, có
bước sóng 1060 nm thuộc phổ hồng ngoại gần.
CIE: Ủy ban chiếu sáng Quốc tế.

iv


TĨM TẮT KHĨA LUẬN

Đề tài: “Tính chất cơ lý, quang học, sinh học của màng tinh bột/gelatin/glycerol kết hợp
nano đồng” được tiến hành tại phịng thí nghiệm Hóa vơ cơ tại Trường Đại học Sư
phạm Kỹ thuật TP.HCM thời gian từ 29/09/2020 đến 17/01/2021
Trong nghiên cứu này, nano đồng được điều chế trong dung dịch gelatin/glycerol trước
khi kết hợp với hồ tinh bột để tạo màng. Các yếu tố được khảo sát trong quá trình thực
nghiệm như tỉ lệ tinh bột:gelatin, pH của dung dịch nano trước khi tạo màng, hàm lượng
nano đồng trong dung dịch nano. Các yếu tố của màng đã được khảo sát như cơ tính, sự
tương tác với nước, quang học và khả năng kháng nấm mốc.

v


LỜI MỞ ĐẦU
Lí do chọn đề tài.
Trong cuộc sống hiện đại ngày nay bao bì nilon chiếm một vai trị vô cùng quan trọng.
Tuy nhiên đi kèm với sự tiện lợi đó là một nguy cơ vơ cùng lớn mà nó mang lại. Bao bì
nilon rất khó phân hủy và gây nguy hiểm cho mơi trường. Vì vậy mà bao bì phân hủy
sinh học đã được nghiên cứu ra.
Ngồi ra vấn đề an toàn vệ sinh thực phẩm cũng là một vấn đề nhức nhối ở Việt Nam
hiện nay. Khi mà việc sử dụng hóa chất độc hại để bảo quản thực phẩm khơng cịn là
việc gì hiếm thấy. Giống như nano bạc nano đồng cũng có tính kháng khuẩn và nấm
mốc. Vì vậy việc kết hợp nano đồng vào màng phân hủy sinh học là một lựa chọn nhằm
bảo quản thực phẩm lâu hơn.
Vì thế nhằm góp một phần nhỏ vào việc nguyên cứu tìm ra hướng giải quyết cho các
vấn đề trên. Cũng là lí do của đề tài nguyên cứu này, tạo ra màng từ tinh
bột/gelatin/glycerol kèm theo tính kháng nấm mốc của đồng.
Mục tiêu nghiên cứu
Điều chế dung dịch nano đồng từ gelatin, glycerol, đồng (II) sulfate, và acid ascorbic.
Tạo màng từ tinh bột sắn và dung dịch nano. Và khảo sát sự ảnh hưởng của hàm lượng
nano đồng, tinh bột, pH đến các tính chất của màng.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học: biết được yếu tố có thể ảnh hưởng đến tính chất của màng. Qua đó
có thể thay đổi tùy vào mục đích sử dụng.
- Ý nghĩa thực tiễn: tạo ra màng phân hủy sinh họ, có thể bảo quản thực phẩm
Cấu trúc báo cáo gồm:
Mở đầu
Chương 1 Tổng quan

vi


Chương 2 Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu
Chương 3 Kết quả và bàn luận
Kết luận và kiến nghị
Ngoài ra, báo cáo còn các phần là tài liệu tham khảo và phụ lục.

vii


TỔNG QUAN
Tổng quan về nano đồng
Nano
NP là những vật chất cực nhỏ có kích thước từ 1 đến 100 nm. Chúng có thể được phân
loại thành các lớp khác nhau dựa trên thuộc tính, hình dạng hoặc kích thước của
chúng. Các nhóm khác nhau bao gồm fulleren , NP kim loại, NP gốm và NP cao phân
tử. [1].
Có hai phương thức cơ bản để chế tạo vật liệu nano là “top-down” và “bottom-up”.
“Top-down” nghĩa là chia nhỏ một hệ thống lớn để tạo ra được đơn vị kích thước nano
như phương pháp nghiền, biến dạng, ăn mòn laser... “Bottom-up” là phương thức lắp
ghép các nguyên tử, phân tử để thu được các hạt có kích thước nano gồm các phương

pháp hóa học, lắng đọng hơi hóa học, phương pháp tự lắp ghép [2].
Tính kháng khuẩn của nano đồng
Vật liệu nano cũng đã được ứng dụng làm chất kháng khuẩn để kiểm soát mầm bệnh do
vi khuẩn. Bạc đã được biết đến là một chất kháng khuẩn trong nhiều năm và được sử
dụng rộng rãi để kiểm soát vi khuẩn gây bệnh. Đồng là một kim loại khác, được báo cáo
là một chất kháng khuẩn. Các hạt nano đồng đã được báo cáo trong việc kiểm sốt hiệu
quả

bệnh

đạo

ơn

và

bệnh

đốm

lá Xanthomonas

oryzae và Xanthomonas

campestris . Mondal và Mani (2012) cũng tìm thấy hiệu quả của công thức nano đồng
đối với bệnh bạc lá do vi khuẩn ở lựu ở mức 0,2 nồng độ ppm, thấp hơn 60.000 lần so
với oxychloride đồng, phương pháp xử lý thông thường. Việc giảm lượng thuốc bảo vệ
thực vật làm giảm chi phí cho nơng dân với việc duy trì cân bằng mơi trường tốt
hơn. Paulkumar và cộng sự. (2014) phát hiện ra rằng tổng hợp hạt nano bạc dựa trên
chiết xuất tiêu đen giúp tăng cường hoạt động diệt khuẩn . Các hạt nano bạc tổng hợp

màu xanh lá cây này cho thấy hoạt tính kháng khuẩn chống lại các mầm bệnh thực
vật Citrobacter freundii và Erwinia cacticida . Tương tự như vậy, các hạt nano bạc chiết
xuất từ củ mặt trời thể hiện hoạt tính kháng khuẩn chống lại vi khuẩn gây bệnh Ralstonia
solanacearumvà Xanthomonas axonopodis ( Aravinthan và cộng sự, 2015 ). [3]

1


Hoạt tính kháng khuẩn của các hạt nano đồng kém hơn so với Ag hoặc ZnO đòi hỏi
nồng độ NP cao hơn để đạt hiệu quả tương tự. Tuy nhiên, đồng rẻ hơn các nano khác
có thể được sử dụng làm vật liệu nano để tăng hiệu quả kháng sinh. Các ion Cu2+ ở nồng
độ cao tạo ra hiệu ứng độc hại bằng cách tạo ra ROS, làm rối loạn q trình tổng hợp axit
amin và DNA. Hoạt tính của VQG Cu cũng phụ thuộc vào lồi, ví dụ: VQG Cu có hoạt
tính kháng khuẩn cao hơn đối với B.subtilis bởi vì chúng có ái lực với các amin dồi dào
và nhóm cacboxyl trên bề mặt tế bào. Các ion đồng có thể được giải phóng xen kẽ
với các sợi axit nucleic và cũng ức chế các quá trình sinh hóa khác. Các NP Cu đã được
chứng minh là có hiệu quả đối với một loạt các HAIs. Sự kết hợp giữa VQG Cu và NPs
cho thấy độc tính đối với vi khuẩn Gram-negative. [4]
Phương pháp chế tạo nano đồng
Phương pháp hóa học
Trong số các phương pháp hóa học được sử dụng để tổng hợp các hạt nano Cu, khử hóa
học được áp dụng thường xuyên nhất để điều chế các chất phân tán dạng keo, ổn định
trong dung môi hữu cơ (Sharma và cộng sự, 2009).[5]
Các thuộc tính của hạt nano có thể được kiểm sốt tùy thuộc vào về phương pháp tổng
hợp.
Khử hóa học
Các chất khử điển hình bao gồm polyols (Park và cộng sự, 2007) [6], natri borohydride
(Song và cộng sự, 2004) [7], hydrazine (Su và cộng sự, 2007) [8], axit ascorbic (Wu và
cộng sự, 2006) [9], và hypophosphite (Zhu và cộng sự, 2004) [10]. Một số phản ứng
khử hóa học có thể là tiến hành ở nhiệt độ phịng.

Năm 2008, hạt nano Cu có kích thước hạt nhỏ hơn 10 nm được tổng hợp bởi khử Cu2+
trong dung dịch (Ostaeva và cộng sự, 2008) [11].
Prucek et al, tổng hợp tinh thể nano Cu có đường kính 14 nm sử dụng khử Cu bằng natri
borohydride (Prucek và cộng sự, 2009) [12].

2


Trong một nghiên cứu khác, Chatterjee et al. đã sử dụng CuCl2 có sự hiện diện của
gelatin làm chất ổn định để tổng hợp các hạt nano Cu ổn định với kích thước 50-60 nm
(Chatterjee và cộng sự, 2012) [13].
Vi nhũ tương được đưa vào các phương pháp khử hóa học. Vi nhũ tương là đẳng hướng,
đồng nhất về mặt vĩ mô, và các dung dịch ổn định về mặt nhiệt động học có chứa ít nhất
ba thành phần, cụ thể là pha phân cực (thường là nước), pha không phân cực (thường là
dầu), và chất hoạt động bề mặt (Malik và cộng sự, 2012) [14].
Salzemann và cộng sự. đã sử dụng vi nhũ tương để tổng hợp. Hạt nano Cu có kích thước
3–13 nm (Salzemann và cộng sự, 2004) [15].
Trong 2013, các nano Cu có kích thước 70–80 nm được tổng hợp bằng cách sử dụng
phương pháp khử hóa học (Kaminski và cộng sự, 2013) [16].
Phương pháp quang hóa (Chiếu xạ)
Lị vi sóng gia nhiệt đã nhận được nhiều sự quan tâm như một phương pháp mới để tổng
hợp các hạt nano kim loại trong dung dịch. Các nhà nghiên cứu đã xác nhận thành công
ứng dụng của phương pháp này trong việc hình thành các cấu trúc nano Cu, Au, platin
(Pt), Ag, và vàng - paladi (Au - Pd). Điều kiện gia nhiệt bằng vi sóng khơng chỉ tạo điều
kiện cho việc hình thành các hạt nano hình cầu trong vịng vài phút mà cịn có các tấm
(tấm đa giác tinh thể đơn, que, dây, ống và đuôi gai). Hình thái và kích thước cấu trúc
nano có thể được kiểm sốt bằng cách thay đổi thơng số thực nghiệm, chẳng hạn như
nồng độ của tiền chất muối kim loại, polyme hoạt động bề mặt, chuỗi chiều dài của
polyme hoạt động bề mặt, dung môi và hoạt động nhiệt độ phản ứng (Mallikarjuna và
cộng sự, 2011) [17].

Năm 2003, Cu các hạt nano có kích thước khoản 15 nm được tổng hợp quang hóa bằng
cách sử dụng poly (N-vinylpyrolidone) làm chất ổn định (Zhong và cộng sự, 2000) [18].
Trong một cơng trình khác, người ta thấy rằng các yếu tố như như cường độ ánh sáng,
tính chất nhạy cảm và nồng độ chất hoạt động bề mặt polyvinyl pyrrolidone (PVP) hạt
nano bị ảnh hưởng kích thước (Giuffrida và cộng sự, 2008) [19].

3


Năm 2004, Zhu et al. tổng hợp Các hạt nano Cu sử dụng (CuSO4) làm tiền chất và natri
hypophosphite làm chất khử trong ethylene glycol dưới chiếu xạ vi sóng. Kích thước
của hạt nano Cu được điều chế bằng phương pháp này là 10 nm (Zhu và cộng sự, 2004)
[20].
Trong năm 2010, Các hạt nano Cu được tổng hợp bằng vi sóng hỗ trợ khử hóa chất trong
mơi trường nước bằng cách sử dụng chất tạo màng sinh học làm chất ổn định và axit
ascorbic làm chất khử (Chen và cộng sự, 2010) [21].
Trong một nghiên cứu khác, Blosi et al. báo cáo tổng hợp các hạt nano Cu dạng keo có
đường kính khác nhau từ 45 đến 130 nm sử dụng gia nhiệt vi sóng. Lý do chính cho việc
sử dụng lị vi sóng là phản ứng đồng nhất nhanh điều kiện trong quá trình tổng hợp
(Blosi và cộng sự, 2011) [22].
Phương pháp điện hóa (Điện phân)
Sự điện li từ lâu đã được sử dụng để khử các ion kim loại. Năm 2008, hạt nano Cu có
kích thước 40-60 nm được tổng hợp bằng CuSO4 và axit sunfuric như dung dịch điện
phân (Raja và cộng sự, 2008) [23].
Theivasanthi và Alagar đã báo cáo sự tổng hợp điện phân của các hạt nano Cu sử dụng
CuSO4 làm tiền chất; tổng hợp các hạt nano Cu được hình cầu với kích thước hạt 24 nm
(Theivasanthi và Alagar, 2011) [24].
Phân hủy nhiệt
Trong q trình này, các phản ứng hóa học xảy ra trong áp suất và lị phản ứng được
kiểm sốt nhiệt độ nơi dung môi đạt đến nhiệt độ trên nhiệt độ sơi của nó. Nếu nước

được sử dụng làm dung mơi trong phương pháp này thì nó được gọi là quá trình thủy
nhiệt (Yu, 2001; Rajamathi và Seshadri, 2002) [25].
Trong năm 2011, Baco-Carles và cộng sự. đã sử dụng phương pháp này để tổng hợp Cu
các hạt nano có kích thước 3,5–40 nm (Baco-Carles và cộng sự, 2011) [26].
Một nghiên cứu khác, các hạt nano Cu có kích thước khác nhau được tổng hợp bằng
phương pháp thủy nhiệt, sử dụng chất hoạt động bề mặt natri dodecyl benzensulfonat

4


(SDBS) để ổn định và kiểm sốt hình dạng và kích thước hạt nano (Chen và cộng sự,
2010) [27].
Phương pháp vật lý
Cắt bỏ bằng laser
Lắng đọng cắt bỏ bằng laser xung (PLD) là một phương pháp tổng hợp hấp dẫn do khả
năng tạo ra các hạt nano phân bố kích thước hẹp và mức độ tạp chất thấp (Pronko và
cộng sự, 2003) [28].
Trong hạt nano hình thành, các giai đoạn sau phải được xem xét: sự tạo mầm đồng nhất,
trong đó các nguyên tử hơi được tạo ra bởi cắt bỏ bằng laser đã được bão hòa siêu bão
hòa.
Và hạt tăng trưởng, nơi các hạt nhân quan trọng đang phát triển, bắt giữ các nguyên tử
trên bề mặt của chúng, và thực hiện chuyển đổi thành hạt (Han và cộng sự, 2002) [29].
Trình cắt bỏ bằng laser xung xảy ra trong một buồng dưới chân không và với sự hiện
diện của một số khí trơ (Raja và cộng sự, 2008) [30].
Năm 2010, các hạt nano Cu được tổng hợp bằng laser xung khử Cu mục tiêu trong nước
cất. Trung bình thu được kích thước hạt là 20–37 nm (Aye và cộng sự, 2010) [31].
Các hạt nano đồng được điều chế trong dầu dừa nguyên chất bằng tia laser kỹ thuật cắt
bỏ của Sadrolhosseini et al. Một tấm Cu ngâm trong chất lỏng được chiếu xạ bằng tia
laser Nd: YAG tại bước sóng 532 nm trong 5, 10, 20 và 30 phút. Họ nhận thấy tăng thời
gian cắt từ 5 đến 30 phút kích thước hạt đó trong chất lỏng nano giảm từ 11 xuống 4 nm

trong khi nồng độ, chiết suất và phần trăm thể tích của dung dịch nano tăng lên
(Saolhosseini và cộng sự, 2013) [32].
Saito và cộng sự báo cáo quá trình tổng hợp các hạt nano Cu ở dạng keo sử dụng tia
laser cắt bỏ trong buồng chân khơng với sự hiện diện của một khí trơ để ngăn chặn q
trình oxy hóa (Saito và Yasukawa, 2008) [33].
Sự bay hơi khí

5


Hóa hơi thường được sử dụng để chế tạo các hạt nano. Trong phương pháp này, các vật
liệu đích được hóa hơi bằng nhiệt nguồn và sau đó được cơ đặc nhanh chóng (Tavakoli
và cộng sự, 2007) [34].
Một phương pháp khác để tổng hợp các hạt nano Cu là sự bay hơi của Cu từ trạng thái
nóng chảy vào một buồng chứa đầy khí trơ, nơi kim loại khí ngưng tụ. Năm 2010, Raffi
et al báo cáo quá trình tổng hợp hạt nano Cu sử dụng khí trơ (argon) ngưng tụ. Kích
thước hạt nano trung bình là khoảng 12 nm (Raffi và cộng sự, 2010) [35].
Nổ dây
Nổ dây về cơ bản là một phương pháp tiếp cận từ trên xuống để sản xuất thuốc nano
kim loại. Một hệ thống phóng điện xung được sử dụng để cung cấp dòng điện xung công
suất cao cho một dây kim loại mỏng, dẫn đến nổ dây. Hình dạng và kích thước của các
hạt kết quả phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chẳng hạn như hình dạng và kích thước của dây,
hiệu điện thế và bản chất của xung điện. Sen và cộng sự. đã mơ tả một q trình sản xuất
của các hạt nano của Cu, Ag, sắt (Fe) và nhôm (Al) liên quan đến việc phát nổ các dây
tương ứng của chúng, được kích hoạt bởi mật độ dịng điện lớn trong dây dẫn. Vụ nổ là
được thực hiện trong môi trường đậm đặc, thường là nước hoặc rượu nơi các hạt vẫn lơ
lửng (Sen và cộng sự 2003) [36].
Mohanpuria và cộng sự. cho thấy rằng các hạt nano Cu phủ với các vật liệu hữu cơ có
thể được tổng hợp thành công bằng sự bay hơi của dây Cu trong hơi axit oleic, lớp phủ
có kích thước 10–25 nm (Mohanpuria và cộng sự, 2008) [37].

Phương pháp sinh học
Các sinh vật sống như vi khuẩn, nấm và thực vật có tiềm năng rất lớn cho việc sản xuất
các hạt nano kim loại. Vi sinh vật gần đây đã được khám phá như một tiềm năng sinh
học để tổng hợp các hạt nano kim loại như như cadmium sulfide (CdS), Au, Cu và Ag
(Ahmad và cộng sự, 2003) [38]. Mặt khác, các nhà nghiên cứu đã chuyển sang tổng
hợp sinh học vì kích thước hạt nano phân phối tốt (Salata, 2004) [39].
Vi khuẩn

6


Varshney và cộng sự. đã sử dụng Pseudomonas stutzeri để tổng hợp Cu các hạt nano có
hình cầu và trong phạm vi 8–15 nm (Varshney và cộng sự, 2010) [40].
Năm 2011, Ramanathan và cộng sự. Đã báo cáo việc sử dụng một phương pháp sinh
học để tổng hợp Hạt nano Cu sử dụng Morganella spp. Dưới điều kiện nước sinh lý, các
hạt do đó được tổng hợp là đa phân tán từ 3 đến 10 nm (Ramanathan và cộng sự, 2011)
[41].
Trong một nghiên cứu khác, Varshney và cộng sự. cũng được báo cáo việc sử dụng
Pseudomonas stutzeri để tổng hợp các hạt nano Cu hình khối có kích thước 50–150 nm
từ nước thải sinh ra bằng phương pháp mạ điện (Varshney và cộng sự, 2012) [42].
Nấm
Rất ít, nếu có, tồn tại báo cáo về tổng hợp qua trung gian nấm các hạt nano kim loại.
Tuy nhiên, năm 2012 hạt nano Cu được tổng hợp và ổn định bằng cách sử dụng
Penicillium aurantiogriseum, Penicillium citrinum, và Penicillium waksmanii cách ly
với đất. Một mối quan hệ trực tiếp đã được tìm thấy giữa pH, nồng độ muối, độ phân
tán đơn và kích thước hạt (Honary và cộng sự, 2012) [43].
Trong một báo cáo khác, các hạt nano Cu được tổng hợp bởi Aspergillus spp. (Pavani
và cộng sự, 2013) [44].
Tinh bột
Cấu trúc của tinh bột

Thành phần hóa học của tinh bột
Tinh bột là polysaccharide dự trữ chính của thực vật [45] và được phân đoạn thành hai
loại polyme amylose và amylopectin. Nhìn chung, tinh bột bình thường chứa khoảng
20–30% amylose và 70–80% amylopectin.
Amylose và amylopectin là những glucan khác nhau về cấu trúc và trọng lượng phân tử
. Amylose là một polyme có trọng lượng phân tử thấp (1,03–4,89 x 105), bao gồm các
chuỗi thẳng liên kết bởi các liên kết α-1,4 glycoside và hoạt động về cơ bản như một
phân tử không phân nhánh. Amylopectin có trọng lượng phân tử cao hơn (7,08–9,88 x

7


107) và cấu trúc dạng cụm phân nhánh nhiều [47]. Amylopectin bao gồm các chuỗi phân
nhánh cao được hình thành bởi α-1,6 liên kết với các đơn vị glucans tuyến tính, tự chúng
tạo thành một cấu trúc có tổ chức [48].

Hình 1.1 Cấu trúc của tinh bột.
Trong đó
a) amylose dạng xoắn
b) cấu trúc amylopectin
c) bộ ba thay thế [49].
d) Đơn vị glucozơ về cấu trúc của cả polyme và
e) Liên kết glucosidic α-1,4 của mạch thẳng và α-1,6 của liên kết nhánh.
lỗ rỗng và kênh của hạt tinh bột
Các kênh được tìm thấy trong hạt tinh bột được hình thành bởi các đầu không khử của
amylose và amylopectin hướng về trung tâm của hạt. Những lỗ rỗng này kết nối khoang
trung tâm của hạt tinh bột với môi trường bên ngồi của nó. Các kênh trong hạt tinh bột

8

có thể có từ những giai đoạn phát triển rất sớm của hạt và chúng có thể khác nhau về
kích thước giữa các hạt tạo thành tinh bột [50].
Đặc tính của tinh bột
Protein trong tinh bột
Cấu trúc thành phần của bề mặt tinh bột đóng một vai trị quan trọng trong độ cứng của
nội nhũ. Sự hiện diện của các protein được gọi là friabilin liên quan trực tiếp đến kết cấu
của hạt ngũ cốc [51]. Những protein này có trọng lượng phân tử khoảng 15 kDa và có
trong nội nhũ mềm ở hai dạng đồng phân của chúng, puroindoline-A (pin-a) và
puroindoline-B (pin-b) [52]. Trong nội nhũ cứng khơng có các protein này.Tương tự,
khi một puroindoline bị đột biến hoặc vắng mặt có thể dẫn đến kiểu hình kết cấu
cứng. Do đó, sự khác biệt về độ cứng của nội nhũ phụ thuộc vào độ tương tác giữa
protein và hạt tinh bột [53].
Sức trương nở và độ nhớt của tinh bột
Hạt tinh bột là một hợp chất không tan trong nước, có thể ngậm nước ở nhiệt độ cao. Do
đó, các hạt tinh bột ngậm nước và phồng lên, kéo theo sự rối loạn nhiệt của cấu trúc tinh
thể (Moita và cộng sự, 2008 ). Sự khác biệt về sức trương nở là do sự thay đổi trong tổ
chức cấu trúc và đặc điểm của các hạt tinh bột thu được từ các nguồn thực vật hoặc cây
trồng khác nhau (Singh và cộng sự, 2010). Cấu trúc xoắn kép của amylose và chuỗi bên
của amylopectin được ổn định bởi các liên kết hydro. Khi các hạt tinh bột bị ngậm nước
và chịu nhiệt độ cao, các liên kết hydro bị phá vỡ và thay thế bằng nước. Về vấn đề này,
khả năng ngậm nước và trương nở của hạt tinh bột phụ thuộc vào khả năng giữ nước
của các phân tử tinh bột thông qua liên kết hydro, bị ảnh hưởng bởi hàm lượng amyloza,
các chuỗi bên của, sự hiện diện của phospholipid ,kích thước hạt và sự hiện diện của các
lỗ và kênh. Khả năng ngậm nước và trương nở cho phép thay đổi độ nhớt của tinh bột.
Các đặc điểm hóa lý của tinh bột liên quan đến khả năng hồ hóa của nó
Q trình hồ hóa của các hạt tinh bột bao gồm q trình hydrat hóa và trương nở ở nhiệt
độ cao, kéo theo sự rối loạn nhiệt của cấu trúc tinh thể và mất tính lưỡng chiết [54]. Q
trình hồ hóa bắt đầu từ hilum của hạt. Người ta tin rằng điều này là do khu vực trung
tâm của hạt xung quanh hilum là khu vực ít tổ chức nhất [55].

9


Khả năng hồ hóa tinh bột và thời gian cần thiết để đạt được trạng thái hồ hóa phụ thuộc
vào các yếu tố đặc trưng nhất định của nguồn thực vật, hàm lượng amylose của nó, cũng
như loại hạt chiếm ưu thế trong tinh bột [56].
Các hạt tinh bột lớn hơn địi hỏi nhiều thời gian hơn để hồ hóa và đạt nhiệt độ hồ hóa
cao hơn so với các hạt nhỏ hơn.
Thời gian hồ hóa thấp hơn đối với tinh bột có hàm lượng amylopectin cao hơn và các
nhánh ngắn hơn, tuy nhiên, khơng có mối tương quan chắc chắn với tỷ lệ amyloseamylopectin, vì thời gian hồ hóa bị ảnh hưởng bởi kích thước của hạt tinh bột [57].
Khi q trình hồ hóa hồn thành, các yếu tố ảnh hưởng phổ biến nhất đến cấu trúc gel
là số lượng amylose và tỷ lệ các chuỗi amylopectin bên [58]. Sau khi làm nguội tinh bột
bình thường tạo ra gel cứng trong khi tinh bột amylose thấp tạo ra gel mềm [59].
Cấu hình phân tử chuỗi amylopectin ảnh hưởng đến độ trong của bột nhão. Bột nhão có
độ trong cao được chế tạo từ tinh bột chứa các amylose có trọng lượng phân tử cao vì
chúng khó liên kết hơn và tạo ra sự tương tác tốt tạo ra một hỗn hợp trong suốt. Ngược
lại, amyloza có trọng lượng phân tử thấp tạo điều kiện cho sự tương tác phân tử giữa các
chuỗi ngắn góp phần làm giảm tỷ lệ truyền qua [60].
Đặc điểm hóa lý của hạt tinh bột liên quan đến q trình thối hóa ngược của
chúng
Q trình thối hóa tinh bột xảy ra sau khi hồ hóa. Quá trình này bao gồm quá trình kết
tinh lại amylopectin của các hạt tinh bột đã hồ hóa [61] chuyển từ trạng thái ban đầu vơ
định hình hoặc khơng có trật tự sang trạng thái tinh thể và có trật tự hơn. Tất cả điều đó
được phản ánh trong xu hướng bột nhão tinh bột đặc lại và trở thành gel cứng [61].
Q trình thối hóa tinh bột xảy ra sau khi hồ hóa. Q trình này bao gồm q trình kết
tinh lại amylopectin của các hạt tinh bột đã hồ hóa. Chuyển từ trạng thái ban đầu vơ định
hình hoặc khơng có trật tự sang trạng thái tinh thể và có trật tự hơn. Tất cả điều đó được
phản ánh trong xu hướng bột nhão tinh bột đặc lại và trở thành gel cứng [62].

10


Hàm lượng amylose và phức hợp amylose-lipid là hai trong số các yếu tố hạn chế sự
phân hủy ngược của tinh bột . Tinh bột có số lượng amylose cao hơn và trọng lượng
phân tử thấp hơn sẽ bị thoái hóa ngược cao hơn.[63]
Mối quan hệ giữa thành phần và tính chất lý hóa của tinh bột với đặc điểm màng của
chúng . Kích thước hạt tinh bột cũng ảnh hưởng đến sự phân hủy ngược vì những hạt
lớn hơn thì ổn định nhất. Do đó, các hạt tinh bột nhỏ hơn là dễ bị thối hóa ngược hơn
[64].
Gelatin
Khái niện gelatin
Gelatin là một protein trọng lượng phân tử cao tự nhiên do quá trình thủy
phân của collagen, được chiết xuất từ da và xương động vật, đặc biệt là bị
Nó được sử dụng như một thành phần trong việc tăng độ nhớt của hệ thống nước và tạo
thành gel nước. Gelatin được ứng dụng rộng rãi trong ngành dược phẩm và thực phẩm.
Nó có nhiều chức năng khác nhau trong mỗi ngành công nghiệp thực phẩm như tạo độ
dai, cảm giác thơm miệng dạng kem, tạo kết cấu, tạo nhũ và liên kết với nước.[65]
Gelatin có nguồn gốc từ xử lí acid (gelatin loại A) hoặc thủy phân kiềm (gelatin loại B)
của collagen tự nhiên được tìm thấy trong collagen động vật từ da, sụn, xương và gân. Bề
mặt của gelatin tích điện âm ở pH cao (pH 9) và tích điện dương ở pH thấp (pH 5). Điểm
đẳng điện của gelatin A nằm trong vùng pH 9, trong khi đó là khoảng pH 5 đối với
gelatin loại B. Gelatin được báo cáo là chứa 18 axit amin liên kết với nhau theo thứ tự
một phần. Glycine là một trong ba axit amin chủ yếu trong phân tử gelatin có tác dụng
điều chỉnh độ kết dính của tế bào [66].

11