Đồ án tốt nghiệp lên MEN rượu bưởi

Chương 1: Mở đầu
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LÊN MEN RƯỢU BƯỞI
Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC
Mã số ngành: 111
GVGD : T.S NGUYỄN THÚY HƯƠNG
SVTH : NGUYỄN THỊ BÉ
Thành Phố Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2009
-1-
Chương 1: Mở đầu
1. Đầu đề Đồ án tốt nghiệp
Lên men rượu bưởi
2. Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
- Khảo sát nguyên liệu bưởi.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu.
- Tối ưu quá trình lên men rượu.
- Bước đầu đánh giá đánh giá sơ bộ chất lượng sản phẩm.
3. Ngày giao đồ án tốt nghiệp: 01/04/2009
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 24/06/2009
5. Họ tên người hướng dẫn Phần hướng dẫn
1/ …T.S Nguyễn Thúy Hương
…………………………………………
2/ ……………………………………
…………………………………………
Nội dung và yêu cầu LVTN đã được thông qua Bộ môn.
Ngày tháng năm 20
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

-2-
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC KTCN TPHCM
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO – HẠNH PHÚC

KHOA : MT và CNSH
BỘ MÔN: CNSH
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHÚ Ý: SV phải dán tờ này vào trang thứ nhất của bản thuyết minh
HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN THỊ BÉ MSSV: 105111005
NGÀNH : CÔNG NGHỆ SINH HỌC LỚP: 05DSH
PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN
Người duyệt (chấm sơ bộ): ………………………
Đơn vị:……………………………………………
Ngày bảo vệ:………………………………………
Điểm tổng kết:……………………………………
Nơi lưu trữ Đồ án tốt nghiệp: ……………………
Chương 1: Mở đầu
LỜI MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, ngành công nghệ sinh học nói
chung và công nghệ lên men nói riêng cũng không ngừng phát triển và ngày càng
chiếm vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực đời sống, kinh tế, xã hội. Theo đó, kỹ
thuật sản xuất rượu vang cũng có những bước phát triển mới: chất lượng ngày càng
tốt, số lượng ngày càng nhiều, mẫu mã ngày càng đẹp, giá cả vừa phải phù hợp với
nhu cầu của số đông người tiêu dùng hiện nay.
Rượu vang là một loại sản phẩm thu được bằng con đường lên men rượu etylic
từ dịch quả bởi nấm men, không qua chưng cất. Rượu vang là một sản phẩm có độ
cồn thấp, có hương vị, màu sắc hài hòa đặc trưng. Loại quả đầu tiên được sử dụng để
sản xuất rượu vang là quả nho. Ngày nay với công nghệ phát triển, để đáp ứng nhu

cầu tiêu thụ và đa dạng hóa sản phẩm, các nước trên thế giới đã sử dụng nhiều loại
trái cây khác như: dâu, cam, bưởi, mận, dứa, mít… để sản xuất rượu vang.
Trong số các loại trái cây đó, bưởi là loại trái cây được rất nhiều người ưu thích
bởi một số lợi ích như: làm giảm cholesterol trong máu, chống cao huyết áp, ngăn
ngừa ung thư…Mặc khác, ngoài tép bưởi người ta còn sử dụng lá bưởi, hoa bưởi, cùi
bưởi, hạt bưởi,… thậm chí là vỏ xanh trong chế biến thực phẩm hay chữa bệnh. Ở
nước ta có rất nhiều loại bưởi với sản lượng dồi dào trong đó nổi tiếng có bưởi Năm
Roi, bưởi da xanh, bưởi Đoan Hùng, bưởi Phúc Trạch, bưởi Biên Hòa…Chính vì
vậy, đề tài “Lên men rượu bưởi” được thực hiện nhằm mục đích góp phần đa dạng
hóa các sản phẩm rượu trái cây.
-3-
Chương 1: Mở đầu
LỜI CẢM ƠN
Để có được thành quả ngày hôm nay, trước tiên, con xin cảm ơn ba mẹ và gia
đình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để con có thể yên tâm học tập, và hoàn thành tốt
luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn
Tất cả quý thầy cô của trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ nói chung và
khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học nói riêng đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ
tôi hoàn thành các năm học một các tốt đẹp.
Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Tiến sĩ Nguyễn Thúy Hương,
cô đã đưa tôi đến với đề tài, tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
thực hiện.
Cuối cùng xin kính chúc quý thầy cô thật nhiều sức khỏe.
Xin chân thành cảm ơn!
Tp.HCM,
tháng 6 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Bé
-4-

Chương 1: Mở đầu
MỤC LỤC
Đề mục Trang
Chương 1: MỞ ĐẦU 1
Chương 2:TỔNG QUAN 2
2.1 Nguyên liệu sản xuất rượu bưởi 2
2.1.1 Nguồn gốc bưởi 2
2.1.2 Phân loại 4
2.1.3 Đặc điểm thực vật và hình thái cây có múi - bưởi 11
2.1.4 Thu hoạch và bảo quản 12
2.1.5 Thành phần hóa học của quả bưởi 13
2.1.6 Một số lợi ích từ bưởi 15
2.1.7 Tình hình về sản lượng bưởi ở Việt Nam 17
2.1.8 Một số sản phẩm từ bưởi 17
2.2 Cơ sở khoa học và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lẹn men rượu 18
2.2.1 Cơ sở khoa học của quá trình lên men rượu 18
2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men rượu 20
2.3 Tổng quan về rượu vang quả 24
2.3.1 Đặc điểm chung của rượu vang quả 24
2.3.2 Thành phần và giá trị của rượu vang quả 24
Chương 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 28
3.1 Nguyên liệu 28
3.2 Chủng vi sinh vật 28
3.3 Hóa chất và thiết bị 28
3.4 Bố trí thí nghiệm 29
3.4.1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu 29
3.4.2 Nội dung nghiên cứu 30
3.4.2.1 Khảo sát thành phần bưởi Năm Roi 30
3.4.2.2 Thí nghiệm khảo sát đặc điểm của Saccharomyces ceverisae F28
30

3.4.2.3 Các thí nghiệm tối ưu môi trường lên men 30
-5-
Chương 1: Mở đầu
3.4.2.4 Lên men tối ưu 35
3.5 Các phương pháp nghiên cứu 36
3.5.1 Phương pháp vi sinh 36
3.5.2 Phương pháp hóa sinh 37
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 42
4.1 Kết quả khảo sát một số đặc điểm sinh học của giống Saccharomyces cerevisae
F28 42
4.2 Kết quả khảo sát nguyên liệu 43
4.3 Kết quả quá trình lên men rượu 43
4.3.1 Thí nghiệm khảo sát độ pha loãng của dịch bưởi trước khi lên men rượu
43
4.3.2 Thí nghiệm khảo sát thời gian lên men chính rượu bưởi 44
4.3.3 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của pH ban đầu đến khả năng lên men
của dịch bưởi 46
4.3.4 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng chất khô đến khả năng lên
men 48
4.3.5 Thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của tỷ lệ giống đến khả năng lên men
rượu 50
4.4 Thí nghiệm lên men tối ưu 52
4.5 Kết quả phân tích chỉ tiêu sản phẩm rượu bưởi 52
Chương 5 :KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54
5.1 Kết luận 54
5.2 Kiến nghị 55
Tài liệu tham khảo I
Phụ lục III
-6-
Chương 1: Mở đầu

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng Trang
Bảng 2.1 : Hàm lượng pectin ở các thành phần khác nhau của bưởi 14
Bảng 2.2 : Thành phần hóa học trong 100g bưởi ăn được 14
Bảng 2.3 : Sự thay đổi gluxit, vitamin theo giống bưởi và nơi trồng 15
Bảng 2.4 : Ảnh hưởng của độ rượu đến hoạt động của nấm men 22
Bảng 2.5: Ảnh hưởng của nồng độ SO
2
đến thời giai lên men 23
Bảng 3.1: Bảng điểm đánh giá các chỉ tiêu của sản phẩm rượu bưởi 40
Bảng 4.9: Hệ số trọng lượng của các chỉ tiêu 41
Bảng 4.1: Kết quả xác định một số chỉ tiêu của bưởi Năm Roi tại phòng thí nghiệm
43
Bảng 4.2: Ảnh hưởng của độ pha loãng của dịch bưởi đến quá trình lên men rượu 44
Bảng 4.3: Biến động của quá trình lên men theo thời gian (ngày) 45
Bảng 4.4: Biến động của quá trình lên men theo các giá trị pH 47
Bảng 4.5: Biến động của quá trình lên men theo hàm lượng chất khô 49
Bảng 4.6: Biến động của quá trình lên men theo các tỷ lệ giống khảo sát 51
Bảng 4.7: Kết quả của quá trình lên men tối ưu 52
-7-
Chương 1: Mở đầu
DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ
Trang
Hình 2.1: Bưởi chùm 3
Hình 2.2: Bưởi Năm Roi 4
Hình 2.3: Bưởi Phúc Trạch 6
Hình 2.4: Bưởi da xanh 7
Hình 2.5: Bưởi Diễn 7
Hình 2.6: Bưởi Thanh Trà 8
Hình 2.7: Bưởi Đoan Hùng 8

Hình 2.8: Bưởi Tân Triều Biên Hòa 9
Hình 2.9: Bưởi lông cổ cò 10
Hình 2.10: Rượu bưởi 17
Hình 2.11: Mứt bưởi 17
Hình 2.12: Chè bưởi 18
Hình 2.13: Nước ép bưởi 18
Hình 3.1: Bưởi Năm Roi 28
Hình 4.1: Tế bào nấm men quan sát dưới kính hiển vi 42
Hình 4.2: Khuẩn lạc của Saccharomyces cerevisae F28 42
Biểu đồ 4.1: Mối quan hệ của
0
Bx, độ rượu theo thời gian 46
Biểu đồ 4.2: Mối quan hệ của
0
Bx, độ rượu theo các giá trị pH khảo sát 48
Biểu đồ 4.3: Mối quan hệ của
0
Bx, độ rượu theo các giá trị
0
Bx khảo sát 50
Biểu đồ 4.4: Mối quan hệ của
0
Bx, độ rượu theo các tỷ lệ giống khảo sát 51
-8-
Chương 1: Mở đầu
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ DENDRIMER
1.1. GIỚI THỆU
Hóa học polymer và kỹ thuật sản xuất chúng đã có từ lâu đời trên nền tảng
chính là sản xuất ra polymer mạch thẳng và nhánh, chúng đã thể hiện vai trò là vật
liệu quan trọng trong sản xuất và đời sống. Phân tử polymer có kích thước lớn, cấu

tạo mạch thẳng chỉ chứa một vài nhánh nhỏ hơn hoặc có thể là nhánh lớn được xắp
xếp một cách ngẫu nhiên.
Trong hai thập niên qua người ta nghiên cứu và tìm thấy một loại vật liệu
polymer mới có những tính chất khác biệt so với các polymer cao phân tử mạch
nhánh và thẳng thông thường. Một trong những phát hiện đó là dendrimer. Và đây
được coi là một thành công trong lĩnh vực vật liệu polymer.
Hình 1.1: Lịch sử hình thành và phát triển Polymer [21]
1.2. LỊCH SỬ TỔNG HỢP DENDRIMER [7]
1.2.1. Lịch sử tổng hợp dendrimer trên thế giới
Phát minh ra dendrimer tìm thấy sớm nhất là vào năm 1980, Donald A
Tomalia và cộng sự, giám đốc trung tâm Công nghệ sinh học nano trường Đại học
Michigan đã tổng hợp ra polyamidoamin (PAMAM) dendrimer. Nó là những
polymer đa nhánh, từ tâm (core) ở giữa người ta phát triển các nhánh dần ra bên
ngoài. PAMAM được tổng hợp từ ethylenediamine, methylacrylate.
-9-
Chương 1: Mở đầu
Sau 5 năm 1985, George R. Newkon, chuyên gia hoá học và trung tâm ở
trường Đại Học South Floride đã xuất bản bài báo về dendrimer. Ông tổng hợp
dendrimer từ polyamidoalcol có cấu trúc mixen gọi là “sự phân nhánh” bởi vì phân
tử giống cấu trúc của cây. Các nhóm hydroxyl bao bọc bên ngoài phân tử.
Đến năm 1987, Donald A Tomalia đã phát minh ra dendrimer hình que. Nó
được tổng hợp từ polyethyleneimine, methylacrylate và ethylenediamine. Quá trình
tiến hành ở nhiệt độ thấp và có hiệu suất cao.
Năm 1988, Schmitt-Wilich đã chế tạo ra dendrimer từ nguồn nguyên liệu
trimesoyl [ benzen-1,3,5-tricacboyl] với 1-lysin và vòng chelat Gadolium(IV).
Polyacryl ether dendrimer do Frech và Hawker phát minh được điều chế từ 3,5
dihydroxy benzol. Ngoài ra, từ các monomer như 2,2- bis (dihydroxy methyl)
propionic acid mà tổng hợp ra các polyester dendrimer. Grinstaff và cộng sự cũng
phát minh ra polyester có nguồn nguyên liệu là glycerol và succinic acid.
Ngoài ra một số nhà khoa học đã điều chế vỏ nanocapsule. Ông Jeam-Thierry

Simonnet từ polyester của trimethyolpropane với triglyceride của caprylic acid. Ông
Gretchen M.Unger từ nguyên liệu là polyvinylpyrolidone.
Gần đây, Jie Bue và đồng sự, Viện Hoá học và Công nghệ Khoa học
Singapore đã thành công trong việc tổng hợp PAMAM dendrimer trên nền silica gel.
Phản ứng được tiến hành ở nhiệt độ cao.
Trong những năm tám mươi người ta đã tổng hợp dendrimer và xác định
được tính chất vật lí và hóa học của nó. Những năm trở lại đây thì những nhà nghiên
cứu mới khám phá ra tiềm năng, ứng dụng của dendrimer trong lĩnh vực sinh học và
y học, nó đã mở ra nhiều hứa hẹn ở nhiều lĩnh vực từ chuyển giao gen đến ảnh cộng
hưởng từ rồi khám phá ra vaccin, thuốc kháng virus, kháng khuẩn và thuốc chữa ung
thư và thuốc trị bệnh HIV.
Ngày nay dendrimer đã sẳn sàng đi vào sản xuất ở quy mô công nghiệp.
Dendrimer
TN
là một công ty ở Mỹ chuyên sản xuất PAMAM dendrimer. Tuy nhiên
giá thành còn rất cao do công nghệ sản xuất còn khá phức tạp. Chúng thường được
bán dạng dung dịch hòa tan trong methanol.
-10-
Chương 1: Mở đầu
1.2.2. Ở Việt Nam
Phòng Hóa học Hữu cơ-Polymer, Viện công nghệ hóa học, Viện khoa học
công nghệ thành phố Hồ Chí Minh được xem là đơn vị đầu tiên nghiên cứu tổng hợp
dendrimer.
Đầu tiên là Luận văn Thạc sĩ của chị Phan thị Thanh Thảo (ĐH Cần Thơ)
tổng hợp dendrimer từ core ammoniac, phát triển nhánh bằng methylacrylate và
ethylenediamine. Thực hiện vào năm 2007 tại Phòng Hóa học Hữu cơ-Polymer,
Viện công nghệ hóa học, Viện khoa học công nghệ thành phố Hồ Chí Minh.
Năm 2007, Luận văn tốt nghiệp Đại học của chị Nguyễn thị Thủy (ĐHBK-
K2003) đã tổng hợp lại dendrimer từ core ammoniac, phát triển nhánh bằng
methylacrylate và ethylenediamine. Sau đó khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu

suất phản ứng.
Và đến nay năm 2008, đề tài của em là tổng hợp lại dendrimer PAMAM
nhưng đi theo một hướng khác là thay core ammoniac bằng core ethylenediamine.
Sử dụng các phổ IR, MNR
1
H và
13
C, MS, TEM, XRD để xác định cấu trúc và kích
thước phân tử dendrimer tổng hợp được.
1.3. ĐỊNH NGHĨA DENDRIMER [22]
Cái tên dendrimer được bắt nguồn từ “dendrom” trong tiếng Hy Lạp có nghĩa
là cây. Và cùng thời gian đó thì nhóm NewKome cũng tình cờ báo cáo về việc
tổng hợp ra những phân tử có cấu trúc tương tự. Chúng được gọi là arborols, từ này
có nguồn gốc từ tiếng La Tinh “arbor” cũng có nghĩa là cây. Và chúng cũng được
biết đến với cái tên khác là “cascade molecule” có nghĩa là polymer nhiều tầng.
Nhưng tên gọi dendrimer thì được sử dụng thông dụng nhất hiện nay. Và kể từ đó
rất nhiều những công trình nghiên cứu tập trung vào việc phát triển và ứng dụng nó
trong các lĩnh vực khác nhau.
-11-
Chương 1: Mở đầu
Dendrimer là một polymer có khối lượng phân tử lớn gần bằng phân tử
protein. Tùy thuộc vào cấu trúc của tâm mà nó ít hay nhiều nhánh. Số nhánh có thể
từ 3-8 nhánh và thông dụng nhất là từ 3-4
nhánh.

Hình 1.2: Cấu trúc Dendrimer gần giống cây [23]
1.4. CẤU TRÚC PHÂN TỬ [1], [2], [3], [23].
Core
Phân tử Dendrimer được cấu tạo bởi 3 phần Nhánh bên trong
Nhóm thế bên ngoài

Dendrimer được cấu tạo từ phân tử ở tâm gọi là core. Phân tử core có thể là ưa
nước hay kỵ nước. Nguời ta có thể dùng ammoniac (NH
3
), ethylenediamine
(NH
2
CH
2
CH
2
NH
2
), aniline (C
6
H
5
NH
2
), butylenediamine hay có thể là các chất khác
làm core ban đầu.
Các nhánh bên trong (Interior branch) được lặp đi lặp lại có nhịêm vụ liên kết
các nhóm bên ngoài với tâm. Giữa các nhánh có nhiều không gian trống bên trong.
Các nhóm bên ngoài Z (Surface groups) thường là các nhóm anion, cation,
nhóm trung tính, hay các nhóm ưa nước hay kỵ nước …
-12-
Chương 1: Mở đầu
Hình 1.3 : Cấu trúc ba chiều của Dendrimer. Gồm ba thành phần: lõi (core),
vùng bên trong chứa các nhánh lặp đi lặp lại (Interior), bề mặt ngoài (Surface)
[23].
Dendrimer ở các thế hệ thấp (0, 1, 2) có cấu trúc không đối xứng và có khả

năng thay thế các nhóm bên ngoài cao hơn là các thế hệ cao. Do mật độ các phân tử
ở ngoại vi còn rất nhỏ chưa có sự cản trở về mặt không gian nên chúng sẽ dao động
tự do dễ dàng hơn. Khi phát triển dần các nhánh làm cho các nhánh dài và phát
triển rộng ra số nhóm gắn bên ngoài dendrimer trở nên đông đúc hơn nên không
gian dao động của chúng dường như bị thu hẹp, mức độ dao động tự do giảm làm
cho cấu trúc nó chặt chẻ hơn và có dạng hình cầu rõ rệt. Khi số lượng các nhánh
bên ngoài quá đông đúc thì nó không còn khả năng phát triển nhánh nữa (phát triển
lên các thế hệ cao hơn). Lúc đó các nhóm bên ngoài như một rào chắn không cho
các phân tử khác xâm nhập vào không gian trống bên trong và lúc này dendrimer bị
“khóa chặt”. Tóm lại các thế hệ đầu (3 thế hệ đầu) cấu trúc gần giống tâm nên
chúng có kích thước nhỏ, mềm dẻo, không sít chặt và cấu trúc chưa có dạng hình
cầu rõ. Ở thế hệ càng cao thì cấu trúc có dạng hình cầu rõ rệt.


-13-
Chương 1: Mở đầu
Hình 1.4 : Cấu trúc dendrimer có dạng hình cầu [24]
 Hiện nay dòng sản phẩm Dendrimer PAMAM thì core có độ dài mạch
cacbon cao được sử dụng nhiều hơn so với core NH
3
vì một số các lý do
sau
 Khi dùng core EDA (n=2) thì trọng lượng phân tử và số nhánh phát triển
nhiều hơn. Với core ammonia số nhánh là 3 còn dùng core ethylenediamine
số nhánh là 4. Ở cùng một khối lượng phân tử và số nhóm bên ngoài thì số thế
hệ khi dùng core EDA sẽ thấp hơn khi dùng core NH
3
do đó các nhóm khác
sẽ dễ dàng tấn công vào dendrimer hơn làm tăng khả năng phát triển các thế
hệ [33].

Bảng 1.1: So sánh trọng lượng phân tử MW và số nhóm bên ngoài Z của core
ethylenediamine EDA và core ammoniac NH
3
THẾ
HỆ
CORE EDA CORE NH
3
MW Z MW Z
-0.5 404 4 275 3
0 516 4 359 3
0.5 1204 8 875 6
1 1428 8 1043 6
1.5 2804 16 2075 12
2 3252 16 2411 12
 Độ dài của core liên quan đến hình dạng và tính ái dầu của dendrimer. Nếu
số nhóm CH
2
trong phân tử core càng nhiều sẽ làm tăng tính ái dầu, nên
người ta thường dùng core có độ dài từ 2 đến 6 C trở lên. Các dendrimer có
tính ái dầu được ứng dụng nhiều hơn [31], [32].
-14-
Chương 1: Mở đầu
Hình 1.5 : Các loại core khác nhau [21]
 Trong quá trình tổng hợp nếu mạch cacbon của core càng dài thì tổng hợp
nhiều thế hệ hơn. Muốn phát triển nhiều nhánh thì core phải dài. Do khoảng
cách không gian giữa các nhóm bên ngoài lớn hơn sẽ lâu bão hòa bề mặt
[31], [32].
 So với core NH
3
số nhánh đạt được là N

c
=3 thì core EDA số nhánh đạt được
là N
c
= 4 do đó hình thành nhiều không gian bên trong hơn, các nhóm bên
ngoài nhiều hơn [31], [32].
Hình 1.6: Công thức của phân tử PAMAM core EDA dendrimer [23]
-15-
Chương 1: Mở đầu
 Một số các Dendrimer với các loại core và nhánh khác.

Hình 1.7: Dendrimer PAMAM có nhóm OH bên ngoài [23]
Hình 1.8: PhenolicDendrimer [23]
Hình 1.9: GlucoDendrimer [23]
-16-
Chương 1: Mở đầu
Hình 1.10: Silicondendrime [23]
Hình1.11: Hydroxyldendrimer [23]
Hình 1.12:G2 Dendrimer Porphyrin core [20]
-17-
Chương 1: Mở đầu
Hình 1.13 :G-2.5 tris(hydroxymethyl)methylamide PAMAM-dendrimer [23]
1.5. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP [22]
Hiện nay dendrimer được tổng hợp bằng hai con đường chính là phương pháp
divergent và corvergent ngoài ra hiện nay người ta còn công bố phương pháp khác là
tổng hợp dendrimer trên nền Silicagen. Khi tổng hợp bằng hai con đường khác nhau
thì cấu trúc của chúng cũng khác nhau.
1.5.1. Phương pháp Devergent
Dendrimer được pháp triển từ các nhóm chức của phân tử core. Các core
phản ứng với các phân tử monomer chứa 1 nhóm hoạt động (có khả năng phản ứng)

và 2 nhóm không hoạt động ( không có khả năng phản ứng) và đưa đến việc hình
thành thế hệ thứ nhất của dendrimer. Sau đó các phân tử ngoại biên cũng được hoạt
hóa để chuẩn bị cho phản ứng với các nhóm monomer khác. Quy trình trên được lập
đi lập lại cho nhiều thế hệ dendrimer khác nhau (G), chúng được xây dựng từ lớp
này sang lớp khác. Nhược điểm lớn nhất của phương pháp này là thường hay xảy ra
nhiều phản ứng phụ và sản phẩm sinh ra có nhiều khuyết tật. Vì vậy để ngăn cản
phản ứng phụ và thúc đẩy phản ứng chính thì độ tinh khiết của tác chất phải ở mức
độ cho phép là một đòi hỏi rất quan trọng. Nếu phản ứng phụ xảy ra nhiều thì điều
đó gây trở ngại cho việc tinh chế sản phẩm cuối cùng.
-18-
Chương 1: Mở đầu
1.5.2. Phương pháp Covergen
Phương pháp này ra đời khắc phục được nhiều nhược điểm của phương pháp
divergent. Trong phương pháp này dendrimer được tổng hợp theo dạng bậc thang.
Từ hình minh họa bên dưới ta thấy tổng hợp theo phương pháp này có một số điểm
thuận lợi hơn là nó dễ dàng làm sạch sản phẩm và những khuyết tật cuả sản phẩm
được giảm đến mức tối thiểu. Việc tổng hợp dendrimer đòi hỏi phải có sự sắp xếp
thật tỷ mỹ vị trí các nhóm nguyên tử trong không gian bên ngoài, vì thế khi số nhóm
bên ngoài tăng lên sẽ cản trở về mặt không gian cho các nhóm thế tiếp theo.
Dendrimer được tổng hợp đầu tiên là polyamidoamines (PAMAM).
Hình 1.14:Hai phương pháp tổng hợp Dendrimer là Divergent và Convergent
[23]
Dendrimer ở thế hệ 0.5; 1.5; 2.5…nó có chứa nhóm cacboxylate trên bề mặt.
Các thế hệ 1; 2; 3…chứa nhóm NH
2
trên bề mặt.
Số nhóm phản ứng tại các vị trí bề mặt ngoài của dendrimer có thể được tăng
lên gấp đôi với mỗi thế hệ. Và dẫn đến khối lượng phân tử tăng hơn rất nhiều.
-19-
Chương 1: Mở đầu

 Khối lượng phân tử có thể được xác định như sau:
 Số
nhánh có thể được xác định như sau:
 Sự gia tăng các số lượng các nhóm ngoài cùng theo cấp số nhân:
1.6. TÍNH CHẤT
1.6.1. Tính mang vác
Do dendrimer có chứa các khoảng trống ở bên trong nên dendriner được sử
dụng như một chất mang. Các chất chúng mang là thuốc trị bệnh, các đoạn AND,
các emzym, các hocmon, các xúc tác kim loại hay thậm chí là thuốc nhuộm
Dendrimer rất thích hợp cho việc mang thuốc vì chúng có độ chọn lọc và tính
bền vững cao khi kết hợp với thuốc. Hiện nay có rất nhiều cách để mang thuốc như
là nang hóa các phân tử thuốc bên trong các không gian trống bên trong phân tử (a).
Hay có thể nhiều phân tử dendrimer kết hợp tạo thành mạng lưới bao bọc các phân
tử thuốc (b). Hay là các phân tử thuốc kết hợp với các nhóm bên ngoài bằng liên kết
cộng hóa trị (c) hay là các tuơng tác không hóa trị (d) [20], [23].
-20-
Chương 1: Mở đầu
Hình 1.15: Các hình thức vận chuyển thuốc của Dendrimer [20]
1.6.2. Cấu trúc xác định
Trước đây quy trình tổng hợp các polymer nguyên thủy thường là các
polymer mạch thẳng hay nhánh thì sự sắp xếp các nhánh xảy ra một cách ngẫu nhiên
và các phân tử có kích thước khác nhau nên không đồng đều. Trong khi kích thước
và khối lượng phân tử của dendrimer có thể điều chỉnh trong suốt quá trình tổng hợp
nó. Ta có thể tổng hợp dendrimer có kích thước và khối lượng phân tử mong muốn.
Bởi vì cấu trúc phân tử của nó đặc biệt nên nó có các tính chất vật lý và hóa
học tốt hơn so với các polymer khác. Trong quá trình hòa tan trong dung môi thì các
polymer thông thường tồn tại dưới dạng cuộn mềm dẻo dễ thay đổi hình dạng, trái
lại đối với dendrimer thì nó tồn tại dưới dạng một trái banh chặt chẽ ít hoặc không bị
biến dạng. Điều này ảnh hưởng lớn đến tính chất của chúng làm cho độ nhớt của nó
khi trong dung dịch có thể giảm rất nhiều so với polymer mạch thẳng. Khi khối

lượng phân tử của dendrimer tăng, tính nhớt của nó có thể đạt đến mức cực đại hình
thành ở thế hệ thứ 4 và sau đó bắt đầu giảm xuống. Cách thức này không giống như
polymer mạch thẳng và nhánh khác. Đối với các polymer trước kia thì tính nhớt của
nó phát triển một cách liên tục so với khối lượng phân tử hay nói cách khác độ nhớt
tăng tỷ lệ với khối lượng phân tử [18].
Hình 1.16: So sánh độ nhớt của Dendrimer và các Polymer khác [23].
Tính tan của denrimer do core và cả nhóm trên bề mặt quyết định. Dendrimer
mà các nhóm bên ngoài và core là các nhóm ưa nước thì có khả năng tan được trong
nước, trong khi các dendrimer có các nhóm ngoài cùng và core là các nhóm kỵ nước,
ưa dầu thì nó không có khả năng tan trong nước mà tan trong các dung môi có tính
-21-
Chương 1: Mở đầu
dầu. Người ta đã kiểm chứng sự hòa tan của nó trong dung môi tetrahydrofuran
(THF) và thấy rằng sự hòa tan của các dendritic polyester cao hơn so với các
polyester mạch thẳng có cấu trúc tương tự [1].
Ở thế hệ càng cao thì bề mặt có sự tập trung nhiều các nhóm bên ngoài và
không gian trống bên trong cũng tăng lên làm cho bề mặt tăng lên đáng kể có thể đạt
đến 1000m
2
/g [3].
Một điều ngẫu nhiên đáng nói ở đây là các thế hệ dendrimer có kích thước
chuẩn rất phù hợp với các vật chất trong cơ thể. Như G4 có kích thước 40
o
A đúng
bằng kích thước của Cytochrome, thế hệ G5 có kích thước 53
o
A phù hợp với
hemoglobin, thế hệ G6 có kích thước 67
o
A phù hợp với phức AND và histone. Vì lý

do đó mà nó là vật lịêu nano rất được chú trong trong y học hịên nay [21].
Hình 1.17: Kích thước của Dendrimer và kích thước các vật chất trong cơ thể
[20].
-22-
Chương 1: Mở đầu
1.6.3. Tính đa hóa trị
Tính đa hóa trị là do các nhóm bên ngồi quyết định, các nhóm bên ngồi
càng nhiều dẫn đến hóa trị càng tăng. Tính đa hóa trị làm cho chúng có khả năng
mang được nhiều nhóm bên ngồi.
1.6.4. Tính chất nano
Phân tử dendrimer có sự phân bố kích thước và hình dạng khơng giống như
các polymer mạch thẳng hay nhánh khác. Trong dung dịch chúng có sự phân bố kích
thước và hình dạng hạt rất phong phú có khi kết thành một chuổi thẳng dài (hình c),
có khi kết thành chùm có hình dạng méo mó (hình b), hay có khi ở dạng đơn phân
tử, dimer, trimer (hình a). Kích thước phân tử của chúng thường khoảng vài chục
đến vài trăm nanomet [34]. Vì thế nó cũng được xem là một vật liệu nano.
Phân tử nano dendrimer đuợc cơng bố gần đây có kích thuớc từ 50- 800 nm,
nhưng tốt nhất là từ 50-300 nm [3]. Hịên nay vật liệu nano đang được nghiên cứu
rất rộng rãi, chúng được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực. Hiện nay có nhiều
phương pháp tổng hợp như: phương pháp hóa ướt, phương pháp cơ học, phương
pháp bốc bay, phương pháp hình thành từ pha khí. Tuy nhiên những q trình trên
rất phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật rất cao [17]. Nên sự ra đời dendrimer cũng là một
thành tựu trong lĩnh vực tìm kiếm các vật lịêu nano mới . Ta có thể xác định kích
thước của nó dưới kính hiển vi điện tử truyền qua TEM.
-23-
Chương 1: Mở đầu
Hình 1.18 : Các dạng phân bố trong dung dịch [23]
1.6.5.Tính tương hợp sinh học và ít độc hại với cơ thể [20]
Các nhóm ngoại biên bên ngoài thì có tác dụng làm tăng tính tan, tính trộn lẫn
và tính hoạt động cao. Thí dụ như các nhóm OH ,NH

3
… trên bề mặt có thể làm tăng
tính tan của dendrimer. Người ta thiên về tổng hợp các Dendrimer vừa có tính ái
nước vừa có tính ái dầu. Tính ái nước là để chúng có thể hòa tan vào môi trường
nước trong cơ thể đi đến các tế bào, tính ưa dầu là để khi đến màng tế bào chúng có
thể đi qua màng lipid đi sâu vào bên trong tế bào. Thường các dendrimer có độ tan
thấp được sử dụng nhiều hơn trong lĩnh vực y học vì người ta cho rằng nếu chúng ít
tan thì chúng sẽ khó bị nước mang đi khắp nơi trong cơ thể.
Chúng có tính tương thích với cơ thể rất cao và được đào thải dần ra khỏi cơ
thể nên ít nguy hiểm đối với cơ thể. Những nghiên cứu của D.A.Tomalia thường đi
sâu vào các dendrimer ưa dầu ( dendrimer béo) vì các dendrimer ưa dầu thì độc tính
của nó ít hơn thậm chí không độc so với các dendrimer ái nước. Dendrimer sau khi
đi vào cơ thể và đào thải hoàn toàn ra ngoài cơ thể. Nhiều nghiên cứu cho thấy khi ta
sử dụng phóng xạ Iot-125 được gắn vào dendrimer có core là phenolic thì dendrimer
có thể bài tiết qua thận ra khỏi cơ thể bằng đuờng nuớc tiểu hay ra ngoài qua đường
phân.
-24-
Chương 1: Mở đầu
1.7. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG [34]
1.7.1. Độ pH
Cấu trúc và hình dạng phân tử dendimer phụ thụôc rất nhiều vào độ pH. Tại
pH thấp (pH <4) thì các nhánh duỗi ra, các phân tử sắp xếp có trật tự hơn. Tại pH
này các không gian rỗng bên trong nhiều hơn. Tại pH trung tính bắt đầu xuất hiện
các khúc cuộn do liên kết hydro giữa các nhóm amine bên trong và các nhóm amine
trên bề mặt. Tại pH cao hơn các phân tử bắt đầu co lại, có hình dạng như một khối
cầu, độ chặt bắt
đầu tăng lên, các
khúc cuộn ở mức độ
cao hơn.
Hình 1.19: Sự thay đổi hình dạng dendrimer khi thay đổi độ pH [34].

1.7.2. Nồng độ muối
Khi nồng độ muối cao làm cho hình dạng của nó co cuộn lại như trong dung
môi khó phân cực hay nồng độ pH cao.
Khi nồng độ muối thấp các nhánh của nó duỗi ra.
-25-