Embed Size (px)
Citation preview
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
VÕ THỊ THÙY TRANG
NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH ENZYME LIPASE
TRÊN NANO TỪ TÍNH ỨNG DỤNG TRONG
PHẢN ỨNG CHUYỂN HÓA LIPIT
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ
Mã số: 60 44 01 14
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Đà Nẵng - Năm 2015
DaihocDaNang
Công trình được hoàn thành tại
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Bá Trung
Phản biện 1: TS. Nguyễn Thị Bích Tuyết
Phản biện 2: TS. Bùi Xuân Vững
Luận văn đã được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt
nghiệp Thạc sĩ khoa học tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 28
tháng 07 năm 2015
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng
- Thư viện trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng
DaihocDaNang
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong vài thập kỷ trở lại đây, cùng với công nghệ nano, công
nghệ sinh học là ngành khoa học đang được quan tâm phát triển. Một
trong các hướng nghiên cứu liên quan đến công nghệ sinh học là
công nghệ enzyme. Các chế phẩm enzyme được sản xuất ngày càng
nhiều, đáp ứng cho nhu cầu sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau
như: chế biến thực phẩm, nông nghiệp, chăn nuôi, y tế …
Enzyme đã dần từng bước làm thay đổi và nâng cao hiệu quả
của một số quá trình công nghệ, đáp ứng nhu cầu phát triển hiện nay.
Trong số các enzyme được sử dụng phổ biến, lipase là một trong
những họ enzyme quan trọng, đã và đang được sử dụng rộng rãi để
làm xúc tác các phản ứng khác nhau như: phản ứng thuỷ phân chất
béo, phản ứng ester chéo hoá, phản ứng alcoholysis, … Tuy nhiên,
lipase tự do dễ bị bất hoạt trong quá trình phản ứng và khó tách loại
ra khỏi sản phẩm phản ứng cũng như tái sử dụng. Khắc phục các
nhược điểm này, lipase thường được cố định trên chất mang để có thể
tái sử dụng và cải thiện khả năng hoạt động ổn định trong các điều
kiện phản ứng khác nhau [6], [26], [30].
Bên cạnh đó, Khoa học và Công nghệ nano ngày càng phát
triển mạnh.Việc nghiên cứu nano kim loại hiện đang được triển khai
ứng dụng sâu rộng cho nhiều ứng dụng khác nhau. Trong số đó,
nghiên cứu về hạt nano từ (Magnetic nano particles - MNPs) đã thu
hút nhiều sự chú ý nhờ vào những tính năng nổi bật của nó như độ
tương thích sinh học cao, tính siêu thuận từ, diện tích bề mặt riêng
lớn và không độc tính. Chính vì vậy, hạt nano từ được ứng dụng
trong chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI), cảm biến sinh học
DaihocDaNang
2
(biosensing), chất mang thuốc có định hướng, tách loại các phân tử
sinh học... Ngoài ra, do các hạt nano từ tính có diện tích bề mặt riêng
lớn, từ dư và lực kháng từ bằng 0, độ tương thích sinh học cao nên là
chất mang enzyme tốt, dễ dàng thu hồi enzyme gắn trên nano từ dưới
tác động của từ trường ngoài [10], [11].
Việc cố định enzyme trên hạt nano oxit sắt từ tính cho phép dễ
dàng thu hồi cũng như mở rộng điều kiện hoạt động so với enzyme tự
do, ứng dụng xúc tác cho phản ứng ester chéo hoá dầu thực vật để
sản xuất biodiesel – nhiên liệu sinh học – năng lượng tái tạo hiệu quả
để thay thế cho các nguồn năng lượng hoá thạch đang có nguy cơ bị
cạn kiệt trong vài thập niên tới.
Chính vì lẽ đó, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu cố định
enzyme lipase trên nano từ tính ứng dụng trong phản ứng chuyển
hoá lipid”.
2. Mục đích nghiên cứu
- Tổng hợp được MNPs có kích thước tương đối đồng nhất, độ
ổn định cao, từ tính lớn để làm chất mang enzyme.
- Xây dựng phương pháp biến tính bề mặt MNPs, cố định
enzyme phù hợp để tổng hợp được enzyme nano từ tính có hoạt tính
xúc tác cao, bền trong môi trường phản ứng, ổn định và có khả năng
tái sử dụng nhiều lần.
- Ứng dụng phương pháp điều chế xúc tác enzyme từ tính để
tổng hợp xúc tác enzyme nano từ tính cho một số phản ứng liên quan
đến tổng hợp hóa dược, biodiesel.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tƣợng nghiên cứu
3.2. Phạm vi nghiên cứu
4. Cách tiếp cận và phƣơng pháp nghiên cứu
DaihocDaNang
3
4.1. Cách tiếp cận
4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu
4.2.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết
4.2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm
4.3. Nội dung nghiên cứu
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
6. Bố cục luận văn
DaihocDaNang
4
CHƢƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1. KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ NANO
1.1.1. Giới thiệu về công nghệ nano
1.1.2. Cơ sở khoa học của công nghệ nano
1.1.3. Các phƣơng pháp điều chế vật liệu nano
1.2. TỔNG QUAN VỀ NANO TỪ TÍNH
1.2.1. Giới thiệu về hạt nano từ tính
1.2.2.Cấu trúc hạt nano oxit sắt từ (Fe3O4 NPs)
1.2.3. Những tính chất đặc biệt của MNPs
1.2.4. Các phƣơng pháp điều chế MNPs
1.3. ĐỘ BỀN VÀ ĐẶC TRƢNG CỦA MNPS
1.3.1.Bảo vệ bằng cách bao bọc bằng lớp phủ là hợp chất
hữu cơ
1.3.2.Bảo vệ bằng cách bao bọc bằng lớp phủ là hợp chất
vô cơ
1.4. SỰ BIẾN ĐỔI VÀ ỔN ĐỊNH CỦA MAGNETITEFE3O4
1.5. ỨNG DỤNG SINH HỌC CỦA MNPS
1.5.1.Ứng dụng trong y sinh
1.5.2. Ứng dụng trong xử lý môi trƣờng
1.5.3.Chất mang xúc tác
1.6. GIỚI THIỆU VỀ ENZYME
1.6.1. Khái quát về enzyme
1.6.2. Cơ chế xúc tác của enzyme
1.7. ENZYME LIPASE
1.7.1. Giới thiệu về enzyme lipase
1.7.2. Nguồn thu nhận enzyme lipase
DaihocDaNang
5
1.7.3. Đặc điểm của lipase
1.7.4. Tính đặc hiệu
1.7.5. Khả năng chịu nhiệt
1.7.6. Khả năng chịu lực cắt
1.7.7. Trung tâm hoạt động và cơ chế xúc tác
1.7.8. Ứng dụng của lipase
1.8. ENZYME CỐ ĐỊNH
1.8.1. Sơ lƣợc về enzyme cố định
1.8.2. Kĩ thuật cố định enzyme trên chất mang nano
1.9. PHẢN ỨNG THỦY PHÂN CỦA LIPID
1.9.1. Lipid
1.9.2. Xúc tác enzyme cho phản ứng thủy phân
1.10. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC
CỦA ĐỀ TÀI
1.10.1. Ngoài nƣớc
1.10.2. Trong nƣớc
DaihocDaNang
6
CHƢƠNG 2
NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. HÓA CHẤT, DỤNG CỤ, THIẾT BỊ
2.1.1. Hóa chất
2.1.2. Dụng cụ thiết ị
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2.1. Tổng hợp hạt nano sắt từ (Fe3O4 NPs) bằng phƣơng
pháp đồng kết tủa
Nƣớc cất Khuấy
Dung dịch amoniac
NH4OH
Khuấy
1. Khuấy và gia nhiệt
2. Thu hồi sản phẩm
3. Rửa bằng nước cất đến
pH trung tính
Dung dịch màu đỏ
nâu
FeCl3.6H2O FeCl2.4H2O
Dung dịch màu
Nano oxit sắt từ (Fe3O4NPs)
DaihocDaNang
7
2.2.2. Biến tính bề mặt Fe3O4 NPs bằng cách phủ chitosan
Khuấy
Khuấy Dung dịch
Glutaradehyde 0,1%
1. Thu hồi sản phẩm
2. Rửa bằng nước cất loại
bỏ chitosan
Nano oxit sắt từ phủ chitosan
(Fe3O4NPs - Chitosan)
Nano oxit sắt từ (Fe3O4NPs)
Dung dịch Chitosan
1%
Hỗn hợp dung
dịch
Hỗn hợp dung dịch
DaihocDaNang
8
2.2.3. Cố định enzyme lipase lên hạt nano sắt từ
(Fe3O4NPs)–CS
Khuấy Dung dịch
Glutaradehyde 10%
Hỗn hợp dung dịch
Thu hồi sản phẩm bằng từ
trường và Rửa bằng nước
cất loại bỏ Glutaraldehyde
Chất mang được hoạt hóa
bề mặt
Dung dịch Lipase
(1011UI/g)
1. Khuấy.
2. Thu hồi sản phẩm.
3. Rửa bằng đệm photphat
để loại bỏ enzyme lipase tự
do
Lipase cố định
(Fe3O4NPs – Chitosan - Lipase)
Dung dịch đệm
photphat
pH ≈ 7 5
Fe3O4NPs - Chitosan
DaihocDaNang
9
2.2.4. Phản ứng thủy phân lipid với xúc tác enzyme cố định
Chuẩn bị các mẫu thực hiện phản ứng thủy phân theo tỉ lệ về
thể tích 1 : 5 giữa dầu và nước, lần lượt như sau:
- Mẫu 1 (mẫu đối chứng)
- Mẫu 2 (mẫu đối chứng, thực hiện với enzyme lipase tự do)
- Mẫu 3 (mẫu kiểm chứng, thực hiện với xúc tác của enzyme
nano từ tính Fe3O4NPs – CS – lipase)
2.3.5. Phân tích đặc trƣng vật liệu
Phân tích xác định kích thước và hình thái bề mặt bằng
kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
Phân tích xác định hình thái bề mặt của sản phẩm bằng
phương pháp đo SEM
Phân tích cấu trúc tinh thể của sản phẩm bằng phương
pháp đo nhiễu xạ tia X
Phân tích từ tính của sản phẩm bằng phương pháp đo
đường cong từ trễ
Đánh giá hiệu quả biến tính bề mặt của Fe3O4NPs bằng
các tác nhân hữu cơ
2.3.6. Phân tích sản phẩm phản ứng thủy phân bằng
phƣơng pháp sắc kí GC-MS
DaihocDaNang
10
CHƢƠNG 3
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. TỔNG HỢPFE3O4NPS BẰNG PHƢƠNG PHÁP ĐỒNG
KẾT TỦA VÀ PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA NÓ
3.1.1. Tổng hợp Fe3O4NPs
Chúng tôi tiến hành điều chế nano oxit sắt từ Fe3O4NPs bằng
phương pháp đồng kết tủa từ hỗn hợp dung dịch Fe2+
và Fe3+
với chất
tạo kết tủa keo là dung dịch amoniac (NH4OH). Đây là phương pháp
tổng hợp Fe3O4NPs từ môi trường đồng thể theo quy trình được trình
bày ở tiểu mục 2.3.1.
Phản ứng để hình thành các hạt nano Fe3O4NPs như sau:
Fe2+
+ 2Fe3+
+ 8OH-
→ Fe3O4 + 4H2O
Màu sắc của sản phẩm và sự tách loại dưới tác dụng của từ
trường ngoài được trình bày ở hình 3.1.
Hình 3.1. Màu sắc của sản phẩm Fe3O4NPs được điều chế bằng pháp
đồng kết tủa từ hỗn hợp dung dịch Fe2+
và Fe3+
với chất tạo kết tủa
keo là dung dịch amoniac theo tỉ lệ mol Fe3+
: Fe2+
= 2 : 1. (a).
Trước khi áp từ trường ngoài; (b). Saukhi áp từ trường ngoài
DaihocDaNang
11
3.1.2. Phân tích các đặt trƣng của Fe3O4NPs
Kết quả hành chụp ảnh hiển vị điện tử quét qua SEM của mẫu
Fe3O4NPs ở hình 3.2. cho thấy các hạt nano oxit sắt tạo thành ở dạng
hình cầu và có kích thước tương đối đồng nhất.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Hình 3.2. Ảnh chụp SEM của Fe3O4NPs được điều chế bằng pháp
đồng kết tủa từ hỗn hợp dung dịch Fe2+
và Fe3+
theo tỉ lệ mol Fe3+
:
Fe2+
= 2 : 1
Kết quả thể thể hiện ở hình 3.3 cho thấy các hạt Fe3O4NPs tạo
thành có kích thước nằm trong khoảng 12 – 18 nm, ngoài ra còn có
một số hạt có kích thước lớn hơn.
Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X được trình bày ở hình 3.4.
Trên phổ nhiễu xạ tia X có xuất hiện 6 đỉnh hiễu xạ có cường độ cao,
ứng với các góc 2θ lần lượt là 30,13o; 35,65
o, 43,12
o; 53,65
o; 57,16
o
và 62,86o. Đây chính là các đĩnh nhiễu xạ đặc trưng cho các mặt
(200), (311), (400), (422), (511) và (440) của mạng cấu trúc tinh thể
spinel Fe3O4. Kết quả thu được từ phổ đồ phù hợp với các đĩnh nhiễu
xạ của Fe3O4 chuẩn, vì vậy ta có thể khẳng định được mẫu sản phẩm
là Fe3O4NPs.
DaihocDaNang
12
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
Hình 3.3. Ảnh chụp TEM của Fe3O4NPs được điều chế bằng pháp
đồng kết tủa từ hỗn hợp dung dịch Fe2+
và Fe3+
theo tỉ lệ mol Fe3+
:
Fe2+
= 2 : 1.
Độ từ bão hòa của mẫu Fe3O4NPs là khá cao 47,92 emu/g so
với các công bố trước đây; đồng thời lực kháng từ của mẫu gần như
bằng 0 nên hạt vẫn mang tính siêu thuận từ.
Hình 3.4. Giãn đồ nhiễu xạ tia X của hạt Fe3O4NPs được điều chế
bằng pháp đồng kết tủa từ hỗn hợp dung dịch Fe2+
và Fe3+
theo tỉ lệ
mol Fe3+
:Fe2+
= 2 : 1
DaihocDaNang
13
Hình 3.5. Đường cong từ trễ của Fe3O4NPs được điều chế bằng pháp
đồng kết tủa từ hỗn hợp dung dịch Fe2+
và Fe3+
theo tỉ lệ mol
Fe3+
:Fe2+
= 2 : 1
3.2. TỔNG HỢP VÀ PHÂN TÍCH CÁC ĐẶC TRƢNG CỦA
VẬT LIỆU FE3O4NPS – CHITOSAN (FE3O4NPS – CS)
3.2.1.Tổng hợp vật liệu composit Fe3O4NPs – CS
3.2.2. Phân tích các đặc trƣng của Fe3O4NPs - CS
Ảnh chụp TEM của mẫu huyền phù Fe3O4NPs-CS đã tổng hợp
thể hiện trong hình 3.6b cho thấy kích thước của hạt của Fe3O4NPs -
CS có sự thay đổi so với Fe3O4NPs trần ban đầu (hình 3.6b) với giới
hạn kích thước mới nằm trong hoảng 13 – 22 nm.
Hình 3.6. Ảnh chụp TEM của (a) Fe3O4NPs và (b) Fe3O4NPs - CS
Mẫu Fe3O4NPs-CS cũng được chụp ảnh hiển vi điện tử quét
qua SEM, kết quả thu được thể hiện trong hình 3.7b. Qua hình ảnh
có thể thấy được có lớp chitosan đã được phủ lên trên bề mặt của các
hạt nano oxit sắt từ (Fe3O4NPs).
DaihocDaNang
14
Hình 3.7. Ảnh chụp SEM của (a) Fe3O4NPs và (b) Fe3O4NPs – CS
Kết quả đo phổ hồng ngoại (IR) được thể hiện trong hình 3.8.
Trên phổ của Fe3O4NPs – CS, có sự xuất hiện tần số dao động tại 589
cm-1
đặc trưng cho liên kết Fe–O của Fe3O4. Ngoài ra, trên phổ đồ
còn xuất hiện dao động 1636 cm-1
, 1419 cm-1
và 1049 cm-1
tương
ứng với tần số dao động 1653 cm-1
, 1379 cm-1
, 1081 cm-1
đặc trưng
cho liên kết N-H, C-OH và C-O-C của phân tử chitosan.
Kết quả phân tích nhiễu xạ tia X của Fe3O4NPs – CS được
trình bày ở hình 3.9. Trên phổ đồ cũng xuất hiện 6 đỉnh đặc trưng của
cấu trúc tinh thể Fe3O4 nhưng cường độ bị giảm đáng kể. Do việc phủ
chitosan lên bề mặt hạt Fe3O4 đã làm thay đổi một phần nào bề mặt
nhiễu xạ vì thế làm thay đổi cường độ phản xạ bề mặt, nhưng vẫn
không làm thay đổi cấu trúc mạng tinh thể của hạt Fe3O4 sau khi phủ
chitosan.
DaihocDaNang
15
Hình 3.8. Phổ hồng ngoại (IR) của Fe3O4NPs; Chitosan;
Fe3O4NPs- CS
Kết quả đo độ từ bão hòa thể hiện trong hình 3.10 cho thấy giá
trị độ từ bão hòa của Fe3O4NPs – CS là 41,77 emu/g, thấp hơn so với
độ từ bão hòa ban đầu của Fe3O4NPs là 47,92 emu/g. Lực kháng từ
của mẫu Fe3O4NPs – CS xác định được gần như bằng 0 nên hạt sau
khi phủ chitosan, Fe3O4NPs vẫn mang tính siêu thuận từ.
Hình 3.9. Phổ nhiễu xạ tia X của Fe3O4NPs (a); Fe3O4NPs/CS (b)
DaihocDaNang
16
Hình 3.10: Đường cong từ trễ của Fe3O4NPs; Fe3O4NPs/CS
3.3. CỐ ĐỊNH ENZYME LIPASE LÊN BỀ MẶT VẬT LIỆU
FE3O4NPS-CS VÀ XÁC ĐỊNH ĐẶC TRƢNG SẢN PHẨM
3.3.1. Cố định enzyme lipase lên bề mặt vật liệu Fe3O4NPs- CS
Quá trình cố định enzyme lipase lên bề mặt Fe3O4NPs –
chitosan được thực hiện thông qua cầu nối glutaraldehyde. Lợi dụng
đặc điểm chung giữa phân tử chitosan trên bề mặt Fe3O4NPs và
enzyme lipaselà đều có mặt nhóm amin (-NH2), vì vậy
glutaraldehyde là cầu nối của enzyme lipase và Fe3O4NPs thông qua
việc hình thành liên kết C=N do tương tác giữa nhóm amin (-NH2) và
nhóm cacbonyl (-CHO) được trình bày như sau:
Fe3O4NPs –Chitosan – N=CH – (CH2)3 – CH=N – Lipase
3.3.2. Phân tích các đặc trƣng Fe3O4NPs- CS - lipase
Từ phổ đồ IR thể hiện ở hình 3.11. của Fe3O4NPs- CS – lipase,
có sự xuất hiện của dao động tại 1647cm-1
, đặc trưng cho khoảng dao
-60,00
-40,00
-20,00
0,00
20,00
40,00
60,00
-20000 -10000 0 10000 20000
Fe3O4NPs Fe3O4NPs-CSDaihocDaNang
17
động của liên kết C=N. Đó là kết quả phản ứng của nhóm cacbonyl (-
CHO) trong phân tử glutaraldehyde và nhóm NH2 của chitosan và
enzyme lipase. Ngoài ra, còn có xuất hiện các dao động tại 1458 cm-
1, 1054 cm-1
tương ứng với các dao động 1429 cm-1
và 1012 cm-1
trong phổ hồng ngoại của enzyme lipase tự do.
Hình 3.11. Phổ hồng ngoại (IR) của enzyme lipase tự do và
lipase cố định
Kết quả trên cũng phù hợp với kết quả thu được rút ra từ giãn
đồ nhiễu xạ tia X của mẫu enzyme cố định thể hiện ở hình 3.12. Trên
giãn đồ vẫn xuất hiện 6 đỉnh đặc trưng cho cấu trúc tinh thể của
Fe3O4 tại có các góc 2θ như giãn đồ của Fe3O4NPs-CS, nhưng cường
độ nhiễu xạ thì thấp hơn so với Fe3O4NPs-CS. Tương tự, độ từ bão
hòa của mẫu enzyme cố định có giá trị là 37,99 emu/g giảm so với
DaihocDaNang
18
Fe3O4NPs/CS, điều này đươc thể hiện ở đường cong từ trễ trên hình
3.13. Sự cố định enzyme lipase đã làm giảm độ tự bão hòa cũng như
thay đổi bề mặt của chất mang.
Hình 3.12. Phổ nhiễu xạ XRD của Fe3O4NPs(a), Fe3O4NPs-CS(b) và
Fe3O4NP-CS-lipase(c)
Hình 3.13. Đường cong từ trễ của Fe3O4NPs, Fe3O4NPs/CS
và Fe3O4NPs-CS-Lipase
-60,00
-40,00
-20,00
0,00
20,00
40,00
60,00
-15000 -10000 -5000 0 5000 10000 15000
Fe3O4 - Chitosan Fe3O4
Fe3O4 - CS - Lipase
DaihocDaNang
19
Qua kết quả chụp ảnh hiểm vi quét qua SEM của chất mang
sau khi cố định enzyme lipase được thể hiện trong hình 3.14. Ta có
thể thấy được sau khi cố định enzyme lên bề mặt chất mang không
làm thay đổi kích thước cũng như ít ảnh hưởng đến những đặc tính
vốn có của chất mang.
Hình 3.14. Ảnh chụp SEM của Fe3O4NPs/CS/Lipase
3.4. PHẢN ỨNG THỦY PHÂN LIPID DẦU THỰC VẬT VỚI
XÚC TÁC NANO ENZYME TỪ TÍNH FE3O4NPS-CS-LIPASE
3.4.1. Phản ứng thủy phân lipid dầu thực vật dƣới tác dụng
xúc tác của nano enzyme từ tính Fe3O4NPs-CS-Lipase
Sau 24 giờ ủ, các mẫu có sự khác nhau rõ rệt độ đục. Axit béo
không tan trong nước, vì thế khi khuấy sẽ tạo thành hệ nhũ tương làm
cho hỗn hợp bị đục (hình 3.15). Lượng axit béo tạo thành cành nhiều
DaihocDaNang
20
thì sẽ làm cho hệ nhũ tương càng bị đục hơn. Hiện tượng này cũng có
thể thấy được ở hệ nhũ tương của dung dịch chứa enzyme cố định,
chứng tỏ enzyme sau khi cố định lên chất mang vẫn còn hoạt tính xúc
tác.
Hình 3.15. Các mẫu phản ứng sau khi ủ trong 24 giờ.
3.4.2. Phân tích sản phẩm phản ứng thủy phân lipid dầu
thực vật dƣới tác dụng xúc tác của nano enzyme từ tính
Fe3O4NPs-CS-Lipase
Kết quả phân tích sắc kí khí sản phẩm của phản ứng thủy phân
được trình bày ở hình 3.16. Thành phần axit béo trong dung dịch sau
khi thủy phân được trình bày ở bảng 3.1.
DaihocDaNang
21
Bảng 3.1: Thành phần của axit béo có trong sản phẩm của phản ứng
thủy phân
STT Thời
gian lƣu
%
diện
tích
Tên sản phẩm Kí
hiệu
1 8.99 0.73 Tetradecanoic acid (C14:0) C14:0
2 9.82 32.33 Hexadecanoic acid (C16:0) C16:0
3 10.71 3.89 Octadecanoic acid (C18:0) C18:0
4 10.93 41.26 Cis-9-Octadecenoic acid
(C18:1) C18:1
5 11.3 19.92 Cis-9,12-Octadecadienoic
acid (C18:2) C18:2
6 11.6 0.21 6,9,12-Octadecatrienoic acid
(C18:3) C18:3
7 11.75 0.46 Eicosanoic acid (C20:0) C20:0
8 11.8 1.19 Cis-9,12,15-Octadecatrienoic
acid (C18:3) C18:3
Từ kết quả ở bảng 3.1 cho thấy phương pháp GC đã xác định
được 8 loại axit béo có trong hỗn hợp sau khi thủy phân dầu thực vật
từ enzyme lipase cố định trên hạt nano từ tính. Hai axit béo chủ yếu
được thủy phân là axit cis-9-Octadecenoic (41.26 %) và axit
Hexadecanoic (32.33%).
DaihocDaNang
22
Hình 3.16. Phổ GC dịch chiết n-hexan của hỗn hợp sau khi thủy phân
chất béo
DaihocDaNang
23
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1.KẾT LUẬN
Sau khi tìm hiểu tài liệu và tiến hành thực nghiệm, tôi đã đạt
được kết quả sau:
Thứ nhất, tổng hợp thành công Fe3O4NPs bằng phương pháp
đồng kết tủa từ hỗn hợp muối FeCl2 và FeCl3, với dung dịch amoniac
là chất tạo kết tủa. Tiến hành phân tích các đặc trưng của sản phẩm
Fe3O4NPs đã xác định:
- Sản phẩm tạo thành có cấu trúc của mạng tinh thể Fe3O4.
- Hạt Fe3O4NPs từ có kích thước tương đối đồng nhất và
đường kính hạt trong khoảng 12 – 19 nm.
- Sản phẩm Fe3O4NPs có tính siêu thuận từ với độ từ bão hòa
là 47,92 emu/g và lực kháng từ gần bằng 0.
Hạt nano oxit sắt từ được tổng hợp mang đầy đủ những tính
chất đặc trưng thuận lợi cho các bước tiến hành thực nghiệm của đề
tài.
Thứ hai, xây dựng được quy trình phủ chitosan lên bề mặt hạt
nano Fe3O4 với mục tiêu tạo một lớp màng bao bọc để bảo vệ cấu
trúc lõi Fe3O4, cũng như tạo giá thể để cố định enzyme. Sản phẩm
Fe3O4NPs – CS thu được có sự thay đổi về hình thái bề mặt, tăng lên
về kích thước nhưng không đáng kể, kích thước nằm trong khoảng 13
– 22nm, độ từ bão hòa giảm xuống còn 41,77 emu/g do sự bao phủ
của phân tử chitosan, nhưng vẫn không phá vỡ cấu trúc mạng tinh
thể của Fe3O4 cũng như là đặc trưng tính siêu thuận từ đặc trưng của
vật liệu Fe3O4NPs.
DaihocDaNang
24
Thứ ba, xây dựng được quy trình cố định được enzyme lipase
lên bề mặt chất mang (Fe3O4-chitosan). Lợi dụng đặc điểm chung
giữa phân tử chitosan trên bề mặt Fe3O4 và enzyme lipase là đều có
mặt nhóm amin (-NH2), vì vậy glutaraldehyde đã được chọn để tạo
cầu nối giữa enzyme lipase và chất mang thông qua việc hình thành
liên kết C=N do tương tác giữa nhóm amin (-NH2) và nhóm cacbonyl
(-CHO). Việc cố định enzyme lipase bằng phương pháp hóa học
thông qua liên kết cộng hóa trị đã giúp cho enzyme gắn bền chặt trên
chất mang mà không làm thay đổi đặc tính vốn quý của Fe3O4NPs.
Lipase cố định trên chất mang thể hiện độ ổn định cao, bền, khí bị
biến tính.
Thứ tƣ, đã thực hiện thành công phản ứng thủy phân lipid dầu
thực vật xúc tác bằng hệ enzyme nano từ tính Fe3O4NPs – CS –
lipase. Sản phẩm của phản ứng được thể hiện trên sắc ký đồ.
2.KIẾN NGHỊ
Dựa vào quy trình tổng hợp enzyme cố định lipase làm tiền đề
tổng hợp các enzyme cố định khác có tính ứng dụng cao như: glucose
oxidase, protease, …
Tiếp tục nghiên cứu các điều kiện tối ưu tổng hợp Fe3O4NPs-
CS-Lipase.
Nghiên cứu quy trình tái thu hồi enzyme cố định hiệu suất và
hoạt tính cao.
Ứng dụng sản phẩm enzyme cố định vào trong nhiều lĩnh vực
như: Cảm biến sinh học, dược phẩm, chụp cộng hưởng từ (MRI), …
DaihocDaNang
