Nghiên cứu tác dụng đồng vận của tia Gamma Co-60 và Hydropeoxit cắt mạch Chitosan có độ đề Axetyl khoảng 70% ở trạng thái trương

TAÏP CHÍ KHOA HOÏC ÑAÏI HOÏC SAØI GOØN Soá 1 (26) - Thaùng 1/2015 
21 
NGHIÊN CỨU TÁC DỤNG ĐỒNG VẬN CỦA TIA GAMMA Co-60 
VÀ HYDROPEOXIT CẮT MẠCH CHITOSAN CÓ ĐỘ ĐỀ AXETYL 
KHOẢNG 70% Ở TRẠNG THÁI TRƯƠNG 
ĐẶNG XUÂN DỰ(*) 
DIỆP KHANH(**) 
TRẦN THỊ ANH THƯ(***) 
VÕ QUANG MAI
(****) 
T M TẮT 
 b o ì b y k quả u d ồ ậ ủ Co-60 và 
 yd o eo k ả ă ắ ạ os ở ạ ư . Độ ề e y ượ 
 bằ ổ ồ oạ (IR). K ượ â ử ượ ượ bằ sắ ký e 
 ấ qu (GPC). K quả o ấy os k ượ â ử ấ k oả 13 kD ã 
 ượ ạo u quả bằ d ồ ậ γCo60 và H2O2 5% ở ều ạ k oả 22 
kGy. C os ắ ạ ó ấu ú ầu ư k ô y ổ so ớ os b ầu. H u 
 ồ ậ ắ ạ ạ ạ ượ ư ấ k oả 12% ở ều ạ 14 kGy. 
 óa: ồ ậ os H2O2 
ABSTRACT 
In the present paper, the synergistic action of hydrogen peroxide and gamma ray for 
degradation of chitosan was investigated. The degree of deacetylation (DDA) of chitosan 
samples was determined by infrared spectra (IR). The molecular weight (Mw) of chitosan 
was measured by gel permeation chromatography (GPC). Results showed that low Mw 
chitosan with Mw ~ 13 kDa could be efficiently prepared by gamma ray irradiation of 
chitosan swollen in hydrogen peroxide solution (5%) at low dose ~ 22 kGy. The main 
structure of degraded chitosan was almost unchanged in comparison with that of initial 
chitosan. The maximum value of synergistic effect for degradation of chitosan by 
hydrogen peroxide and gamma ray obtained is relatively low, ~ 12% at 14 kGy. 
Keywords: synergistic, chitosan, gamma ray, H2O2 
1. MỞ ĐẦU(*)(**)(***)(****) 
Chitosan và dẫn xuất của nó là những 
polyme có nguồn gốc thiên nhiên được ứng 
dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau của 
đời sống. Chúng được dùng làm chất 
(*)ThS, Trường Đại học Sài Gòn 
(**)ThS, Trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu 
(***)ThS, Trường THPT chuyên Hùng Vương, Gia 
Lai 
(****)PGS.TS, Trường Đại học Sài Gòn 
kháng khuẩn [1], chất chống oxi hóa [2], 
chất kháng khối u [3], chất gây hiệu ứng 
tăng cường miễn dịch [4], chất kích kháng 
bệnh và thúc đẩy tăng trưởng cho cây trồng 
[ ], chất mang dược phẩm [ ],... Đặc biệt, 
oligochitosan có độ polyme hóa từ 7 – 10 
có hiệu ứng chống xâm nhiễm của nhiều 
loại nấm gây bệnh thực vật thông qua cơ 
chế tự tạo kháng sinh (phytoalexin) [7]. 
Hàng năm, có khoảng 10 tỉ tấn chitin được 
sản xuất ra trên thế giới [ ], là nguồn 
22 
nguyên liệu dồi dào để chế tạo chitosan. 
Chitosan thông thường có khối lượng phân 
tử (KLPT) rất cao, chỉ tan trong môi trường 
axit. Điều này đã hạn chế khả năng ứng 
dụng của nó trong nhiều trường hợp [ ]. Vì 
vậy, vấn đề biến tính cắt mạch chitosan 
nhằm mở rộng khả năng ứng dụng của loại 
polyme này là rất cần thiết. 
Nhiều phương pháp cắt mạch chitosan 
khác nhau đã được nghiên cứu và áp dụng. 
Trong đó, phương pháp hóa học sử dụng 
H2O2 và phương pháp chiếu xạ sử dụng 
bức xạ gamma Co- 0 (γCo60) cắt mạch 
chitosan gần đây được tập trung nghiên 
cứu áp dụng vì cho hiệu suất cao, thân 
thiện với môi trường [10], [ ] và có khả 
năng áp dụng với quy mô lớn [11]. Tuy 
nhiên, nghiên cứu sử dụng kết hợp hai tác 
nhân này cho đến nay vẫn còn rất ít và 
chưa thật sự có hệ thống. 
Tác dụng đồng vận được hiểu là sự 
tương tác đồng thời của hai tác nhân phản 
ứng cho hiệu quả lớn hơn tổng tương tác 
của các thành phần riêng rẽ [11]. Nghiên 
cứu tác dụng đồng vận H2O2 và bức xạ 
γCo60 cắt mạch chitosan có độ đề axetyl 
(ĐĐA) 0% và 0% ở trạng thái trương đã 
được chúng tôi công bố [12], [13]. Trong 
bài báo này, chúng tôi thông báo tóm tắt 
kết quả nghiên cứu tác dụng đồng vận 
H2O2 và bức xạ γCo
60
 đối với chitosan có 
ĐĐA ~72%. 
2. THỰC NGHIỆM 
2.1. Nguyên liệu và Hóa c ất 
 Chitosan nguyên liệu được chế tạo 
từ vỏ tôm có Mw0 = 48,7 kDa, PI0 = 4,21và 
ĐĐA~72% (CTS-72). Hydroperoxit là sản 
phẩm tinh khiết của Merck (Đức). Các hóa 
chất khác CH3COONa, CH3COOH,... được 
sử dụng ở dạng tinh khiết phân tích. Nước 
cất được sử dụng cho toàn bộ thí nghiệm. 
2.2. P ương p p t ực ng iệm 
2.2.1. C uẩ b ẫu u ạ 
Cân 5g CTS-72 vào bình chiếu xạ, 
thêm vào 2 ml dung dịch H2O2 %, trộn 
trong 10 phút để CTS-72 trương đều. Mẫu 
được chiếu xạ bằng nguồn SVST Co – 
 0/B đến liều tối đa là 2 kGy, suất liều 
1,33 kGy/h, tại Trung tâm Nghiên cứu và 
Triển khai Công nghệ Bức xạ 
VINAGAMA, Viện Năng lượng Nguyên 
tử Việt Nam, Thủ Đức, Tp. Hồ Chí Minh. 
Sau khi chiếu xạ, mẫu được rửa sạch bằng 
nước cất, sau đó được sấy khô ở nhiệt độ 
 0°C trong 2 giờ. 
2.2.2. X k ượ â ử 
 ộ ề e y 
Khối lượng phân tử khối (Mw) trung 
bình của chitosan được xác định bằng 
phương pháp sắc kí gel thấm qua (GPC) 
trên máy LC – 20AB Shimadzu (Nhật), sử 
dụng detector RID –10A và cột 
Ultrahydrogel 2 0 của hãng Waters, kích 
thước cột 7, 300mm. Nhiệt độ cột là 
40°C, pha động là dung môi CH3COOH 
0,25M/CH3COONa 0,2 M với tốc độ chảy 
là 1ml/phút [14]. 
ĐĐA của chitosan được xác định bằng 
phương pháp phổ hồng ngoại trên máy FT 
– IR 400S, Shimadzu (Nhật) và được tính 
theo phương trình [1 ]: 
 ĐĐA % = 100 
 ([31,92 (A1320/A1420)] 12,20) 
(1) 
Với A1320 và A1420 là mật độ quang 
tương ứng tại các đỉnh 1320 và 1420 cm-1. 
23 
2.2.3. X u suấ ắ ạ b 
 ạ ằ s ộ ả ắ ạ 
Hiệu suất cắt mạch bức xạ (Gs) được 
tính theo phương trình (2) [11], [13]: 
 (1/Mw – 1/Mw0) = 
Gs×D×d×1000/2×C (2) 
Trong đó, Mw0, Mw lần lượt là KLPT 
khối trung bình chitosan ban đầu và 
chitosan cắt mạch, D là liều xạ (kGy), d là 
khối lượng riêng dung dịch chitosan 
(g/ml), C là nồng độ dung dịch chitosan 
(g/l) và Gs (mol/J) là hiệu suất cắt mạch 
bức xạ. 
Hằng số tốc độ phản ứng cắt mạch 
chitosan được xác định dựa vào phương 
trình (3) [16]: 
0 0
1 1
- (3)
w w
k
D
M M m
 Trong đó Mw0 và Mw là KLPT 
khối trung bình của chitosan tương ứng tại 
thời điểm ban đầu và thời điểm t, k (kGy-1) 
là hằng số tốc độ phản ứng, D (kGy) là liều 
xạ, m0 là KLPT của một đơn vị monome. 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
Khối lượng phân tử khối trung bình 
Mw của các sản phẩm cắt mạch từ CTS-72 
được xác định bằn