Nghiên cứu tạo xanthan khối lượng phân tử thấp bằng phương pháp chiếu xạ

Trong nghiên cứu này, dung dịch xanthan 2% được chiếu xạ với các liều chiếu khác nhau từ 25 đến 150 kGy để xác định liều chiếu xạ cần thiết tạo sản phẩm xanthan có khối lượng phân tử thấp ứng dụng làm chất bám dính nhằm tăng hiệu quả sử dụng của phân bón lá. Ảnh hưởng của bức xạ gamma ở các liều xạ khác nhau đến một số đặc trưng cấu trúc của xanthan cũng được phân tích. Kết quả cho thấy, xử lý chiếu xạ đã làm giảm đáng kể độ nhớt, khối lượng phân tử, tính bền nhiệt cũng như khả năng bám dính của dung dịch xanthan.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu tạo xanthan khối lượng phân tử thấp bằng phương pháp chiếu xạKhoa học Kỹ thuật và Công nghệNghiên cứu tạo xanthan khối lượng phân tử thấpbằng phương pháp chiếu xạTrần Minh Quỳnh*, Nguyễn Văn Bính, Trần Xuân AnTrung tâm Chiếu xạ Hà NộiNgày nhận bài 18/12/2017; ngày chuyển phản biện 25/12/2017; ngày nhận phản biện 31/1/2018; ngày chấp nhận đăng 8/2/2018Tóm tắt:Trong nghiên cứu này, dung dịch xanthan 2% được chiếu xạ với các liều chiếu khác nhau từ 25 đến 150 kGy để xácđịnh liều chiếu xạ cần thiết tạo sản phẩm xanthan có khối lượng phân tử thấp ứng dụng làm chất bám dính nhằmtăng hiệu quả sử dụng của phân bón lá. Ảnh hưởng của bức xạ gamma ở các liều xạ khác nhau đến một số đặc trưngcấu trúc của xanthan cũng được phân tích. Kết quả cho thấy, xử lý chiếu xạ đã làm giảm đáng kể độ nhớt, khối lượngphân tử, tính bền nhiệt cũng như khả năng bám dính của dung dịch xanthan.Từ khóa: Chiếu xạ tia gamma, độ nhớt, khối lượng phân tử thấp, tính bám dính, xanthan.Chỉ số phân loại: 2.4Preparation of low molecularweight xanthan by gammaradiation degradationMinh Quynh Tran*, Van Binh Nguyen, Xuan An TranHanoi Irradiation CentreReceived 18 December 2017; accepted 8 February 2018Abstract:In this study, 2% xanthan solutions were irradiated atdoses ranging from 25 to 150 kGy for estimating thedose required to prepare low molecular weight xanthanthat can be utilized as the bio-adhesive supplementedto foliar fertilizers to improve their effectiveness. Theresults revealed that viscosity and average molecularweight of commercial xanthan were quickly reducedby irradiation at 25 kGy, then slower reduced with thedoses up to 150 kGy. Thermal stability and adhesioncapacity of the irradiated xanthan also decreased byradiation degradation.Keywords: Adhesion, gamma irradiation, low molecularweight, viscosity, xanthan.Classification number: 2.4Đặt vấn đềXanthan là một polysaccharide được sinh tổng hợp bởiXanthomonas campestris, một loài vi khuẩn gây ra bệnhmục đen (Black rot) trên rau cải, súp lơ và các loại rau lámỏng khác. Xanthan thành phẩm thu nhận được từ quá trìnhlên men carbohydrate với X. campestris và tinh chế bằngethanol hoặc isopropanol trước khi sấy khô và nghiền thànhdạng bột. Nhờ khả năng tan tốt trong nước thành dung dịchcó độ nhớt rất cao, xanthan đã được sử dụng như chất bámdính trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ công nghiệp thựcphẩm đến hóa chất nông nghiệp và công nghiệp khác nhưcông nghiệp dệt, gốm sứ, sơn, dầu khí [1]. Tuy nhiên, độnhớt dung dịch cao phần nào ảnh hưởng đến khả năng hòatan và ứng dụng của polymer này trong thực tiễn.Ngày nay, công nghệ bức xạ đã được nghiên cứu và sửdụng rộng rãi để biến đổi đặc tính vật liệu polyme theo mụcđích ứng dụng. Xanthan là một polysaccharide tự nhiên cótính tương hợp sinh học và khả năng bám dính tốt nên đượcdùng nhiều trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, dầumỏ… Gần đây, kỹ thuật chiếu xạ cắt mạch đã được áp dụngvới các polysaccharide tự nhiên để tạo các phân đoạn khốilượng phân tử (KLPT) thấp, có khả năng tan nước và hoạttính sinh học cải thiện, nhằm sản xuất các chế phẩm kíchthích sinh trưởng, kích kháng bệnh thực vật dùng trongnông nghiệp [2-4]. Tương tự như các polysaccharide khác,chiếu xạ cũng có thể cắt mạch xanthan và làm tăng tính tantrong nước cũng như khả năng ứng dụng nó trong thực tiễn[4]. Kết quả nghiên cứu của Li và cs cho thấy, khi xử lýTác giả liên hệ: Email: tmqthuquynh@yahoo.com*60(3) 3.201841Khoa học Kỹ thuật và Công nghệchiếu xạ xanthan ở liều 40 kGy đã làm tăng khả năng tạo độsánh cho ứng dụng làm chất ổn định trong thực phẩm [5].Một tác giả khác cũng chỉ ra rằng, chiếu xạ liều 45 kGy làmgiảm độ nhớt và KLPT của xanthan, làm cho xanthan chiếuxạ dễ hòa tan trong nước hơn [6]. Kết quả nghiên cứu củaLi và cs đối với xanthan chiếu xạ ở dạng bột khô trong dảiliều 0-500 kGy trên nguồn gamma Co-60 đã cho thấy, cósự suy giảm KLPT từ 1,71-2,23×106 g.mol-1 ở liều 10 kGyxuống còn 1,59×104 g.mol-1 ở liều 500 kGy [4]. Tương tự,nghiên cứu trước đây của chúng tôi cũng xác nhận rằng,chiếu xạ ở dạng khô hay dạng “paste” đều làm giảm KLPTvà độ nhớt của xanthan [7]. Tuy nhiên, để có được chế phẩmxanthan KLPT thấp dưới 105 g.mol-1 cần phải chiếu xạ cao,làm tăng chi phí và hạn chế khả năng ứng dụng thực tiễn.Việc bổ sung các chất phụ gia như chất nhạy bức xạ đã đượcchứng minh là có thể làm tăng hiệu quả cắt mạch bức xạ[8], chẳng hạn như hydro peoxit (H2O2) có thể được bổ sungvào dung dịch chitosan, alginate để tăng hiệu quả cắt mạchbức xạ đối với chúng [9]. Dung dịch H2O2 5% cũng đượcsử dụng để làm tăng hiệu quả cắt mạch trong nghiên cứugần đây của chúng tôi, kết quả cho thấy chỉ cần liều chiếukhoảng 30 kGy có thể giảm KLPT của xanthan xuống cònmột nửa, song dường như cấu trúc phân tử polyme không bịảnh hưởng khi liều chiếu tiếp tục tăng đến 50 kGy [10]. Vớimục đích tạo được xanthan KLPT thấp dưới 105 g.mol-1 màkhông cần á ...