Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn cho vải viscose bằng nano bạc tổng hợp xanh và fibroin tơ tằm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Võ Thị Lan Hương NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KHÁNG KHUẨN CHO VẢI VISCOSE BẰNG NANO BẠC TỔNG HỢP XANH VÀ FIBROIN TƠ TẰM LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY Hà Nội – 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - Võ Thị Lan Hương NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KHÁNG KHUẨN CHO VẢI VISCOSE BẰNG NANO BẠC TỔNG HỢP XANH VÀ FIBROIN TƠ TẰM Ngành: CÔNG NGHỆ DỆT, MAY Mã số: 9540204 LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GVC TS NGUYỄN NGỌC THẮNG Hà Nội – 2022 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tác giả hướng dẫn TS Nguyễn Ngọc Thắng Các số liệu kết luận án trung thực, đồng tác giả cho phép sử dụng chưa tác giả khác cơng bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 27 tháng năm 2022 Giáo viên hướng dẫn Tác giả GVC TS Nguyễn Ngọc Thắng Võ Thị Lan Hương i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Ngọc Thắng, người hết lịng quan tâm hướng dẫn, dìu dắt tơi suốt trình học tập thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Cô giáo thuộc Bộ mơn Vật liệu Cơng nghệ Hóa dệt, Viện Dệt may - Da giầy Thời trang, Phòng đào tạo - Bộ phận đào tạo sau Đại học, Trung tâm Khoa học Công nghệ Cao su, Trung tâm nghiên cứu phát triển công nghệ sinh học, Viện Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho trình học tập nghiên cứu Đồng thời, xin cảm ơn Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam hỗ trợ thực số phân tích luận án Tơi gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến Ban giám hiệu, Khoa Công nghệ Sợi dệt Trường Đại học Công nghiệp Dệt may Hà Nội, nơi công tác, tạo điều kiện cho học tập nghiên cứu Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, người thân yêu gần gũi động viên, san sẻ gánh vác công việc, tạo điều kiện tốt để yên tâm hoàn thành luận án Hà Nội, ngày 27 tháng năm 2022 Tác giả Võ Thị Lan Hương ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ x MỞ ĐẦU xiv Lý chọn đề tài xiv Mục tiêu nghiên cứu luận án xv Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án xvi Nội dung nghiên cứu luận án xvi Phương pháp nghiên cứu luận án xvi Ý nghĩa khoa học luận án xvii Giá trị thực tiễn luận án xvii Những điểm luận án xvii Kết cấu luận án xvii Chương TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan xử lý kháng khuẩn cho vải viscose 1.1.1 Tổng quan vải viscose 1.1.2 Tổng quan xử lý kháng khuẩn cho vải viscose 1.2 Tổng quan nano bạc phương pháp tổng hợp 12 1.2.1 Nano bạc 12 1.2.2 Tổng quan tổng hợp nano bạc phương pháp hoá học xanh sử dụng dịch chiết thực vật 17 1.2.3 Xử lý kháng khuẩn cho vật liệu từ cellulose nano bạc 23 1.3 Tổng quan fibroin tơ tằm 31 1.3.1 Cấu tạo fibroin 31 1.3.2 Tính chất fibroin 33 1.3.3 Ứng dụng fibroin tơ tằm 34 1.3.4 Tổng quan hòa tan tái sinh fibroin tơ tằm 37 1.4 Tổng quan đánh giá hoạt tính kháng khuẩn 42 1.4.1 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn chất kháng khuẩn 42 iii 1.4.2 Phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn vật liệu dệt 45 1.4.3 Phương pháp kiểm tra độ bền kháng khuẩn vật liệu dệt 49 1.5 Kết luận phần tổng quan hướng nghiên cứu luận án 50 1.5.1 Kết luận phần tổng quan 50 1.5.2 Hướng nghiên cứu luận án 51 Chương ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 53 2.1 Đối tượng nghiên cứu 53 2.1.1 Vật liệu 53 2.1.2 Hóa chất 53 2.1.3 Dụng cụ thiết bị 53 2.1.4 Các chủng vi khuẩn thử nghiệm 54 2.2 Nội dung nghiên cứu 54 2.2.1 Tổng hợp nano bạc phương pháp hóa học xanh 54 2.2.2 Hòa tan tái sinh fibroin tơ tằm 55 2.2.3 Xử lý kháng khuẩn cho vải viscose dung dịch nano bạc fibroin tơ tằm 55 2.3 Phương pháp nghiên cứu 56 2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết 56 2.3.2 Phương pháp thực nghiệm 56 2.3.3 Phương pháp đánh giá khả kháng khuẩn 66 2.3.4 Phương pháp phân tích 71 2.3.5 Phương pháp xác định tính chất vật liệu dệt 74 2.4 Kết luận chương 75 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 76 3.1 Tổng hợp nano bạc phương pháp hóa học xanh 76 3.1.1 Sử dụng dịch chiết Bồ làm chất khử 76 3.1.2 Sử dụng dịch chiết Huyết dụ làm chất khử 81 3.2 Hòa tan tái sinh fibroin tơ tằm 90 3.2.1 Khả hòa tan fibroin tơ tằm hệ dung môi 90 3.2.2 Khả tái sinh fibroin tơ tằm 91 3.2.3 Đề xuất chế hòa tan tái sinh fibroin vải viscose 100 3.3 Xử lý kháng khuẩn cho vải viscose dung dịch nano bạc fibroin tơ tằm 101 3.3.1 Vải viscose xử lý dung dịch nano bạc (VisAg) 101 iv 3.3.2 Vải viscose xử lý dung dịch nano bạc fibroin tơ tằm 109 3.3.3 Đánh giá số tính chất tiện nghi vải sau xử lý 125 3.4 Đề xuất chế liên kết vải viscose với fibroin tơ tằm AgNPs 128 3.5 Kết luận chương 128 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 130 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 131 TÀI LIỆU THAM KHẢO 132 v DANH MỤC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT AAS AFFSAPS AgCl-NPs AgCol AgNPs AgSa ATP BHI BSAC Ca/Et Ca/Et/W CFU CLSI C3G DeSilk DIN DNA DLS DP DTA EDX/EDS EUCAST Fib FTIR KLPT : Atomic Absorption Spectrometry – Phổ hấp thụ nguyên tử : The French Agency for the Safety of Health Products - Cơ quan Quản lý Dược phẩm Pháp : Nano bạc clorua : Nano bạc tổng hợp phương pháp hoá học xanh sử dụng dịch chiết Huyết dụ : Silver Nanoparticles – Nano bạc : Nano bạc tổng hợp phương pháp hoá học xanh sử dụng dịch chiết Bồ : Adenosine Triphosphate - Phân tử mang lượng, có chức vận chuyển lượng đến nơi cần thiết để tế bào sử dụng : Brain Heart Infusion – Môi trường nuôi cấy vi khuẩn : British Society for Antimicrobial Chemotherapy - Hội Hóa liệu kháng sinh Anh quốc : Hệ dung môi canxi clorua /Etanol : Hệ dung môi canxi clorua /Etanol/Nước : Colony-Forming Unit - Đơn vị tạo khuẩn lạc : Clinical and Laboratory Standards Institute - Viện Tiêu chuẩn lâm sàng xét nghiệm Hoa Kỳ : Cyanidin-3-Glucoside : Degummed Silk - Tơ tằm chuội keo sericin : German Institute For Standardization - Viện tiêu chuẩn Đức : Deoxyribonucleic acid - Phân tử axit nucleic mang thông tin di truyền dạng ba mã di truyền quy định hoạt động sống : Dynamics Light Scattering - Phương pháp tán xạ ánh sáng động học : Degree of Polymerization – Độ trùng hợp : Differential Thermal Analysis - Phân tích nhiệt vi sai : Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy - Phổ tán sắc lượng tia X : European Committee on Antibiotic Susceptibility Testing - Ủy ban Châu Âu Thử nghiệm Tính nhạy cảm với Kháng sinh : Silk Fibroin - Fibroin tơ tằm : Fourier-Transform Infrared Spectroscopy - Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier : Khối lượng phân tử vi LiEt LiEtW LiW MIC MBC : : : : : QAS QPS ReS.Al ReS.Ax ReS.Ca ROS SEM So TEM : : : : : : : : : TLC UV UV-Vis Vis VisAg VisAgWx VisAgFib VisAgFibWx VisFib VisFibWx VisFibAg VisFibAgWx VisFib@Ag VisFib@AgWx : : : : : : : : : : : : : : XRD w.o.f : : Hệ dung môi Liti bromua/Etanol Hệ dung môi Liti bromua/Etanol/Nước Hệ dung môi Liti bromua/Nước Minimal Inhibitory Concentration - Nồng độ ức chế tối thiểu Minimal Bactericidal Concentration - Nồng độ diệt khuẩn tối thiểu Quaternary ammonium salts - Muối amoni bậc bốn Quaternary phosphonium salts - Muối phosphonium bậc bốn Fibroin tái sinh nhôm sunphat Fibroin tái sinh axeton Fibroin tái sinh dung dịch canxi clorua Reactive Oxygen Species - Oxi hoạt hóa Scanning Electron Microscope - Kính hiển vi điện tử quét Raw Silk - Tơ tằm mộc Transmission Electron Microscopy - Kính hiển vi điện tử truyền qua Thin-layer chromatography - Sắc ký lớp mỏng Ultraviolet - Tử ngoại Ultraviolet-Visible - Tử ngoại - Khả kiến Vải viscose Vải viscose xử lý nano bạc Vải viscose xử lý nano bạc x chu kỳ giặt Vải viscose xử lý nano bạc trước, fibroin sau Vải viscose xử lý nano bạc trước, fibroin sau x lần giặt Vải viscose xử lý fibroin Vải viscose xử lý fibroin x chu kỳ giặt Vải viscose xử lý fibroin trước, nano bạc sau Vải viscose xử lý fibroin trước, nano bạc sau x lần giặt Vải viscose xử lý hỗn hợp fibroin nano bạc Vải viscose xử lý hỗn hợp fibroin nano bạc, x lần giặt X-Ray Difraction - Nhiễu xạ tia X Weight of fabric - So với khối lượng vải vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các kích thước mắt xích cellulose [9] Bảng 1.2: Tính chất lý số loại xơ viscose Bảng 1.3: Một số loại thực vật dùng để tổng hợp AgNPs 17 Bảng 1.4: Các saponin có Bồ hịn 21 Bảng 1.5: Các axit amin có fibroin tơ tằm Bombyx mori [152] 32 Bảng 1.6: Ứng dụng fibroin tơ tằm tái sinh lĩnh vực y sinh [157] 35 Bảng 1.7: Các hệ dung mơi hồ tan fibroin tơ tằm [167] 37 Bảng 1.8: Điều kiện thử nghiệm kháng khuẩn theo CLSI [178] 43 Bảng 1.9: Một số phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn hàng dệt may [1] 45 Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật vải 53 Bảng 2.2: Các chủng vi khuẩn gây bệnh 54 Bảng 2.3: Các phương án hoà tan fibroin tơ tằm 60 Bảng 2.4: Các dung môi để tái sinh fibroin 60 Bảng 2.5: Điều kiện xử lý vải viscose AgNPs ký hiệu mẫu 64 Bảng 2.6: Điều kiện xử lý ký hiệu mẫu vải xử lý theo phương án 64 Bảng 2.7: Điều kiện xử lý ký hiệu mẫu vải xử lý theo phương án 65 Bảng 2.8: Điều kiện xử lý ký hiệu mẫu vải xử lý theo phương án 66 Bảng 3.1: Hàm lượng saponin có dịch chiết Bồ hịn 76 Bảng 3.2: Hàm lượng anthocyanin có dịch chiết Huyết dụ 82 Bảng 3.3: Kết đo màu mẫu vải nhuộm thuốc nhuộm axit 98 Bảng 3.4: Kết đo màu mẫu vải nhuộm thuốc nhuộm hoạt tính 99 Bảng 3.5: Hàm lượng fibroin mẫu vải VisFib trước sau chu kỳ giặt99 Bảng 3.6: Kết đo màu mẫu vải VisAg thay đổi mức ép 102 Bảng 3.7: Kết đo màu mẫu vải VisAg thay đổi nồng độ AgNPs 104 Bảng 3.8: Hiệu suất kháng khuẩn vải VisAg trước sau chu kỳ giặt 106 Bảng 3.9: Hàm lượng AgNPs vải VisAg trước sau 30 chu kỳ giặt 108 Bảng 3.10: Kết đo màu mẫu vải VisAgFib thay đổi nồng độ AgNPs 109 Bảng 3.11: Hiệu suất kháng khuẩn vải VisAgFib trước sau chu kỳ giặt 111 Bảng 3.12: Hàm lượng AgNPs vải VisAgFib trước sau 30 chu kỳ giặt 113 Bảng 3.13: Hàm lượng fibroin mẫu vải VisAgFib trước sau 30 chu kỳ giặt 114 Bảng 3.14: Kết đo màu mẫu vải VisFibAg thay đổi nồng độ AgNPs 115 viii PHỤ LỤC MỘT SỐ DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN 2.1 Dụng cụ thiết bị chế tạo Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật số dụng cụ thiết bị chế tạo STT Thiết bị Thông số kỹ thuật Sử dụng Tủ sấy Nhiệt độ tối đa 100℃ Tổng hợp nano bạc, hòa tan fibroin tơ tằm Cân điện tử Khối lượng tối đa 200 g, độ xác tới số thập phân Cân mẫu lá, tơ tằm, vải Cân điện tử Khối lượng tối đa 200 g, độ xác tới số thập phân Cân hóa chất Cân phân tích ẩm Khối lượng tối đa 220 g, độ xác tới số thập phân Xác định hàm ẩm nguyên liệu Máy xay Pensonic Công suất: 250 W, cối xay PB-330 dung tích lít Máy nhuộm cốc Gia nhiệt tia hồng ngoại, Chiết dung dịch áp suất cao Ti- cốc, dung tích cốc tối đa: 500 Bồ ml color Bể ổn nhiệt HHS6 Dung tích 20 lít, giếng, nhiệt Tổng hợp nano bạc, độ tối đa 100℃ hòa tan fibroin tơ tằm Máy ly tâm Tomy MX-305 Tốc độ tối đa 16.000 v/p, nhiệt Tổng hợp nano bạc, độ -9℃ - 35℃ hòa tan fibroin tơ tằm Bể siêu âm UT-106H Công suất: 75 W, 40 kHz thời Tổng hợp nano bạc gian siêu âm: – 60 phút, nhiệt độ: 20 - 60℃ 10 Thiết bị lọc dòng Cột lọc từ 1.000 - 750.000 Lọc dung dịch fibroin ngang QuixStand nominal molecular weight cut off (NMWC), màng lọc 110 benchtop cm2 đến 1.400 cm2, t = - 40℃ 11 Thiết bị ngấm ép Model: D 394 A, tốc độ: - 15 Ngấm ép mẫu vải dung dịch fibroin v/p, lực ép: 0,5 - bar nano bạc 12 Thiết bị sấy Model: D 398, nhiệt độ tối đa: Sấy gia nhiệt mẫu 300℃, thời gian: - 360 giây sau ngấm ép 13 Tủ sấy ABD 300 Nhiệt độ: - 300oC, độ xác nhiệt độ: ± 1oC 14 Tủ hóa mẫu Model máy: M 250 - RH; Hãng sản xuất: Mesdan, Italy Xay nguyên liệu để chiết xuất Sấy mẫu Thuần hóa mẫu vải 15 Thiết bị kiểm tra độ bền màu giặt Tốc độ quay 40 vòng / phút, Giặt mẫu vải nhiệt độ nước lên đến 99℃, tối đa công suất để chứa cốc 550 ml Hình 2.1: Hình ảnh dụng cụ thiết bị chế tạo 2.2 Dụng cụ thiết bị phân tích Bảng 2.2: Một số thiết bị phân tích STT Thiết bị Thông số kỹ thuật Sử dụng Thiết bị đo UV – Bước sóng: - 1100 nm, Tốc độ Xác định bước sóng Vis Shimadzu quét sóng: khoảng 3000 nm/phút, hấp thụ cực đại rộng khe cố định: 1nm (190 - 1100 nano bạc UV 1800 nm) Kính hiển vi Đèn Tungsten-halogen V, 20 W, Phân tích mẫu quang học Krüss độ phóng đại đến 1000 lần, khoảng từ kén tằm, fibroin cách thị kính: 55 ~ 75 mm sau tái sinh Kính hiển vi điện Xuất xứ: Nhật Bản, độ phóng đại Phân tích bề mặt tử qt SM- từ - 30.000 lần, điện áp: 0,5 kV vải trước sau xử 6510LV Jeol đến 30 kV lý Kính hiển vi điện Điện áp: 40, 80, 100, 120, 160, 200 Xác định kích tử truyền qua kV, độ phóng đại từ 50 - 800.000 thước, hình dạng HR-TEM JEM- lần nano bạc 2100 Máy quang phổ Detector DLaTGS/KBr ổn Phân tích phổ hồng hồng ngoại FT- định nhiệt với dải đo từ 12500 - ngoại dịch chiết IR Nicolet 6700 350 cm-1, nguồn laser, tách tia thực vật, nano bạc, mẫu vải xử lý 10 11 12 13 sử dụng tinh thể KBr vùng 7800 - 350 cm-1 Thiết bị phân Nhiệt độ: 25 - 1100°C, tốc độ tăng Phân tích nhiệt tích nhiệt vi sai nhiệt lên đến 200 K/phút trọng mẫu TGA 209F1 nano bạc tổng hợp Thiết bị nhiễu xạ Ống phát Cu 40 kV, 40 mA, Phân tích phổ nhiễu tia X D8 detector bán dẫn Sol-X, detector xạ tia X mẫu Advance nhấp nháy nano bạc Thiết bị đo độ rủ Hình hộp có nắp đậy mờ, hai đĩa Đo độ rủ mẫu đường kính 18 cm, nguồn sáng vải trước sau xử điểm lý Thiết bị đo độ Xuất xứ: ĐH Bách khoa Hà Nội Đo độ mao dẫn mao dẫn mẫu vải trước sau xử lý Thiết bị đo độ Model: M021A SDL ATLAS, Áp Đo độ thống khí thống khí lực dịng khí ≥ 900 Pa, kích thước mẫu vải vải trước sau xử lý mẫu thử khoảng từ - 100 cm2 Thiết bị đo độ Lực kéo lên đến 3000 N, khoảng Đo độ bền kéo đứt bền kéo đứt cách hàm cặp từ 50 - 500 mẫu vải Tenso Lab mm, tốc độ kéo từ 10 - 1000 trước sau xử lý 2512A, Mesdan, mm/phút Italy Thiết bị đo màu Bước sóng: 400 - 700 nm, D65, Đo màu mẫu X-rite, Ci4200 vải trước sau xử góc quan sát 10° lý Thiết bị phân Hãng Gerhardt Vapodest, Đức Xác định hàm tích Kjeldahl lượng nitơ mẫu vải Hình 2.2: Một số thiết bị phân tích 2.3 Dụng cụ thiết bị đánh giá hoạt tính kháng khuẩn Bảng 2.3: Dụng cụ thiết bị đánh giá hoạt tính kháng khuẩn STT Thiết bị Thông số kỹ thuật Sử dụng Nồi hấp tiệt Nhiệt độ: - 137⁰C, áp suất: - 0,4 trùng HVE-50 MPa, thời gian: - 250 phút Tiệt trùng dụng cụ, môi trường Tủ cấy an toàn sinh học cấp Máy so màu Bước sóng: 190 - 1100 nm, Bộ giữ Xác định mật độ Gene Quant cuvet: cố định, Độ xác: ± quang dung dịch vi khuẩn nm 1300 Tủ nuôi lắc BR3000LF Tốc độ: 25 - 250 v/p, nhiệt độ: - Hoạt hóa, tăng sinh 70ºC, phương pháp lắc: Chuyển vi khuẩn xoay / đối ứng Tủ nuôi LM – 570RD Tốc độ: 30 - 300 v/p, nhiệt độ: - Nuôi vi khuẩn cấy 70ºC, phương pháp lắc: Chuyển đĩa thạch xoay / đối ứng (có ngăn ni tĩnh) Lưu lượng khí hút vào 0,45 m/s, Ni cấy vi khuẩn, thổi xuống 0,30 m/s, đèn UV, hiệu đánh giá hoạt tính suất màng lọc ULPA 99,9999% kháng khuẩn 0,1 - 0,3 micron, độ sáng huỳnh quang 1400 lux 6 Máy votex Tốc độ: 300 đến 2500 v/p, quỹ Trộn dung dịch đạo lắc: 4,9 mm, công tắc tự động vi khuẩn pha loãng bật/tắt Máy đo pH Khoảng đo pH: - đến 20℃, độ xác: ± 0,002 Máy đếm khuẩn Nguồn sáng bên dưới, bề mặt làm Đếm khuẩn lạc lạc Funke Gerber việc chia vạch cm² 1/9- nuôi cấy đĩa thạch cm², bút đếm thao tác tay Pha dung dịch đệm Hình 2.3: Một số dụng cụ, thiết bị sử dụng để đánh giá hoạt tính kháng khuẩn PHỤ LỤC 3.1 Các phương pháp phân tích a Phương pháp quang phổ tử ngoại - khả kiến (UV-Vis) Nguyên lý đo: cho chùm ánh sáng có độ dài bước sóng xác định vùng UVVis Dựa vào lượng ánh sáng bị hấp thụ dung dịch mà suy nồng độ dung dịch Sơ đồ nguyên lý đo cường độ hấp thụ thể Hình 3.1 Cường độ tia tới: Io = IA + IR + I Trong đó: Io : Là cường độ ban đầu nguồn sáng I : Là cường độ ánh sáng sau qua dung dịch : Là cường độ ánh sáng bị hấp thụ dung dịch IA IR : Là cường độ ánh sáng phản xạ thành cuvet dung dịch Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý đo cường độ hấp thụ Cường độ hấp thụ xạ chất xác định dựa giảm cường độ chùm xạ chiếu qua dung dịch chứa chất khảo sát chứng minh định luật hấp thụ ánh sáng Bouguer-Lambert-Beer A = lg 𝐈𝐈𝐈𝐈 = ε.l.C 𝐈𝐈 Trong đó: A : Độ hấp thụ mật độ quang C : Nồng độ mol chất ban đầu (mol/l) l : Bề dày lớp dung dịch mà ánh sáng qua (cm) ε : Hệ số hấp thụ phân tử gam Nếu C = 1% (v/v), l = cm ε gọi hệ số hấp thụ tiêng (E) Độ hấp thụ dung dịch tỷ lệ với nồng độ (C) bề dày (l) lớp chất khảo sát Trong luận án tác giả sử dụng phổ UV-Vis để xác định bước sóng hấp thụ cực đại nano bạc, xác định hàm lượng anthocyanin dịch chiết Huyết dụ thực máy Shimadzu UV 1800 UV-Vis Spectrophotometer, Trung tâm Khoa học Công nghệ Cao su, Trường ĐH Bách khoa Hà Nội b Phương pháp phổ hồng ngoại biến đổi (FTIR) Phương pháp dựa tương tác xạ điện từ miền hồng ngoại với phân tử nghiên cứu Quá trình tương tác dẫn đến hấp thụ lượng, có liên quan chặt chẽ đến cấu trúc phân tử Dựa vào tần số đặc trưng, cường độ đỉnh phổ hồng ngoại, pháp đốn trực tiếp có mặt nhóm chức, liên kết xác định phân tử nghiên cứu, từ xác định cấu trúc nghiên cứu Bảng 3.1 thể nhóm chức số sóng tương ứng Bảng 3.1: Thống kê nhóm chức số sóng tương ứng (Nguồn:https://www.chemistry.ucla.edu, n.d.) STT Nhóm chức Số sóng (cm-1) Nhóm O–H nước 3700 – 3100 Nhóm O–H ancol 3600 – 3200 Nhóm O–H axit cacboxylic 3600 – 2500 Nhóm N–H 3500 – 3350 Nhóm ≡C–H ~3300 Nhóm =C–H 3100 – 3000 Nhóm –C–H 2950 – 2840 Nhóm –C–H andehit 2900 – 2800 Nhóm C≡N ~2250 10 Nhóm C≡C 2260 – 2100 11 Nhóm C=O andehit 1740 – 1720 12 Nhóm C=O anhidrit (O=C–O–C=O) 1840 – 1800, 1780 – 1740 13 Nhóm C=O este 1750 – 1720 14 Nhóm C=O xeton 1745 – 1715 15 Nhóm C=O amit 1700 – 1500 16 Nhóm C=C anken 1680 – 1600 17 Nhóm C=C hydrocacbon thơm 1600 – 1400 18 Nhóm C–O–C 1250 – 1050 19 Nhóm C–OH 1200 – 1020 Nhóm NO2 20 1600 – 1500, 1400 – 1300 21 Nhóm C–F 1400 – 1000 22 Nhóm C–Cl 800 – 600 23 Nhóm C–Br 750 – 500 24 Nhóm C–I ~500 Trong nghiên cứu này, dịch chiết Bồ hòn, Huyết dụ nano bạc (AgSa, AgCol) cô đặc sấy khô tới khối lượng không đổi nhiệt độ 60°C tủ sấy Sau mẫu khô tiến hành thí nghiệm đo phổ hồng ngoại (FTIR) Thơng qua phương pháp suy đốn nhóm chức có dịch chiết có khả khử ion bạc dạng nano bạc hợp chất có dịch chiết đóng vai trị chất ổn định nano bạc tổng hợp c Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) Nguyên lý xác định: chiếu chùm tia X đơn sắc có bước sóng λ tới bề mặt tinh thể chất rắn cách khoảng đặn d sâu vào bên mạng lưới tinh thể tạo tượng nhiễu xạ tia X (Hình 3.2) Mối quan hệ khoảng cách hai mặt phẳng tinh thể song song (d), góc phương tia X tới mặt phẳng tinh thể (θ) bước sóng tia X (λ) biểu thị phương trình Vulf – Bragg [194]: 2×d×sinθ = n×λ Trong đó: n bậc nhiễu xạ (n = 1, 2, 3…) Phương pháp sử dụng để nghiên cứu cấu trúc tinh thể vật chất, kiểm tra đơn pha vật liệu, xác định kích thước tinh thể… [192, 194] Hình 3.2: Ngun lý đo nhiễu xạ tia X [230] Trong nghiên cứu này, giản đồ nhiễu xạ tia X mẫu AgNPs đo máy nhiễu xạ tia X D8 Advance (Bruker, Đức), Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm KH & CN Việt Nam d Phương pháp Kjeldahl Nguyên tắc xác định: Hợp chất hữu phân hủy H2SO4 với có mặt chất xúc tác Sản phẩm phản ứng kiềm hóa, sau chưng cất chuẩn độ lượng amoniac giải phóng Tính hàm lượng nitơ nhân kết với hệ số qui ước để thu hàm lượng protein theo công thức 3.1 3.2 % 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛ơ = (3.1) (𝑉𝑉 −𝑉𝑉 )×𝑀𝑀×14,01 𝑠𝑠 𝐵𝐵 𝑊𝑊×10 % 𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝 = % 𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛𝑛ơ × 𝐹𝐹 (3.2) Trong đó: : Thể tích axit dùng để chuẩn độ cho mẫu thử (ml) Vs Vb : Thể tích axit dùng để chuẩn độ cho mẫu trắng (ml) M : Khối lượng mol axit HCl tiêu chuẩn 14,01 : Khối lượng nguyên tử nitơ W : Khối lượng mẫu thử : Hệ số chuyển đổi từ mg/g sang % : hệ số chuyển đổi từ hàm lượng nitơ sang hàm lượng protein (F = 5,7 cho lúa mì; F = 6,38 cho sản phẩm sữa, lại F = 6,25) Quy trình phân tích Kjeldahl tiến hành theo bước mơ tả Hình 3.3 Chuẩn bị mẫu vải có khối lượng gam, cắt nhỏ đến kích thước đến kích thước 0,5 × 0,5 mm để phân tích Bước 1: Vơ hóa mẫu - Mẫu vải cho vào bình Kjeldahl, thêm chất xúc tác (K2SO4: CuSO4 tỷ lệ 10:1) vào lắc nhẹ, đậy kín Cho H2SO4 đặc vào bình, đặt bình Kjeldahl vào thiết bị đốt mẫu tiến hành vơ hóa mẫu tủ hút dịch chuyển từ màu đen sang xanh trong, để nguội tủ hút - Chuyển dịch vơ hóa vào bình cất đạm, tráng lại nhiều lần nước cất Bước 2: Cất đạm 10 F 10 Chuẩn bị bình hứng gồm: B3BO3 3% + thị Taxiro (0,05g xanh metylen, 5ml nước cất, 100ml cồn tuyệt đối 0,1g metyl đỏ) - Lắp bình cất đạm bình hứng vào cất đạm để cất đạm tới từ đầu ống sinh hàn không làm đổi màu quỳ tím Bước 3: Chuẩn độ, tính tốn kết - Chuẩn độ bình hứng bằng HCl 0,1N đến màu xanh dịch chuyển sang màu tím hồng - Tính tốn hàm lượng nitơ protein theo cơng thức 2.3 2.4 Các thí nghiệm lặp lại lần lấy giá trị trung bình lần lặp lại - Hình 3.3: Sơ đồ quy trình phân tích Kjeldahl Các thí nghiệm thực buồng đốt thiết bị chưng cất đạm Kjeldahl hãng Gerhardt Vapodest phịng thí nghiệm Cơng nghệ thực phẩm, Viện Công nghệ Sinh học Công nghệ Thực phẩm, Đại học Bách Khoa Hà Nội e Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS) Nguyên lý xác định: Phương pháp AAS dựa nguyên lý hấp thụ nguyên tử Khi thực chiếu vào đám nguyên tử lượng xạ đặc trưng riêng ngun tử Sau đó, đo cường độ cịn lại xạ đặc trưng sau bị đám nguyên tử hấp thụ, tính nồng độ ngun tố có mẫu đem phân tích [192] Quy trình phân tích: - Chuyển mẫu phân tích dạng dung dịch đồng thể - Hoá dung dịch mẫu phân tích, ngun tử hố đám - Chiếu chùm tia sáng xạ đặc trưng nguyên tố cần phân tích qua đám nguyên tử vừa sinh Các nguyên tử trạng thái hấp thụ tia xạ định tạo phổ hấp thụ AAS Ở phần cường độ chùm tia sáng bị loại nguyên tử hấp thụ phụ thuộc vào nồng độ môi trường hấp thụ - Phân ly chọn vạch hấp thụ nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ Cường độ tín hiệu hấp thụ vạch phổ hấp thụ nguyên tử Trong thời gian định nồng độ C, giá trị cường độ phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C nguyên tố mẫu phân tích 3.2 Phương pháp xác định tính chất lý vật liệu a Phương pháp kiểm tra độ thống khí vải Thực kiểm tra độ thống khí vải theo tiêu chuẩn TCVN 5092:2009 [198] Quy trình thực sau: - Tiến hành lấy mẫu theo TCVN 1749:86 TCVN 2124:77: 10 mẫu 11 - Tiến hành cắt mẫu thử cách biên tối thiểu 10 mm với kích thước cho khơng ảnh hưởng tới kết đo mẫu thử phải đảm bảo khơng có sợi dọc sợi ngang Các mẫu giữ điều kiện khí hậu quy định TCVN 1748:86 vòng 24 - Căng mẫu thử thẳng phận căng mẫu cho máy hoạt động theo hướng dẫn sử dụng máy, chỉnh áp suất cần thiết đợi cho áp suất ổn định - Đọc kết tính độ thống khí trung bình từ kết 10 lần lặp lại b Phương pháp kiểm tra độ mao dẫn theo phương ngang Luận án thực kiểm tra độ mao dẫn theo phương ngang vải theo tiêu chuẩn AATCC 198 – 2011 [199] Điều kiện thí nghiệm - Mẫu thí nghiệm đặt điều kiện tiêu chuẩn vòng 24h - Kích thước mẫu thử 200 × 200mm ± mm thẳng theo canh sợi dọc canh sợi ngang mép biên vải - Lắp đặt thiết bị - Đưa toàn hệ thống gồm: Cốc thử, mẫu vải khung thêu vào vị trí đầu nhỏ giọt Buzet, yêu cầu vị trí đầu nhỏ giọt buzet tâm hình trịn mẫu cách mặt vải 10 mm - Bắt đầu mở van buzet (đồng thời bấm đồng hồ tính từ giọt chất lỏng rời khỏi vị trí đầu nhỏ buzet) cho thời gian chảy từ 10 ± giây hết ± 0,1 ml chất lỏng buzet, khóa van buzet - Xác định thời gian chất lỏng thấm vào vải cách chất lỏng thấm đến vạch vịng trịn 100 ± 3mm ghi lại thời gian chưa tới vạch vịng trịn 100 ± 3mm mà 300 ± 5giây dừng thí nghiệm ghi thời gian 300 ± 5giây - Đo khoảng cách mà chất lỏng thấm bề mặt mẫu vải (cả dọc ngang) - Cơng thức tính độ mao dẫn theo phương nằm ngang vải: W = π×(1/4) ×(d1×d2)/t Trong đó: W: Độ mao dẫn chất lỏng vải (mm2/s) d1: Đường kính chất lỏng thấm loang vải theo chiều khổ vải (mm) d2: Đường kính chất lỏng thấm loang vải theo chiều dài vải (mm) t: Thời gian thấm chất lỏng vải c Phương pháp kiểm tra độ rủ vải Độ mềm rủ vải thể khả vải tạo thành vòng uốn khúc trạng thái treo độ mềm rủ vải tạo thành khối lượng thân chúng Trong nghiên cứu này, độ rủ vải xác định theo tiêu chuẩn NF G07109 [200] Điều kiện thử: đặt mẫu thử điều kiện chuẩn 24 điều kiện mơi trường tiêu chuẩn Chọn dưỡng: đường kính 24 cm cho mẫu thí nghiệm Sau thực xong thí nghiệm Hệ số độ rủ tính tốn theo cơng thức sau: Hệ số độ rủ (D) = (M2-M0)/(M1-M0) ≤ 12 Trong đó: Mo: khối lượng vịng giấy mờ bị kẹp đĩa d0=15cm M1: khối lượng vòng giấy mờ ban đầu d=24cm M2: khối lượng phần tạo bóng phần vải rủ sau bỏ M0 d Phương pháp kiểm tra phục hồi nếp gấp vải Sự phục hồi nếp gấp khả phục hồi trạng thái ban đầu vải sau bỏ lực tác dụng làm vải bị gấp nếp Trong nghiên cứu này, phục hồi nếp gấp vải xác định theo tiêu chuẩn TCVN 7425:2004 [201] Các bước thực hiện: - Chuẩn bị mẫu: Từ mẫu ban đầu cắt 10 mẫu thử theo hướng sợi dọc 10 mẫu thử theo hướng sợi ngang Cắt mẫu cho mẫu thử không băng sợi dọc sợi ngang Cắt mẫu hình chữ nhật dài 50 mm rộng 20 mm - Đặt mẫu đo lên bàn xác định góc hồi nhàu vải (các lực nén thơng thường có tải trọng P = 1kg) - Đặt tải trọng lên mẫu ± s - Sau đo góc phục hồi sau bỏ tải trọng phút, 30 phút Tính góc hồi phục trung bình: [rad] α5 = ∑ αi/(n×180) Trong đó: αi: góc hồi phục lần thí nghiệm n: số lần thí nghiệm e Phương pháp kiểm tra độ bền kéo đứt vải Trong nghiên cứu này, mẫu vải trước sau xử lý kiểm tra độ bền kéo đứt độ giãn đứt theo tiêu chuẩn ISO 13934-1:2013 [202] * Chuẩn bị mẫu - Mẫu thí nghiệm đặt điều kiện tiêu chuẩn không 24 - Từ mẫu ban đầu cắt băng mẫu thử theo sợi dọc băng mẫu thử theo sợi ngang Phần làm việc mẫu có kích thước 200 × 50 mm, phải cắt băng mẫu thử có kích thước 350 × 60 mm, dùng kim gẩy sợi để tách sợi hai bên mép theo chiều dọc băng chiều rộng băng lại 50 mm * Tiến hành thử: - Khoảng cách ban đầu hai miệng kẹp máy kéo đứt 200 ± mm, tốc độ di chuyển hàm kẹp 100 mm/phút, lực căng ban đầu N - Đọc kết giá trị lực kéo đứt tuyệt đối độ giãn đứt tuyệt đối, tính giá trị trung bình lực kéo đứt độ giãn đứt f Phương pháp xác định độ ẩm vật liệu Độ ẩm vải (W) tỷ số tính phần trăm (%) khối lượng nước có vật liệu dệt khối lượng khô tuyệt đối vật liệu dệt Độ ẩm thực tế (Wtt) độ ẩm vật liệu dệt điều kiện thực tế Phương pháp dựa nguyên tắc dùng tủ sấy để tách thành phần nước Các bước tiến hành: - Sấy cốc cân nhiệt độ 105 - 1100C đến có khối lượng khơng đổi, để nguội bình hút ẩm cân cân phân tích với độ xác đến 0,001 g - Cho mẫu thử vào cốc cân, cân cân phân tích với độ xác đến 0,001 g Đặt cốc cân có mẫu thử vào dàn sấy, mở nắp cốc cân, tiến hành sấy nhiệt độ từ 105 - 1100C Sau khoảng thời gian 10, 20, 30 tiến hành cân khối lượng mẫu 13 cho, trình sấy kết thúc hai lần cân liên tiếp kết không lệch 0,003 g - Độ ẩm thực tế mẫu thử (Wtt) tính % theo cơng thức: 𝑊𝑊 = 𝐺𝐺 − 𝐺𝐺𝑘𝑘 × 100 𝐺𝐺𝑘𝑘 Trong đó: G: khối lượng mẫu thử trước sấy, tính g Gk: khối lượng mẫu thử sau sấy khô, tính g - Các thí nghiệm lặp lại lần kết cuối trung bình cộng kết hai lần thử, tính tốn độ ẩm xác đến 0,01% quy trịn đến 0,1 % * Độ thải ẩm Độ thải ẩm môi trường khơng khí khơ (ϕ = 0%) tính theo cơng thức: T = W24 – Wi (%) Trong đó: T: độ thải ẩm (%) W24: Độ ẩm thực tế mẫu; Wi: Độ ẩm mẫu sau khoảng thời gian để mẫu mơi trường khơng khí khơ g Phương pháp xác định độ độ thông nước vải Xác định độ thông nước vải trước sau xử lý theo tiêu chuẩn UNI 4818-26, sử dụng hệ thống cốc nhơm có đường kính miệng cốc 1000 mm2 bình tạo mơi trường (Hình 3.1) Hình 3.4: Thiết bị xác định độ thông nước vải Các bước thực hiện: - Cắt mẫu vải hình trịn có đường kính 60 mm - Các cốc nhơm chứa 80 ml nước cất, mẫu vải thử đặt lên miệng cốc định vị đệm cao su - Cân khố lượng cốc (G0) đặt vào bình kín mơi trường nhiệt độ 20 ± 5oC, độ ẩm 65 ± 2% vòng 24 - Sau 24 giờ, cân khối lượng cốc (G24) 14 - Tính tốc độ thơng nước m2 mẫu thí nghiệm qua 24 bình hút ẩm theo cơng thức: 𝐺𝐺0 − ∆𝐺𝐺 = 𝐺𝐺24 Trong đó: 𝑆𝑆 G0: Khối lượng cốc nước vải bắt đầu đặt vào bình hút ẩm G24: Khối lượng cốc nước vải sau 24 bình hút ẩm S: Diện tích miệng cốc hở (1000 mm2) 15 PHỤ LỤC Phương pháp xác định hàm lượng anthocyanin (TCVN 11028:2015) Hàm lượng anthocyanin dịch chiết Huyết dụ thu xác định phương pháp pH vi sai (đo phổ UV – Vis), thực theo tiêu chuẩn TCVN 11028:2015 Nguyên tắc phương pháp dựa đặc tính thay đổi màu theo mơi trường pH chất màu anthocyanin, pH = 1,0 anthocyanin tồn dạng oxonium flavium có độ hấp thụ cực đại, cịn pH = 4,5 chúng chủ yếu dạng hemiketal khơng màu có độ hấp thụ gần không Chênh lệch độ hấp thụ chất màu bước sóng hấp tụ cực đại tỷ lệ thuận với nồng độ chất tạo màu [188] Phương pháp thực sau: Pha loãng dung dịch chiết đo cường độ hấp phụ dải bước sóng 400 - 700 nm thiết bị đo UV-Vis Unico 4802 Hàm lượng anthocyanin mẫu đo hàm lượng cyanidin-3- glucoside dung dịch chiết xuất huyết dụ (C3G, mg/l) xác định theo phương pháp pH vi sai Nồng độ C3G dung dịch chiết xuất tính theo định luật Lambert-Beer sử dụng hệ số phân tử hấp phụ C3G ℇ = 26.900, tính theo cơng thức (2.1) 𝑎𝑎𝑑𝑑𝑑𝑑 (𝑚𝑚𝑔𝑔/𝑙𝑙) = 𝐴𝐴 x 𝑀𝑀𝑀𝑀 x 𝐷𝐷𝐷𝐷 x 103 𝜀𝜀 x 𝑙𝑙 Trong đó: a dd: hàm lượng anthocyanin dung dịch trích ly (mg/l) A: Cường độ hấp thụ, A = (𝐴𝐴𝜆𝜆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑥𝑥 - 𝐴𝐴 700𝑛𝑛𝑚𝑚 )pH 1.0 - (𝐴𝐴𝜆𝜆𝑚𝑚𝑚𝑚𝑥𝑥 - 𝐴𝐴 700𝑛𝑛𝑚𝑚 )pH 4.5 MW = 449,2 g/mol: KLPT cyanidin-3-glucoside; DF: độ pha loãng l: bề dày cuvet (cm), 103 hệ số chuyển đổi từ gam sang miligam; ℇ = 26.900: Hệ số hấp thu phân tử (l.mol-1.cm-1) 16 (2.1) PHỤ LỤC Các kết phân tích 17 ... Vải viscose Vải viscose xử lý nano bạc Vải viscose xử lý nano bạc x chu kỳ giặt Vải viscose xử lý nano bạc trước, fibroin sau Vải viscose xử lý nano bạc trước, fibroin sau x lần giặt Vải viscose. .. viscose xử lý fibroin Vải viscose xử lý fibroin x chu kỳ giặt Vải viscose xử lý fibroin trước, nano bạc sau Vải viscose xử lý fibroin trước, nano bạc sau x lần giặt Vải viscose xử lý hỗn hợp fibroin. .. Chương TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan xử lý kháng khuẩn cho vải viscose 1.1.1 Tổng quan vải viscose 1.1.2 Tổng quan xử lý kháng khuẩn cho vải viscose 1.2 Tổng quan nano