ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
VÕ ĐÌNH KHẢI
KHẢO SÁT TẠO MÀU XANH LỤC TRÊN VẢI TƠ TẰM BẰNG KỸ THUẬT NHUỘM TRỰC TIẾP VÀ NHUỘM CHỒNG (OVER-DYEING) TỪ CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN
GỐC CHLOROPHYLL, FLAVONOID VÀ CAROTENOID
Chuyên ngành: Công nghệ Dệt, May Mã số: 8540204
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Trang 2Cơng trình được hồn thành tại: Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học: PGS TS Bùi Mai Hương
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS Nguyễn Tuấn Anh
Cán bộ chấm nhận xét 2: PGS TS Lê Thị Hồng Nhan
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp HCM Ngày 30 tháng 6 năm 2023
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: 1 Chủ tịch hội đồng: TS Hồ Thị Minh Hương 2 Thư ký hội đồng: TS Nguyễn Vũ Anh Duy 3 Ủy viên: PGS TS Bùi Mai Hương
4 Phản biện 1: TS Nguyễn Tuấn Anh 5 Phản biện 2: PGS TS Lê Thị Hồng Nhan
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ
Trang 3
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: VÕ ĐÌNH KHẢI MSHV: 2171012 Ngày, tháng, năm sinh: 20/06/1999 Nơi sinh: Bình Thuận Chuyên ngành: Công Nghệ Dệt, May Mã số: 8540204
I TÊN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT TẠO MÀU XANH LỤC TRÊN VẢI TƠ TẰM
BẰNG KỸ THUẬT NHUỘM TRỰC TIẾP VÀ NHUỘM CHỒNG (OVER-DYEING) TỪ CÁC CHẤT MÀU TỰ NHIÊN GỐC CHLOROPHYLL, FLAVONOID VÀ CAROTENOID
TÊN ĐỀ TÀI TIẾNG ANH: INVESTIGATION OF GREEN COLORING
PROCESS ON SILK FABRICS BY DIRECT DYEING AND OVER-DYEING TECHNIQUES FROM NATURAL DYES BASED ON CHLOROPHYLL, FLAVONOID AND CAROTENOID
II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Phần lý thuyết:
+ Nghiên cứu tổng quan về màu xanh lục
+ Nghiên cứu các kỹ thuật nhuộm tạo màu xanh lục trên vật liệu dệt tự nhiên + Nghiên cứu các loại thực vật tự nhiên có sắc tố Chlorophyll, Lutein và Anthocyanin
- Phần thực nghiệm:
+ Chiết tách chất màu từ lá dứa, hoa đậu biếc và hoa cúc vạn thọ
Trang 4+ Khảo sát các điều kiện nhuộm ảnh hưởng đến khả năng tạo màu lục trên vải tơ tằm theo kỹ thuật nhuộm chồng
- Phần đánh giá kết quả:
+ Đánh giá hiệu suất quy trình chiết tách Chlorophyll từ lá dứa bằng Ethanol + Đánh giá khả năng tạo màu xanh lục (thông qua cường độ màu) trên vải tơ tằm + Đánh giá độ tin cậy của quy trình nhuộm màu xanh lục tối ưu
+ Đánh giá một số chỉ tiêu bền màu trên các mẫu nhuộm tối ưu
III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 05/09/2022
IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 09/06/2022 V CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS TS Bùi Mai Hương
TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2023
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký) (Họ tên và chữ ký)
PGS TS Bùi Mai Hương PGS TS Bùi Mai Hương
TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ
(Họ tên và chữ ký)
Trang 5LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cô Bùi Mai Hương, người đã trực tiếp hướng dẫn để tác giả hoàn thành nghiên cứu này một cách tốt nhất Cơ đã tận tình chỉ bảo những kiến thức, những kỹ năng và những kinh nghiệm q báu của mình, ln hướng đến những điều tốt đẹp nhất trên con đường học thuật Tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn đến cô Lê Song Thanh Quỳnh, người đã tư vấn và chỉ ra những thiếu sót trong q trình nghiên cứu của tác giả
Song, tác giả cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Viện Nghiên Cứu Dệt May Tại Thành phố Hồ Chí Minh (VTRSI) đã hỗ trợ các thí nghiệm, kiểm định, giúp đề tài nghiên cứu được hoàn thiện thuận lợi và đầy đủ nhất
Một lần nữa, tác giả xin chân thành cảm ơn
TP Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 06 năm 2023 Tác giả
Trang 6TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trang 7ABSTRACT
Trang 8LỜI CAM ĐOAN
Luận văn này là công trình nghiên cứu của Võ Đình Khải, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Bùi Mai Hương Các số liệu, hình ảnh và những kết luận được trình bày trong luận văn này hồn tồn trung thực
Tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về lời cam đoan này
TP Hồ Chí Minh, ngày 12 tháng 06 năm 2023 Tác giả
Trang 9MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ITÓM TẮT LUẬN VĂN II
ABSTRACT III
LỜI CAM ĐOAN IVMỤC LỤC V
DANH MỤC HÌNH ẢNH X
DANH MỤC BẢNG BIỂU XIV
1 MỞ ĐẦU 1
1.1 Tính cấp thiết đề tài 1
1.2 Mục đích đề tài 3
1.3 Mục tiêu đề tài 3
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 4
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 4
1.5 Ý nghĩa đề tài 4
1.5.1 Ý nghĩa khoa học 4
1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn 5
2 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 6
2.1 Tổng quan về màu xanh lục 6
2.1.1 Lý thuyết màu sắc 6
2.1.2 Thuốc nhuộm và màu sắc 6
Trang 102.3 Kỹ thuật nhuộm trực tiếp (direct dyeing) tạo màu xanh lục 9
2.4 Kỹ thuật nhuộm chồng (over-dyeing) tạo màu xanh lục 10
2.5 Cây lá dứa và sắc tố Chlorophyll 12
2.5.1 Tổng quan về cây lá dứa 12
2.5.2 Tổng quan về Chlorophyll 13
2.5.3 Cơ chế gắn màu của Chlorophyll trên vật liệu tơ tằm 19
2.6 Hoa cúc vạn thọ và sắc tố Lutein 19
2.6.1 Sơ lược về hoa cúc vạn thọ 19
2.6.2 Lutein – Hợp chất mang màu trong hoa cúc vạn thọ 21
2.6.3 Một số cơng trình nghiên cứu nhuộm vật liệu dệt tự nhiên bằng dịch chiết từ hoa cúc vạn thọ 23
2.6.4 Cơ chế gắn màu của Lutein trên vật liệu tơ tằm 23
2.7 Hoa đậu biếc và sắc tố Anthocyanin 24
2.7.1 Sơ lược về hoa đậu biếc 24
2.7.2 Anthocyanin – Hợp chất mang màu nhạy cảm với pH 25
2.7.3 Một số cơng trình nghiên cứu chiết tách chất màu từ hoa đậu biếc 26
2.7.4 Cơ chế gắn màu của Anthocyanin trên vật liệu tơ tằm 26
2.8 Kết luận tổng quan 28
3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 31
3.1 Nguyên liệu, hố chất, thiết bị, dụng cụ thí nghiệm 31
3.1.1 Ngun liệu và hố chất thí nghiệm 31
3.1.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 31
3.2 Quá trình chiết tách chất màu xanh lục từ lá dứa 33
Trang 113.2.2 Quá trình chiết tách Chlorophyll từ lá dứa 34
3.3 Thí nghiệm về khả năng nhuộm màu xanh lục trên vải tơ tằm bằng kỹ thuật nhuộm trực tiếp sử dụng chất màu Chlorophyll, chiết từ lá dứa 35
3.4 Phương pháp đánh giá độ tin cậy của quy trình tạo màu xanh lục trên vải tơ tằm theo kỹ thuật nhuộm trực tiếp 37
3.5 Thí nghiệm về khả năng nhuộm màu xanh lục trên vải tơ tằm bằng kỹ thuật nhuộm chồng sử dụng chất màu tự nhiên gốc Flavonoid và Carotenoid 38
3.5.1 Quá trình chiết tách chất màu từ hoa đậu biếc 39
3.5.2 Quá trình chiết tách chất màu từ hoa cúc vạn thọ 40
3.5.3 Quá trình tạo màu xanh lục trên vải tơ tằm bằng kỹ thuật nhuộm chồng 41
3.6 Q trình phân tích màu sắc trong không gian màu CIELab 43
3.7 Quá trình đánh giá độ bền màu của mẫu nhuộm 44
3.7.1 Phương pháp đánh giá độ bền màu giặt 44
3.7.2 Phương pháp đánh giá độ bền màu ma sát 45
3.8 Phân tích thống kê kết quả thực nghiệm 46
3.8.1 Phương pháp so sánh hai trị trung bình (T-test) bằng chuẩn Student 46
3.8.2 Phương pháp kiểm định tính đồng nhất của hai phương sai mẫu 47
4 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 48
4.1 Đánh giá quá trình chiết tách chất màu xanh lục từ lá dứa 48
4.2 Đánh giá sự ảnh hưởng của các điều kiện nhuộm đến cường độ màu K/S trên vải tơ tằm khi sử dụng kỹ thuật nhuộm trực tiếp từ dịch chiết Chlorophyll 50
Trang 124.2.2 Đánh giá sự ảnh hưởng của nhiệt độ nhuộm đến cường độ màu trên vải
tơ tằm nhuộm bằng dịch chiết từ lá dứa 59
4.2.3 Đánh giá sự ảnh hưởng của thời gian nhuộm đến cường độ màu trên vải tơ tằm nhuộm bằng dịch chiết từ lá dứa 62
4.3 Đánh giá độ tin cậy của quy trình tạo màu xanh lục trên vải tơ tằm theo kỹ thuật nhuộm trực tiếp sử dụng dịch chiết từ lá dứa 63
4.4 Đánh giá khả năng tạo màu xanh lục trên vải tơ tằm khi áp dụng kỹ thuật nhuộm chồng sử dụng chất màu tự nhiên gốc Flavonoid và Carotenoid 65
4.4.1 Đánh giá sự ảnh hưởng của dung tỷ nhuộm của tác nhân màu lam đến khả năng tạo màu xanh lục trên vải tơ tằm 69
4.4.2 Đánh giá sự ảnh hưởng của pH dịch nhuộm của tác nhân màu lam đến khả năng tạo màu xanh lục trên vải tơ tằm 70
4.4.3 Đánh giá sự ảnh hưởng của nồng độ chất cầm màu của tác nhân màu vàng đến khả năng tạo màu xanh lục trên vải tơ tằm 71
4.4.4 Đánh giá sự ảnh hưởng của thứ tự nhuộm màu các tác nhân vàng-lam đến khả năng tạo màu xanh lục trên vải tơ tằm 72
4.5 Đánh giá một số chỉ tiêu bền màu của các mẫu tơ tằm màu xanh lục 75
5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN 78
5.1 Kết luận 78
5.2 Hướng phát triển của đề tài 81
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC 82
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 83
PHỤ LỤC 1 89
PHỤ LỤC 2 90
Trang 13PHỤ LỤC 4 92
PHẦN LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 93
QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO 93
Trang 14DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Màu xanh lục trong hạng mục Pantone Color of the Year 2017 2
Hình 1.2 Hai ánh màu xanh lục trong bảng báo cáo màu sắc xu hướng trong thời trang tại New Year Fashion Week Spring/Summer 2021 2
Hình 1.3 Ba xu hướng màu xanh lục trong năm 2018 2
Hình 2.1 Cây lá dứa (dứa thơm hay lá dứa) 13
Hình 2.2 Sự tương đồng về cấu trúc của Hemoglobin ở máu và Chlorophyll ở lá 14 Hình 2.4 Cấu tạo hố học của Chlorophyll a và Chlorophyll b 15
Hình 2.5 Quang phổ hấp thụ của Chlorophyll 16
Hình 2.6 Quang phổ hấp thụ vùng khả kiến của Chlorophyll a và b 16
Hình 2.7 Màu xanh oliu 17
Hình 2.8 Sự thay thế ion Mg2+ bởi ion Cu2+ tạo nên hợp chất có màu xanh bền 18
Hình 2.9 Cấu tạo phân tử của phức Đồng – Chlorophyll 18
Hình 2.10 Đề xuất cơ chế liên kết giữa chất màu Chlorophyll và vật liệu tơ tằm 19
Hình 2.11 Hoa cúc vạn thọ 20
Hình 2.12 Cấu trúc phân tử Lutein trong hoa cúc vạn thọ (Tagetes erecta L) 21
Hình 2.13 Cấu tạo phân tử Lutein (dạng đồng phân all-trans) 22
Hình 2.14 Một số dạng đồng phân cis thường gặp của Lutein [41] 22
Hình 2.15 Quang phổ hấp thụ của chất màu tự nhiên Lutein [45] 23
Hình 2.16 Đề xuất cơ chế liên kết giữa chất màu Lutein và vật liệu tơ tằm 24
Hình 2.18 Hoa đậu biếc 24
Hình 2.19 Cấu trúc chung của Anthocyanin 26
Hình 2.20 Sự ảnh hưởng của pH đến màu sắc dịch chiết từ hoa đậu biếc 26
Trang 15Hình 2.22 Cơ chế nhuộm trực tiếp và nhuộm chồng màu trên vật liệu tơ tằm 28
Hình 3.1 Xử lý nguyên liệu thô: (a) lá dứa tươi, (b) lá dứa sấy khơ, (c) bột lá dứa 33 Hình 3.2 Sơ đồ uy trình xử lý ngun liệu thơ tạo bột lá dứa 34
Hình 3.3 Sơ đồ quy trình chiết tách chất màu từ lá dứa bằng dung môi Ethanol 99º 34
Hình 3.4 Máy đo màu quang phổ Xrite Color i5 36
Hình 3.5 Giản đồ quá trình cầm màu sau nhuộm 37
Hình 3.6 Sơ đồ quy trình xử lý ngun liệu thơ tạo bột hoa đậu biếc 39
Hình 3.7 Sơ đồ quy trình chiết tách chất màu từ hoa đậu biếc 40
Hình 3.8 Sơ đồ quy trình chiết tách chất màu từ hoa cúc vạn thọ 40
Hình 4.1 Đường cong giá trị K/S đặc trưng của mẫu vải tơ tằm nhuộm bằng dịch chiết từ lá dứa 51
Hình 4.2 Đường cong phản xạ/truyền suốt đặc trưng của mẫu vải tơ tằm nhuộm bằng dịch chiết từ lá dứa 51
Hình 4.3 Đường cong của hệ số hấp thụ đo lường trên mẫu vải tơ tằm nhuộm bằng dịch chiết từ lá dứa 52
Hình 4.4 Đồ thị sự ảnh hưởng của dung tỷ nhuộm đến cường độ màu trên vải tơ tằm ở nhiệt độ nhuộm 50 ºC và thời gian nhuộm 45 phút 54
Hình 4.5 Đồ thị sự ảnh hưởng của dung tỷ nhuộm đến cường độ màu trên vải tơ tằm ở nhiệt độ nhuộm 50 ºC và thời gian nhuộm 60 phút 55
Hình 4.6 Đồ thị sự ảnh hưởng của dung tỷ nhuộm đến cường độ màu trên vải tơ tằm ở nhiệt độ nhuộm 50 ºC và thời gian nhuộm 75 phút 55
Trang 18DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Mối quan hệ giữa màu sắc và bước sóng hấp thụ [7] 7
Bảng 3.1 Nguyên liệu và vật liệu nhuộm 31
Bảng 3.2 Hoá chất thí nghiệm 31
Bảng 3.3 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 32
Bảng 3.4 Các giá trị khảo sát trong 3 yếu tố ảnh hưởng đến quy trình nhuộm 36
Bảng 3.5 Giá trị khảo sát về dung tỷ nhuộm của tác nhân màu lam 42
Bảng 3.6 Giá trị khảo sát về pH dịch nhuộm của tác nhân màu lam 42
Bảng 3.7 Khảo sát về sự thay đổi nồng độ chất cầm màu của tác nhân màu vàng 43
Bảng 4.1 Hiệu quả thu dịch chiết chất màu từ lá dứa bằng Ethanol 99º 48
Bảng 4.2 So sánh hai giá trị trung bình của hiệu quả thu dịch chiết chất màu từ lá dứa dại khi thay đổi thể tích dung mơi Ethanol 48
Bảng 4.3 Kết quả đo độ ẩm của bột lá dứa khô 49
Bảng 4.4 So sánh hai giá trị trung bình của độ ẩm của bột lá dứa khô khi thay đổi khối lượng bột phân tích 50
Bảng 4.5 Bảng đo cường độ màu của các mẫu nhuộm bằng dịch chiết từ lá dứa được khảo sát ở các bộ thông số nhuộm khác nhau 52
Bảng 4.6 So sánh hai giá trị trung bình của độ lệch màu DEcmc ở hai mức dung tỷ nhuộm 1:30 và 1:40 trong cùng bộ thông số nhuộm 70 ºC – 60 phút 58
Bảng 4.7 Bảng đo cường độ màu của các mẫu nhuộm bằng dịch chiết từ lá dứa được khảo sát ở dung tỷ nhuộm 1:40 và thời gian nhuộm, nhiệt độ nhuộm thay đổi 61
Trang 201 MỞ ĐẦU
1.1 Tính cấp thiết đề tài
Các màu sắc nhuộm trên vải rất đa dạng về ánh màu Sự ra đời của thuốc nhuộm tổng hợp cho phép con người có thể phối trộn và tạo ra những loại thuốc nhuộm có màu sắc khác nhau Bởi thế, những màu sắc mới và những xu hướng màu mới được sản sinh ra mỗi năm Tuy nhiên, thuốc nhuộm tổng hợp không thân thiện với môi trường bởi mức độ phức tạp khi xử lý nước thải nhuộm và tiềm ẩn mối nguy ảnh hưởng đến sức khoẻ con người
Ngày nay, ngành dệt may cũng như tất cả những ngành công nghiệp khác đều đi theo xu hướng an toàn và phát triển bền vững Chiết tách chất màu tự nhiên từ các loại thực vật và sử dụng chúng làm thuốc nhuộm để nhuộm vật liệu dệt là một lĩnh vực nghiên cứu theo xu hướng phát triển bền vững trong ngành nhuộm Thuốc nhuộm tự nhiên được chiết tách phải đáp ứng được các tiêu chí cơ bản giống như các loại thuốc nhuộm tổng hợp Đặc biệt, màu sắc nhuộm trên vải phải thoả mãn xu hướng về màu sắc trong trang phục thời trang qua từng thời kỳ Trong số đó, màu xanh lục là một màu sắc rất được ưa chuộng
Sự hiện diện của màu xanh lục có thể bắt nguồn từ nền văn minh Lưỡng Hà Người La Mã và Ai Cập đã đánh giá rất cao và trân quý nó Đối với người Ai Cập cổ đại, đó là màu của sự tái sinh và phục sinh, là một khởi đầu mới Màu xanh lục là màu biểu trưng cho thảm thực vật Nó gắn liền với cuộc sống, sự phát triển và đổi mới Bảng màu của tự nhiên được phủ đầy màu xanh với cây, lá, cỏ Từ màu xanh
lục (green) được phát triển từ một động từ tiếng Anh cũ "growan" có nghĩa là phát triển (grow)
Trang 21tĩnh Chính vì thế, màu xanh lục là một trong những màu sắc xu hướng rất được ưa chuộng và được sử dụng nhiều trong thiết kế thời trang hiện nay
Hình 1.1 Màu xanh lục trong hạng mục Pantone Color of the Year 2017
Hình 1.2 Hai ánh màu xanh lục trong bảng báo cáo màu sắc xu hướng trong thời trang tại New Year Fashion Week Spring/Summer 2021
Hình 1.3 Ba xu hướng màu xanh lục trong năm 2018
Trang 22màu xanh lá cây hiếm khi được sử dụng trên khắp Đông Nam Á cho đến khi thuốc nhuộm tổng hợp ra đời Thuốc nhuộm tự nhiên màu xanh lá cây cũng khá hiếm Trong một cuộc khảo sát 93 loại thuốc nhuộm tự nhiên, chỉ có 5 loại có màu xanh lá cây [2]
Thuốc nhuộm màu xanh lục phải có hai dải hấp thụ, một dải màu đỏ và một dải màu xanh lam và trong thực tế rất khó đạt được [2] [3] Do vậy, việc tìm kiếm một loại thuốc nhuộm tự nhiên màu xanh lục có độ bền màu tốt và phát sắc đúng ánh xanh lục để nhuộm vật liệu dệt là một điều rất cần thiết để đáp ứng xu hướng thời trang hiện đại cũng như là xu hướng phát triển bền vững hiện nay
1.2 Mục đích đề tài
Đề tài được thực hiện với mục đích giải quyết các vấn đề liên quan đến các phương pháp nhuộm tạo màu xanh lục trên vật liệu dệt bằng các hợp chất tự nhiên, Chlorophyll, Flavonoid và Carotenoid, đặc biệt là Chlorophyll và đánh giá độ tin cậy (tái lặp màu) của quy trình Trong đó, mục đích chính là tìm ra quy trình nhuộm tạo màu xanh lục tối ưu từ hợp chất tự nhiên trên vật liệu tơ tằm
1.3 Mục tiêu đề tài
Từ những tổng quan nghiên cứu trong nước và ngoài nước, các vấn đề đối với màu xanh lục trên trang phục và những khó khăn trong việc nhuộm màu xanh lục trên vật liệu dệt từ các hợp chất tự nhiên đã được đề cập, những vấn đề cần nghiên cứu và giải quyết cũng là mục tiêu đề tài với các nội dung chính sau đây:
(1) Nghiên cứu xây dựng quy trình nhuộm màu xanh lục trên vải tơ tằm bằng kỹ thuật nhuộm trực tiếp bằng chất màu tự nhiên gốc Chlorophyll
(2) Nghiên cứu xây dựng quy trình nhuộm màu xanh lục trên vải tơ tằm theo kỹ thuật nhuộm chồng (over-dyeing) bằng các hợp chất tự nhiên gốc Flavonoid và Carotenoid
Trang 231.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1.4.1 Đối tượng nghiên cứu
- Điều kiện chiết tách chất màu tự nhiên từ lá dứa dại, hoa cúc vạn thọ, hoa đậu biếc: các bước tiền xử lý; dung môi và nồng độ dung môi chiết tách; thời gian, nhiệt độ và tỷ lệ chiết tách
- Các phương pháp nhuộm tạo màu xanh lục trên vật liệu dệt tự nhiên
- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhuộm tạo màu xanh lục trên vải tơ tằm: dung tỷ nhuộm, nhiệt độ nhuộm, thời gian nhuộm, pH dịch nhuộm, chất cầm màu, thứ tự nhuộm chồng
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi nghiên cứu xoay quanh các nội dung sau:
Thứ nhất, thực hiện chiết tách chất màu và khảo sát sự ảnh hưởng của các điều kiện thí nghiệm đến quy trình ứng dụng các hợp chất tự nhiên để tạo màu xanh lục trên vải tơ tằm ở quy mơ phịng thí nghiệm
Thứ hai, đánh giá cường độ màu và độ bền màu của thuốc nhuộm tự nhiên chiết tách khi nhuộm trên vải tơ tằm
Đề tài được thực hiện từ 06/02/2023 đến 15/05/2023 tại Phịng thí nghiệm Hố Dệt thuộc Bộ mơn Kỹ thuật Dệt May, Khoa Cơ Khí, Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG TP.HCM
1.5 Ý nghĩa đề tài 1.5.1 Ý nghĩa khoa học
Đề tài đã đóng góp trong lĩnh vực chiết tách chất màu tự nhiên để nhuộm vật liệu dệt với các nội dung như sau:
Trang 24(2) Quy trình nhuộm tạo màu xanh lục theo kỹ thuật nhuộm chồng bằng các hợp chất tự nhiên mang màu xanh lam và màu vàng
1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn
Bên cạnh các đóng góp khoa học, đề tài có các ý nghĩa thực tiễn như sau:
(1) Tạo ra tiềm năng ứng dụng các hợp chất thiên nhiên từ thực vật vào công nghiệp nhuộm tại Việt Nam, sử dụng những nguyên liệu sẵn có phù hợp với điều kiện kinh tế và địa lý của nước nhà
(2) Tạo tiền đề cho việc ứng dụng các hợp chất thiên nhiên trong quá trình nhuộm vải cho các sản phẩm cổ phục Việt Nam với màu sắc “xưa” tại các thương hiệu nội địa ở quy mô vừa và nhỏ
Trang 252 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 2.1 Tổng quan về màu xanh lục 2.1.1 Lý thuyết màu sắc
Màu sắc mà con người nhận biết được phụ thuộc vào ba yếu tố: nguồn sáng, vật được quan sát và mắt người Ánh sáng là nguồn vật chất tạo cảm giác màu Khi khơng có ánh sáng thì khơng có cảm giác màu Ánh sáng là một dạng bức xạ, và ánh sáng khả kiến chỉ chiếm một dải rất hẹp trong dải sóng của bức xạ mặt trời
Muốn nhìn thấy vật thể cần có nguồn sáng chiếu vào nó Khơng có ánh sáng, sẽ khơng có hình ảnh hay màu sắc, bởi vì ánh sáng và màu sắc là những thứ khơng thể tách rời [4] Khi ánh sáng từ nguồn sáng chiếu đến vật thể sẽ xảy ra các khả năng sau: tia sáng xuyên qua vật thể; tia sáng bị hấp thụ bởi vật thể; tia sáng bị phản xạ bởi vật thể [5] Khi vật thể hấp thụ ánh sáng một cách chọn lọc theo bước sóng, ta nhận thấy vật thể có màu
2.1.2 Thuốc nhuộm và màu sắc
Thuốc nhuộm và pigment như một chất tạo màu được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp dệt may, dược phẩm, thực phẩm, mỹ phẩm, sơn, mực, ảnh và giấy, v.v Người ta ước tính rằng hơn 10.000 loại thuốc nhuộm và pigment khác nhau được sử dụng trong công nghiệp và hơn 7×105 tấn thuốc nhuộm tổng hợp được sản xuất hàng năm trên toàn thế giới (Zollinger 1999; Checker et al 2013) [6] Nếu một hợp chất hấp thụ ánh sáng trong vùng khả kiến (400 nm –800 nm), chỉ
khi đó nó mới xuất hiện màu Do đó, một nhóm mang màu (chromophore) có thể
hoặc khơng thể truyền màu cho hợp chất tùy thuộc vào việc nhóm mang màu đó hấp thụ bức xạ trong vùng nhìn thấy hay vùng UV [7]
Trang 26nhuộm do O Witt xây dựng lần đầu tiên đã cung cấp cơ sở để hiểu mối quan hệ giữa màu sắc và cấu trúc của phân tử Theo lý thuyết này, thuốc nhuộm bao gồm ba thành phần: một hoặc nhiều vòng benzen hợp nhất được gắn với các nhóm khơng bão hịa được gọi là nhóm mang màu (ví dụ: –N=N–, –NO2, –C=O) và các nhóm cơ bản được gọi là nhóm phụ trợ (ví dụ: nhóm –NH2, –OH) Cả hai đều đóng vai trò quan trọng trong việc thể hiện màu sắc (Iqbal 2008) Lý thuyết của Witt được mở rộng bởi Dilthey và Wizinger vào năm 1927 [7]
Nói một cách đơn giản, có thể coi các phân tử thuốc nhuộm hữu cơ chứa 3 thành phần chính là chất tạo màu, nhóm mang màu và nhóm trợ màu [7]
- Chất tạo màu là một hợp chất hóa học có màu hoặc có thể được tạo màu bằng cách gắn nhóm thế phù hợp Nhóm mang màu và nhóm trợ màu cũng là một phần của chất tạo màu (Carmen và Daniela 2012) [8]
- Nhóm mang màu là một nhóm hóa học chịu trách nhiệm về sự xuất hiện màu sắc trong các hợp chất (chất tạo màu) tại nơi nó tọa lạc Các chất tạo màu đôi khi cũng được phân loại theo nhóm mang màu chính của chúng (ví dụ: thuốc nhuộm azo chứa nhóm mang màu –N=N–)
- Nhóm trợ màu là một nhóm thế được tìm thấy trong một chất tạo màu có ảnh hưởng đến màu sắc của nó Trong khi đó, nhóm mang màu chịu trách nhiệm tạo ra chất tạo màu mang màu sắc nhất định thì nhóm trợ màu giúp hợp chất có màu sâu hơn
Bảng 2.1 trình bày mối quan hệ giữa bước sóng khả kiến và màu sắc hấp thụ/quan sát được Phổ bước sóng của ánh sáng bị hấp thụ, quyết định màu sắc của vật chất, bị ảnh hưởng bởi cấu trúc hóa học của nó bao gồm các thành phần như nhóm mang màu và nhóm phụ trợ
Bảng 2.1 Mối quan hệ giữa màu sắc và bước sóng hấp thụ [7]
Bước sóng hấp thụ (nm) Tia sáng hấp thụ Màu sắc quan sát
400 – 435 Violet Yellow – Green
Trang 27480 – 490 Green – Blue Orange
490 – 500 Blue – Green Red
500 – 560 Green Purple
560 – 580 Yellow – Green Violet
580 – 595 Yellow Blue
595 – 605 Orange Green – Blue
605 – 700 Red Blue – Green
2.1.3 Màu xanh lục
Màu xanh lục (màu xanh lá cây) là màu nằm giữa màu lục lam (cyan) và màu
vàng trên vùng quang phổ khả kiến Màu xanh lục được nhìn thấy bởi sự phản xạ ánh sáng có bước sóng chủ đạo khoảng 495 nm–570 nm Cho đến nay, chất đóng góp lớn nhất cho màu xanh lá cây trong tự nhiên là chất diệp lục, một chất hóa học mà thực vật quang hợp và chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành năng lượng hóa học Nhiều sinh vật đã thích nghi với môi trường xanh của chúng bằng cách lấy màu xanh lá cây để ngụy trang Một số khống chất có màu xanh lục, bao gồm cả ngọc lục bảo, có màu xanh lục do hàm lượng crom của nó
Trong tự nhiên, màu xanh lục là thảm thực vật, chứa diệp lục Chính những thực vật này lại là nguồn nguyên liệu cho công nghệ tạo màu xanh giống màu lá cây trên các loại vật liệu trong công nghiệp thực phẩm và công nghiệp dệt nhuộm
Cây dứa dại (Pandanus amaryllifolius Roxb) một thành viên của họ
Pandanaceae, được trồng rộng rãi ở Đông Nam Á (Thái Lan, Malaysia, Indonesia) và Ấn Độ Lá của nó được dùng làm gia vị, màu thực phẩm và hương liệu trong ứng dụng ẩm thực [9] Lá chuối và cây trầu bà, đã được báo cáo là có khả năng tạo ra màu xanh lục trên một số loại vật liệu dệt (Yeager và Jacobson 2002, 65) Ở Lampung, miền nam Sumatra, người dân điều chế ra màu xanh rêu từ lá của cây Dứa dại (Totton 2009, 43) Ở Sabah trên đảo Borneo, người Bajao sử dụng lá ớt đỏ để thu chất màu xanh lá cây (Sylvia Fraser-Lu 31) [10]
Kết luận sơ bộ: màu xanh lục trong tự nhiên chủ yếu đến từ diệp lục (sắc tố
Trang 28nhiều phương pháp khác nhau nhằm mục đích mơ phỏng và tạo ra màu sắc xanh lục trên nhưng vật liệu, sản phẩm chưa có màu, cần được tạo màu, cụ thể ở nghiên cứu này là nhuộm màu
2.3 Kỹ thuật nhuộm trực tiếp (direct dyeing) tạo màu xanh lục
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này, kỹ thuật nhuộm trực tiếp tạo màu xanh lục được hiểu là phương pháp sử dụng một và chỉ một loại thuốc nhuộm tự nhiên có màu xanh lục hoặc trích ly hợp chất có màu xanh lục (Chlorophyll) từ thực vật để nhuộm màu cho vật liệu dệt
Phương pháp nhuộm trực tiếp vật liệu dệt bằng chất màu xanh lục từ thiên nhiên đã được nghiên cứu từ rất lâu và phát triển trong những thập kỷ gần đây Năm 2005, Schumann và các cộng sự đã dùng Acetone 90% để ly trích Chlorophyll trên tảo [11] Các nhà nghiên cứu này đã dùng hạt vi nhựa trong q trình đồng hóa để tăng khả năng phá vách tế bào lên gấp 3 lần so với các phương pháp khác Hiệu suất thu hồi Chlorophyll trong nghiên cứu này đạt 39 – 85% Năm 1984, trong một nghiên cứu khác (Ronen and Galun, 1984), các tác giả đã dùng Dimethyl Sulfoxide
(DMSO) để tách chiết Chlorophyll từ địa y (Ramalina duriaei) Ronen và các cộng
sự cũng sử dụng Aceton 90% có bổ sung MgCO3 để tách Chlorophyll ở nhiệt độ lạnh và ánh sáng mờ [12]
Bên cạnh đó, năm 2011, các nhà nghiên cứu Nhật bản Irijama, Shiraki và
Yoshiura cũng tiến hành nghiên cứu tách chiết Chlorophyll từ rau chân vịt (spinach)
bằng Aceton, Ethanol trong điều kiện lạnh và tối [13] Năm 2014, các tác giả Gulay Ozkan và Seda Ersus Bilek đã nghiên cứu vấn đề tăng bền Chlorophyll từ spinach nhờ sự trợ giúp của enzyme [14] Nghiên cứu trên đã chỉ ra rằng, nồng độ enzyme tối ưu là 8 %, ở 45 ℃ trong 30 phút đạt hiệu suất là 50,747 mg Chlorophyll tổng trên 100 g rau chân vịt
Trang 29betanin [15] Kết quả cho thấy rằng việc cầm màu đã làm tăng cường độ màu của vải Đồng thời cũng cho ra kết quả là khi nhuộm có sự hỗ trợ của siêu âm sẽ làm tăng độ tận trích từ 30 % lên 60 % trong thời gian ngắn hơn
Năm 2003, các nhà khoa học người Nga B D Berezin, M B Berezin, A P Moryganov, S V Rumyantseva, and N S Dymnikova đã nghiên cứu khả năng nhuộm vải của Chlorophyll và các dẫn xuất của nó [16] Qua đó, cho thấy tiềm năng nhuộm vải len của Chlorophyll, đặc biệt là các dẫn xuất kết hợp với muối đồng và niken Năm 2010, các nhà nghiên cứu người Nga S V Zvezdina, M B Berezin, and B D Berezin đã nghiên cứu khả năng nhuộm nhiều loại vải khác nhau của Chlorophyll và các dẫn xuất [17]
Năm 2016, PGS TS Bùi Mai Hương và PGS TS Lê Thị Hồng Nhan đã đồng hướng dẫn đề tài nghiên cứu xây dựng quy trình phù hợp nhuộm vải tơ tằm bằng dịch chiết từ lá tre, [18] một loại thực vật có chứa Chlorophyll, là tiềm năng cho lĩnh vực nhuộm tạo màu xanh lục
Kết luận sơ bộ: thế giới đã có nhiều nghiên cứu về việc chiết tách và thu hồi
Chlorophyll từ các loại thực vật bằng nhiều phương pháp khác nhau Nhiều đề tài cũng đã chỉ ra được tiềm năng về khả năng tạo màu của Chlorophyll trên một số loại vải cũng như là ứng dụng làm chất cầm màu tự nhiên cho quá trình nhuộm Tuy nhiên, một số nghiên cứu chưa chỉ ra được quy trình cơng nghệ tối ưu nhuộm vải tơ tằm bằng dịch chiết Chlorophyll và vẫn tồn tại nhiều loại thực vật có chứa hàm lượng diệp lục cao, là tiềm năng để phát triển nghiên cứu về khả năng tạo màu xanh lục trên vật liệu tơ tằm theo kỹ thuật nhuộm trực tiếp đã đề cập ở trên
2.4 Kỹ thuật nhuộm chồng (over-dyeing) tạo màu xanh lục
Trang 30nhuộm tiếp với thuốc nhuộm indigo Một cách khác là đảo thứ tự của hai bước nhuộm màu, tức nhuộm indigo trước nhuộm màu vàng Một nghiên cứu sau đó đã chỉ ra quy trình nhuộm theo cách thứ hai dễ dàng kiểm sốt và thơng dụng hơn [1] Điều thú vị là một nghiên cứu về lịch sử dệt may phương Tây đã phát hiện ra rằng màu xanh lá cây ln có được bằng cách nhuộm lại (over-dye) màu xanh lam bằng thuốc nhuộm màu vàng, có nghĩa là nhuộm màu xanh lam trước, sau đó nhuộm màu vàng lên vải đã nhuộm màu xanh lam [20]
Một trong những cách đơn giản nhất để tạo ra màu xanh lá cây là kết hợp chàm và nghệ, được biết đến ở một số địa phương là “kunyit” Nhuộm nghệ không cần sử dụng chất cầm màu và nó có ánh màu sáng nhất trong số các loại thuốc nhuộm màu vàng tự nhiên Nó có màu vàng của kim loại vàng và khi được nhuộm lại bởi màu chàm sẽ tạo ra một màu xanh lục rất đẹp và dễ chịu Tuy nhiên, chất màu của nghệ không bền với ánh sáng tia cực tím, vì vậy sẽ nhanh chóng phai màu Nó cũng có độ bền giặt kém Do đó, ở một số các sản phẩm vải hoa Ấn Độ cũ, các chi tiết màu xanh lá cây thường nhạt dần thành màu xanh lam (Gittinger 2008, 22) [10]
Một màu xanh lục bền và ổn định hơn có thể thu được bằng cách nhuộm lại màu chàm với một loại thuốc nhuộm tự nhiên màu vàng bền hơn chất màu từ nghệ Hai màu vàng chính được ưa chuộng là tâm gỗ (heartwood) hay dát gỗ (sapwood) của
cây mít (artocarpus heterophyllus) và vỏ của quả xoài (mangifera indica) Dát gỗ
mít có chứa morin, một loại flavonol màu vàng, được chiết xuất bằng cách đun sôi dăm gỗ trong nước Vỏ xoài chứa hỗn hợp Glycoside, Tannin, Flavonoid và các hợp chất Phenolic [21] Loại vỏ này cũng có tính axit nhẹ (Chochai 2013) Khi nhuộm trên vật liệu protein, tạo ra màu vàng hơi ngả đỏ hoặc xanh lục, có độ sáng tốt và độ bền giặt tương đối cao
Kết luận sơ bộ: Nhuộm chồng màu tạo màu xanh lục là nhuộm lần lượt các
Trang 31ánh màu khác nhau trên vải Màu xanh lục có được hình thành một cách chính xác hay không phù thuộc vào khả năng gắn màu và bền màu của từng tác nhân màu trong q trình nhuộm chồng Do đó, cần tìm kiếm các nguồn chất màu tự nhiên có màu vàng và màu lam phù hợp, dễ nhuộm và bền màu tốt Các cơng trình nghiên cứu trước đây chưa chỉ ra được quy trình công nghệ cụ thể để nhuộm tạo màu xanh lục trên các loại vật liệu dệt tự nhiên phổ biến như bông, len, tơ tằm Tỷ lệ pha trộn giữa các chất màu, dung tỷ nhuộm, thời gian nhuộm hay thời gian giãn cách giữa các bước nhuộm hay thậm chí là nhiệt độ nhuộm phù hợp cũng không được nhắc tới Các thông số này chưa được tối ưu hoá và liệt kê một cách cụ thể Đặc biệt, trong tự nhiên vẫn còn nhiều loại thực vật đóng vai trị là thuốc nhuộm tự nhiên màu vàng (tương tự như nghệ) và thuốc nhuộm tự nhiên màu chàm (tương tự indigo) Đó là tiềm năng để thực hiện nghiên cứu về khả năng tạo màu xanh lục trên vật liệu tơ tằm bằng kỹ thuật nhuộm chồng sử dụng nhiều hợp chất tự nhiên khác nhau
2.5 Cây lá dứa và sắc tố Chlorophyll 2.5.1 Tổng quan về cây lá dứa
Cây lá dứa, hay còn gọi là cây dứa thơm, cây dứa nếp, có tên khoa học là
Pandanus amaryllifolius Roxb., một thành viên của họ Pandanaceae (họ dứa dại),
được trồng rộng rãi ở Đông Nam Á (như Thái Lan, Malaysia, Indonesia) và Ấn Độ Lá của nó được dùng làm gia vị, màu thực phẩm và hương liệu trong ẩm thực (Sun, 1992), vì đây là lồi Pandanus duy nhất có lá thơm [22] Thành phần của lá dứa chủ yếu là 3-Metyl-2(5H)-furanon (83.82 %), 2-axetyl-1-pyrrolin (3.15 %), chất diệp lục, v.v Trong đó mùi thơm đặc trưng của lá dứa là do hợp chất thơm 2-Acetyl-1-pyrroline còn màu xanh của lá là sự hiện diện của diệp lục [23]
Trang 32Cây lá dứa thuộc dạng cây thân thảo, sống ở miền nhiệt đới [9] Thân ngắn, mọc thẳng đứng, không mọc kiểu đơn lẻ mà thường mọc thành bụi, lùm, có chiều cao đến 1 mét, chia nhánh từ gốc cây Cây lá dứa khơng có hoa và quả [25]
Hình 2.1 Cây lá dứa (dứa thơm hay lá dứa)
Thân và lá mọc chụm lại theo các đường gân dọc tại thành bụi, lá xếp hình máng xối, tụm lại ở gốc như nan quạt Phiến lá có hình lưỡi gươm dài tầm 30cm, rộng từ 4 – 6cm [26] Lá màu xanh, có hương thơm đặc trưng giống cơm nếp Mặt dưới của lá có màu xanh đậm hơn, đơi khi cịn phủ một lớp lông ngắn mịn Cả hai mặt lá đều khơng có gai Lá dứa thơm chứa hương xạ đặc trưng mà các loại cây thuộc họ Dứa dại khác khơng có Đây là một mùi được tạo ra từ một loại enzym không bền vững và dễ oxy hóa [22]
2.5.2 Tổng quan về Chlorophyll
Chlorophyll là sắc tố quang hợp chỉ có ở sinh vật tự dưỡng hoặc thực vật phù du như tảo, v.v [27] Chlorophyll là một phân tử sinh học rất ngả, quyết định đến quá trình quang hợp của cây, giúp cây tổng hợp năng lượng từ ánh sáng
Trang 33nguồn gốc thống nhất của sự sống” là màu lục của Chlorophyll ở lá và màu đỏ của Hemoglobin ở máu
Hình 2.2 Sự tương đồng về cấu trúc của Hemoglobin ở máu và Chlorophyll ở lá
Cấu trúc cơ bản của Chlorophyll là nhân Porphyrin Nhân Porphyrin do 4 vòng pyron nối với nhau bằng các cầu metyl tạo thành vịng khép kín Giữa nhân có nguyên tử Magie tạo nên cấu trúc dạng heme, là phần quan trọng nhất vì nó quyết định màu xanh của diệp lục [28]
Hình 2.3 Cấu trúc Chlorophyll điển hình
Trang 34Chlorophyll b, X là nhóm –CHO [28] Sự thay đổi này cho phép nó hấp thụ tối đa các bước sóng ngắn hơn
Hình 2.4 Cấu tạo hố học của Chlorophyll a và Chlorophyll b
Chlorophyll a (C55H72O5N4Mg) được tìm thấy trong tất cả các sinh vật nhân chuẩn quang hợp Trong sinh vật nhân sơ, nó chỉ được tìm thấy với lượng lớn trong vi khuẩn lam Chlorophyll a chỉ hấp thụ tia màu xanh và màu đỏ Tia màu lục không được các sắc tố hấp thụ và phản chiếu vào mắt ta, do đó ta thấy lá có màu lục [29]
Trong cơng nghiệp thực phẩm, Chlorophyll cũng là một chất màu thực phẩm (E140) [29] Chất màu này được sử dụng để bổ sung trong một số sản phẩm bánh kẹo, súp, sốt, các sản phẩm trái cây, nước chấm, mứt, nước giải khát hoặc dầu thực vật để tăng giá trị cảm quan
Trang 35Hình 2.5 Quang phổ hấp thụ của Chlorophyll
Chlorophyll a có hai đỉnh của phổ hấp thụ ở vùng ánh sáng đỏ với bước sóng cực đại là 662 nm và ở vùng ánh sáng lam tím với bước sóng cực đại là 420 nm Trong khi đó, Chlorophyll b có hai đỉnh tương tự lần lượt ở bước sóng 643 nm và 454 nm [31] Hình 2.6 cho thấy cực đại quang phổ hấp thụ của Chlorophyll b tại miền ánh sáng đỏ có xu hướng dịch chuyển về phía các các bước sóng ngắn hơn cịn tại vùng ánh sáng lam tím thì dịch chuyển về các bước sóng dài hơn
Hình 2.6 Quang phổ hấp thụ vùng khả kiến của Chlorophyll a và b
Trang 36Hình 2.7 Màu xanh oliu
Chlorophyll tác dụng với kiềm nhẹ (Carbonate kiềm và kiềm thổ) sẽ tạo thành các muối phức tạp có chứa magie gọi là Chlorophylinic acid vì kiềm có tác dụng làm mất nhóm phytin do q trình xà phịng hóa tạo thành Chlorophylinic Acid, Ethanol, rượu Phytol Acid Chlorophylinic hay muối của nó làm cho sản phẩm tạo thành có màu xanh đậm [31]
Dưới tác dụng của các ion của các kim loại sắt (Fe), thiếc (Sn), nhôm (Al), đồng (Cu), ion Mg2+ trong Chlorophyll sẽ bị thay thế và cho ra các sắc màu khác nhau [33]: ion của sắt cho màu nâu; ion của thiếc và nhôm cho màu xám; và màu xanh lục sáng bởi ion của đồng
Trang 37Hình 2.8 Sự thay thế ion Mg2+ bởi ion Cu2+ tạo nên hợp chất có màu xanh bền
Hình 2.9 Cấu tạo phân tử của phức Đồng – Chlorophyll
Chlorophyll dễ bị mất màu ở những điều kiện bảo quản khơng thích hợp Ở nhiệt độ trên 60 °C, tế bào sẽ chết, phân tử Pectin bị bẻ gãy, cấu trúc tế bào không thể phục hồi lại Sự chuyển hóa Chlorophyll thành Pheophytin trong xử lý nhiệt phụ thuộc nhiệt độ, thời gian xử lý và pH Từ 60 °C trở lên, quá trình chuyển thành pheophytin tăng nhanh khi nhiệt độ tăng Quá trình làm mất màu Chlorophyll xảy ra theo 2 giai đoạn và sự thay đổi về màu sắc được nhận thấy khi gia nhiệt Giai đoạn đầu là Pheophytin hóa và giai đoạn sau là phân hủy Pheophytin thành Pyropheophytin [34]
Trang 38tự do này sẽ bị oxy hóa làm mất màu Chlorophyll [31] Do đó, sau khi nhuộm các loại vật liệu dệt bằng dịch chiết Chlorophyll thường bị ngả vàng chứ không giữ được màu xanh lục mong muốn
2.5.3 Cơ chế gắn màu của Chlorophyll trên vật liệu tơ tằm
Hình 2.10 Đề xuất cơ chế liên kết giữa chất màu Chlorophyll và vật liệu tơ tằm
Hình 2.10 biểu thị khả năng tương tác giữa Chlorophyll và vải tơ tằm Nhóm =C=O (carbonyl) của phân tử thuốc nhuộm Chlorophyll có thể tương tác với nhóm –OH (hydroxyl) từ nhóm định chức –COOH (carboxyl) của tơ tằm và tạo cầu nối liên kết hydro Tuy nhiên, năng lượng của mối liên kết hydro không lớn nhưng tổng năng lượng của nhiều liên kết hyđro của cả phân tử thuốc nhuộm với vật liệu thì đáng kể Liên kết hyđro có vai trị để cố định thuốc nhuộm trên vật liệu
2.6 Hoa cúc vạn thọ và sắc tố Lutein 2.6.1 Sơ lược về hoa cúc vạn thọ
Cúc vạn thọ có tên khoa học Tagetes erecta L., thuộc họ Cúc (Asteraceae), là
Trang 39Đây là lồi cây thích hợp trồng ở nơi nóng ẩm, nhiều ánh sáng và có tốc độ sinh trưởng tương đối nhanh cúc vạn thọ là một cây thuốc nam thường được trồng làm cảnh Cây mọc hoang dại ở các tỉnh như Lai Châu, Lào Cai, Sơn La, Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn, Kon Tum, Gia Lai, Đắc Lắc, Lâm Đồng, v.v Ngày nay, cúc vạn thọ sử dụng để trích xuất Lutein, một chất chống oxy hóa Lutein có cơng dụng cải thiện thị giác, chữa trị các bệnh về mắt như đục thủy tinh thể, thối hóa điểm vàng, bệnh sợ ánh sáng [37]
Hình 2.11 Hoa cúc vạn thọ
Trang 40thuốc diệt cỏ, trừ sâu hại từ tự nhiên, giảm được sử thuốc hóa học trong nông nghiệp [37]
2.6.2 Lutein – Hợp chất mang màu trong hoa cúc vạn thọ
Hoa cúc vạn thọ có chứa các hợp chất gọi là Carotenoid Các giống hoa cúc vạn thọ có màu vàng đến đỏ cam thường dồi dào hàm lượng Lutein, một chất màu họ Carotenoid [40] Lutein có cơng thức phân tử C40H56O2, là dẫn xuất 3,3’- diol của β,ε-caroten và là một dạng tiền vitamin A [41]
Hoa cúc vạn thọ có chứa các hợp chất gọi là Carotenoid Lutein (C40H56O2) là một loại chất màu tự nhiên thuộc họ Carotenoid [40] Lutein và đồng phân của Lutein là Zeaxanthin còn được gọi là OxyCarotenoid hoặc Xanthophylls Các Xanthophylls này là nguyên tố cơ bản trong hoa cúc vạn thọ và hiện diện ở nồng độ cao hơn các cây khác [39] Các Xanthophylls vì có màu từ vàng đến vàng và xuất hiện tự nhiên trong thực phẩm của con người nên có thể được sử dụng như một chất tạo màu thực phẩm Do đó, có một nhu cầu cao về Xanthophylls tinh khiết đáng kể có thể được sử dụng như một chất tạo màu thực phẩm và một chất bổ sung chất dinh dưỡng Chiết xuất cúc vạn thọ cũng được ứng dụng trong thực phẩm tạo màu như dầu ăn, mù tạt và các loại nước sốt salad khác, bánh ngọt, kem, sữa chua và các sản phẩm từ sữa
Hình 2.12 Cấu trúc phân tử Lutein trong hoa cúc vạn thọ (Tagetes erecta L)