(Luận án tiến sĩ) Nghiên Cứu Kỹ Thuật Tạo Màu Bằng Phương Pháp Tự Nhuộm Để Nâng Cao Chất Lượng Tơ Tằm Việt Nam

H¡n nữa, báo cáo về việc sÁn xuÃt kén màu bằng cách cho tằm ăn thāc ăn nhân t¿o với các lo¿i chÃt màu khác nhau Rhodamine, N-Blue, Neutral red, và Thionin ã °ÿc nghiên cāu mát cách tổng

Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O

Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NÞI

Tr Ån Nguyßn Tú Uyên

PH¯¡NG PHÁP Tþ NHUÞM Đà NÂNG CAO

Hà N ßi  2024

Bà GIÁO DĀC VÀ ĐÀO T¾O

Đ¾I HàC BÁCH KHOA HÀ NÞI

Tr Ån Nguyßn Tú Uyên

PH¯¡NG PHÁP Tþ NHUÞM Đà NÂNG CAO

i

Tác giÁ xin cam oan ây là công trình nghiên cāu cÿa riêng tác giÁ d°ới sự h°ớng dẫn cÿa TS Hoàng Thanh ThÁo và PGS.TS Bùi Mai H°¡ng Các kết quÁ trong luận án °ÿc thu thập từ nghiên cāu thực tế, trung thực và ch°a từng °ÿc công bố trong các công trình nghiên cāu cÿa các tác giÁ khác

Tập thể h°ớng dẫn khoa học Tác giÁ luận án

ii

Đầu tiên, với lòng biết ¡n sâu sắc tôi xin °ÿc gái lßi cÁm ¡n ến TS Hoàng Thanh ThÁo và PGS.TS Bùi Mai H°¡ng, những Giáo viên h°ớng dẫn ã giúp ịnh h°ớng, hết lòng quan tâm và dìu dắt tôi trong suốt quá trình nghiên cāu cũng nh°

thực hiện luận án này Sự tận tâm và áng viên cÿa hai Cô là nguồn áng lực to lớn giúp tôi v°ÿt qua °ÿc những giai o¿n khó khăn trên con °ßng khám phá tri thāc

và từng b°ớc hoàn thiện bÁn thân

Tôi xin chân thành cÁm ¡n các Thầy Cô giáo thuác Khoa Dệt may 3 Da giầy

và Thßi trang, Tr°ßng Vật liệu, Ban ào t¿o 3 Đ¿i học Bách Khoa Hà Nái ã giúp

ỡ và t¿o iều kiện thuận lÿi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cāu t¿i tr°ßng Tôi cũng xin cÁm ¡n Tr°ßng Đ¿i học Bách Khoa 3 Đ¿i học Quốc gia TP HCM, Trung tâm công nghệ sinh học TP HCM, CTCP Viện nghiên cāu Dệt may, Trung tâm phân tích thí nghiệm 3 Sá Khoa học và Công nghệ TP HCM, Trung tâm nghiên cāu Dâu Tằm T¡ Trung °¡ng, Công ty TNHH Xe t¡ Dệt lāa Hà BÁo, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam ã hß trÿ tôi thực hiện mát số thử nghiệm và phân tích trong luận án

Tôi cũng xin gửi lßi cÁm ¡n ến Ban giám hiệu, Khoa Công nghệ may3Thßi trang thuác Tr°ßng Đ¿i học Công nghiệp TP HCM ã t¿o iều kiện cho tôi học tập

và nghiên cāu trong quá trình công tác t¿i c¡ quan

Cuối cùng, tôi xin °ÿc cÁm ¡n Ba Mẹ, Anh Chị, Gia ình nhỏ cÿa mình cùng

những ng°ßi thân yêu nhÃt ã luôn ÿng há và áng viên tôi không ngừng nghỉ, là

iểm tựa vững chắc nhÃt về tinh thần giúp tôi yên tâm trên con °ßng học tập và nghiên cāu ể hoàn thành luận án này

Tôi xin chân thành cÁm ¡n!

Hà Nái, ngày && tháng && năm 2024 Tác giÁ

Tr Ån Nguyßn Tú Uyên

iii

L âI CAM ĐOAN i

L âI CÀM ¡N ii

M ĀC LĀC iii

DANH M ĀC CÁC KÝ HIàU VÀ CHĀ VI¾T TÄT vi

DANH M ĀC CÁC BÀNG viii

DANH M ĀC CÁC HÌNH VẼ, Đà THÞ ix

M ä ĐÄU 1

1 Lý do chọn ề tài 1

2 Māc tiêu nghiên cāu 4

3 Đối t°ÿng và ph¿m vi nghiên cāu 4

4 Nái dung và ph°¡ng pháp nghiên cāu 5

5 Ý nghĩa khoa học cÿa luận án 5

6 Giá trị thực tiễn cÿa luận án 6

7 Điểm mới cÿa luận án 6

8 Bố cāc cÿa luận án 7

CH¯¡NG 1 NGHIÊN CĄU TâNG QUAN 8

1.1 Tổng quan về t¡ tằm 8

1.1.1 Sinh học con tằm 8

1.1.2 Quy trình sÁn xuÃt kén t¡ t¿i Việt Nam 10

1.1.3 CÃu trúc hoá học cÿa t¡ tằm 14

1.1.4 CÃu trúc hình thái cÿa t¡ tằm 14

1.1.5 Tính chÃt cÿa t¡ tằm 18

1.1.6 Āng dāng cÿa t¡ tằm 19

1.2 Tổng quan về ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám cho t¡ tằm 21

1.2.1 Khái niệm ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám cho t¡ tằm 22

1.2.2 Ph°¡ng pháp bổ sung chÃt màu vào thāc ăn cho con tằm ể t¿o kén t¡ tự nhuám 22

1.2.3 Mát số yếu tố Ánh h°áng ến ph°¡ng pháp tự nhuám 23

1.2.4 Ành h°áng cÿa ph°¡ng pháp tự nhuám ến con tằm 25

1.2.5 Ành h°áng cÿa ph°¡ng pháp tự nhuám ến kén t¡ 26

1.2.6 Tình hình nghiên cāu trong n°ớc về ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám t¡ tằm 27

1.3 Tổng quan về xử lý chuái t¡ tằm 27

1.3.1 Khái niệm xử lý chuái t¡ tằm 27

1.3.2 Các yếu tố Ánh h°áng ến hiệu quÁ chuái t¡ tằm 28

1.3.3 Ành h°áng cÿa xử lý chuái ến t¡ tằm 29

iv

1.4 Kết luận tổng quan và h°ớng nghiên cāu cÿa luận án 31

1.4.1 Kết luận tổng quan 31

1.4.2 H°ớng nghiên cāu cÿa luận án 32

CH¯¡NG 2 ĐÞI T¯þNG, NÞI DUNG VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN C ĄU 35

2.1 Đối t°ÿng nghiên cāu 35

2.1.1 Nguyên vật liệu 35

2.1.2 Hoá chÃt 35

2.1.3 Dāng cā và thiết bị 36

2.2 Nái dung nghiên cāu 36

2.2.1 Nghiên cāu ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám cho t¡ tằm 36

2.2.2 Nghiên cāu ặc tr°ng cÿa kén và t¡ tằm tự nhuám 36

2.2.3 Nghiên cāu Ánh h°áng cÿa xử lý chuái ến t¡ tằm tự nhuám 36

2.2.4 Nghiên cāu āng dāng t¡ tằm tự nhuám trong dệt may 37

2.3 Ph°¡ng pháp nghiên cāu 37

2.3.1 Nghiên cāu lý thuyết 37

2.3.2 Ph°¡ng pháp thực nghiệm 37

2.3.3 Ph°¡ng pháp phân tích cÃu trúc và xác ịnh tính chÃt vật liệu 42

CH¯¡NG 3 K¾T QUÀ VÀ BÀN LUÂN 49

3.1 Kết quÁ nghiên cāu ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám t¡ tằm 49

3.1.1 Hiệu quÁ cÿa ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám trên giống tằm nuôi t¿i Việt Nam 49

3.1.2 Ành h°áng cÿa lo¿i chÃt màu ến ph°¡ng pháp tự nhuám t¡ tằm 51

3.1.3 Ành h°áng cÿa thßi gian cho ăn chÃt màu ến ph°¡ng pháp tự nhuám t¡ tằm 56

3.1.4 Ành h°áng cÿa nồng á chÃt màu ến ph°¡ng pháp tự nhuám t¡ tằm 60

3.1.5 Hiệu suÃt cÿa ph°¡ng pháp tự nhuám ối với t¡ thô 62

3.1.6 Đề xuÃt quy trình t¿o kén màu bằng ph°¡ng pháp tự nhuám t¡ tằm 64 3.2 Kết quÁ nghiên cāu ặc tr°ng cÿa kén và t¡ tự nhuám bằng Rhodamine B 66

3.2.1 Đặc tr°ng cÿa kén tằm tự nhuám Rhodamine B 66

3.2.2 Đặc tr°ng cÿa t¡ tự nhuám Rhodamine B 69

3.2.3 Đề xuÃt c¡ chế liên kết cÿa chÃt màu Rhodamine B và t¡ tằm trong t¡ tự nhuám 78

3.3 Kết quÁ nghiên cāu Ánh h°áng cÿa xử lý chuái ến t¡ tằm tự nhuám Rhodamine B 81

v

3.3.1 Ành h°áng cÿa quá trình xử lý chuái ến màu sắc cÿa t¡ tự nhuám

Rhodamine B 81

3.3.2 Ành h°áng cÿa xử lý chuái ến cÃu trúc t¡ tự nhuám Rhodamine B90 3.3.3 Ành h°áng cÿa xử lý chuái ến hiệu suÃt nhuám 96

3.4 Kết quÁ nghiên cāu āng dāng t¡ tự nhuám 97

3.4.1 Āng dāng t¡ tự nhuám dệt vÁi lāa t¡ tằm 97

3.4.2 Āng dāng vÁi lāa t¡ tự nhuám vào sÁn phẩm may mặc 98

K ¾T LUÂN VÀ H¯àNG NGHIÊN CĄU 107

DANH M ĀC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BÞ CĂA LUÂN ÁN 109

TÀI LI àU THAM KHÀO 110

PH Ā LĀC 1 1

PH Ā LĀC 2 4

năng l°ÿng tia X FTIR : Fourier-Transform Infrared Spectroscopy 3 Phổ hồng

ngo¿i biến ổi Fourier IC/IEC : Ion Exchange chromatography 3 Ph°¡ng pháp sắc ký

trao ổi ion LQ2 : Tằm kén trắng giống L°ỡng QuÁng số 2

MPa : Mega Pascal  Đ¡n vị o áp suÃt

vii

TT - Thô : T¡ trắng thô

TTN-RhB : T¡ tự nhuám Rhodamine B

TTN-RhB- Chuái : T¡ tự nhuám Rhodamine B chuái

TTN-RhB- Thô : T¡ tự nhuám Rhodamine B thô

TTN-RhB- C AS : T¡ tự nhuám Rhodamine B chuái áp suÃt

TTN-RhB- C EZ : T¡ tự nhuám Rhodamine B chuái enzyme

TTN-RhB- C MS : T¡ tự nhuám Rhodamine B chuái xà phòng Marseille TTN-RhB- C Na2CO3 : T¡ tự nhuám Rhodamine B chuái Na2CO3

UPLC : Ultra Performance Liquid Chromatography 3 Sắc ký

lỏng siêu cao áp

XRD : X-Ray Difraction – Nhiễu x¿ tia X

viii

BÁng 1 1Thßi gian sinh tr°áng cÿa tằm dâu l°ỡng hệ 9

BÁng 1 2 Các lo¿i cÃu trúc thā cÃp cÿa t¡ tằm và b°ớc sóng hÃp thā quang phổ hồng ngo¿i cÿa chúng 15

BÁng 2 1Thông tin các lo¿i hoá chÃt sử dāng trong luận án 35

BÁng 2 2Các azo amine ác h¿i theo tiêu chuẩn ISO-14362-1:2017 46

BÁng 3 1 Thông số kỹ thuật ph°¡ng pháp tự nhuám t¡ tằm 49

BÁng 3 2 Tỷ lệ sống và t¿o kén cÿa tằm sau khi ăn bổ sung các lo¿i chÃt màu khác nhau 52

BÁng 3 3 Hiệu quÁ t¿o màu cho kén cÿa các lo¿i thuốc nhuám khác nhau 53

BÁng 3 4 Chỉ số L*,a*,b* và ∆E tr°ớc và sau chuái cÿa các mẫu t¡ tự nhuám 54

BÁng 3 5 Tỷ lệ tằm sống và t¿o kén khi thử nghiệm á các á tuổi khác nhau 58

BÁng 3 6 Tỷ lệ tằm sống và t¿o kén khi thử nghiệm á các nồng á khác nhau 60

BÁng 3 7 Thông số kỹ thuật và kết quÁ cÿa ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám t¡ tằm 64

BÁng 3 8 Thành phần acid amine cÿa t¡ tự nhuám RhB và t¡ trắng ối chāng 74

BÁng 3 9 Kết quÁ xác ịnh á bền màu cÿa t¡ tằm tự nhuám RhB 75

BÁng 3 10 Kết quÁ xác ịnh hàm l°ÿng azo amine th¡m và muối arylamine trong t¡ tằm tự nhuám với RhB 77

BÁng 3 11 Hiệu suÃt cÿa ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám t¡ tằm 96

BÁng 3 12 Thông số kỹ thuật vÁi t¡ tằm tự nhuám 98

BÁng 3 13 Kết quÁ hệ số mềm rũ cÿa vÁi t¡ tằm tự nhuám tr°ớc và sau chuái 101

ix

Hình 1 1 Vòng ßi cÿa con ngài 8

Hình 1 2 CÃu trúc kén tằm 9

Hình 1 3 Đặc tr°ng tuyến t¡ cÿa tằm 10

Hình 1 4 Quy trình sÁn xuÃt kén t¡ 10

Hình 1 5 CÃu trúc và hình thái t¡ tằm 14

Hình 1 6 Các d¿ng vi cÃu trúc cÿa protein t¡ tằm 14

Hình 1 7 GiÁn ồ nhiễu x¿ tia X (XRD) cÿa mát số lo¿i t¡ tằm 16

Hình 1 8 GiÁn ồ phân tích nhiệt trọng l°ÿng (TGA) cÿa mát số lo¿i t¡ tằm 16

Hình 1 9 CÃu trúc s¡ cÃp cÿa t¡ tằm 17

Hình 1 10 Con tằm, kén, t¡ từ ph°¡ng pháp tự nhuám 22

Hình 1 11 Tuyến t¡ và kén cÿa con tằm ã ăn chÃt màu 24

Hình 1 12 Sự sinh tr°áng cÿa tằm sau khi ăn bổ sung chÃt màu 25

Hình 1 13 Kén tằm có màu từ ph°¡ng pháp tự nhuám 26

Hình 1 14 Hình thái và tính chÃt cÿa t¡ tự nhuám tr°ớc và sau chuái 26

Hình 1 15 Phổ hồng ngo¿i FT-IR (a) và nhiễu x¿ tia X (b) cÿa t¡ tr°ớc và sau chuái bằng các ph°¡ng pháp khác nhau 30

Hình 1 16 Sự giÁm c°ßng á màu sắc cÿa t¡ kén tự nhuám sau chuái 31

Hình 2 1 Mô tÁ quy trình khÁo sát thông số kỹ thuật cÿa ph°¡ng pháp tự nhuám 37 Hình 2 2 Mô tÁ quy trình thực nghiệm t¿o kén t¡ tự nhuám 40

Hình 2 3 Mô tÁ quy trình thực nghiệm chuái t¡ tự nhuám 40

Hình 2 4 Mô tÁ quy trình nghiên cāu tiềm năng āng dāng t¡ tự nhuám 42

Hình 2 5 Mô tÁ quy trình nghiên cāu ặc tr°ng cÃu trúc và tính chÃt t¡ tự nhuám42 Hình 3 1 Con tằm sau 1 ngày ăn bổ sung chÃt màu RhB 49

Hình 3 2 Ngo¿i quan bề mặt cÿa kén màu tự nhuám và kén ối chāng 50

Hình 3 3 Hình kính hiển vi soi nổi sÿi t¡ trên bền mặt kén 51

Hình 3 4 Các á tuổi cÿa tằm 57

Hình 3 5 Tằm ăn chÃt màu RhB á các giai o¿n tuổi khác nhau 57

Hình 3 6 C°ßng á màu sắc cÿa t¡ tự nhuám á các tuổi tằm khác nhau 59

Hình 3 7 Tằm chết trong quá trình t¿o kén 61

Hình 3 8 Phổ hÃp thā K/S cÿa mẫu t¡ tự nhuám RhB á các nồng á khác nhau 62

x

Hình 3 9 Con tằm nuôi áp dāng ph°¡ng pháp tự nhuám và tằm ối chāng 62

Hình 3 10 Phổ sắc ký UPLC cÿa t¡ tự nhuám RhB nồng á 1500 ppm 63

Hình 3 11 S¡ ồ quy trình kỹ thuật t¿o màu bằng ph°¡ng pháp tự nhuám 64

Hình 3 12 Mô tÁ quá trình t¿o màu cÿa ph°¡ng pháp tự nhuám t¡ tằm 65

Hình 3 13 CÃu trúc bề mặt kén tằm tự nhuám RhB và kén ối chāng 66

Hình 3 14 Kết quÁ EDX cÿa kén tự nhuám RhB và kén trắng ối chāng 67

Hình 3 15 Biểu ồ khối l°ÿng và chiều dài t¡ cÿa kén 68

Hình 3 16 Ành SEM cÿa t¡ trắng và t¡ tự nhuám RhB 69

Hình 3 17 Phổ FT-IR cÿa chÃt màu RhB và các mẫu t¡ tằm 70

Hình 3 18 GiÁn ồ XRD và á bền cÿa t¡ tự nhuám RhB và t¡ trắng thô 71

Hình 3 19 Biểu ồ phân tích nhiệt trọng l°ÿng TGA cÿa TTN-RhB và TT thô 73

Hình 3 20 Kết quÁ phân tích EDX cÿa t¡ tự nhuám RhB và t¡ trắng 74

Hình 3 21 CÃu trúc hoá học cÿa Rhodamine B á các iều kiện khác nhau 78

Hình 3 22 Đề xuÃt c¡ chế liên kết cÿa chÃt màu Rhodamine B với t¡ tằm 79

Hình 3 23 Biểu ồ tỷ lệ giÁm trọng (a) và c°ßng á màu (b) cÿa TTN-RhB sau chuái bằng Na2CO3 82

Hình 3 24 Hình Ánh ngo¿i quan và SEM cÿa các mẫu TTN-RhB chuái bằng Na2CO3 á các thông số nồng á và thßi gian khác nhau 83

Hình 3 25 Tỷ lệ giÁm trọng và c°ßng á màu cÿa TTN-RhB sau chuái bằng xà phòng Marseille (MS) a) Tỷ lệ giÁm trọng; b) C°ßng á màu K/S 84

Hình 3 26 Hình Ánh ngo¿i quan và SEM cÿa các mẫu TTN-RhB chuái bằng xà phòng Marseille á các thông số nồng á và thßi gian khác nhau 84

Hình 3 27 Tỷ lệ giÁm trọng cÿa t¡ tự nhuám sau chuái bằng enzyme 85

Hình 3 28 Biểu ồ K/S cÿa mẫu chuái enzyme với thông số kỹ thuật khác nhau 86 Hình 3 29 Hình SEM cÿa TTN-RhB chuái bằng enzyme 87

Hình 3 30 Biểu ồ giÁm trọng và c°ßng á màu cÿa t¡ sau chuái áp suÃt cao 88

Hình 3 31 Ành SEM t¡ tự nhuám chuái bằng n°ớc nóng áp suÃt cao 89

Hình 3 32 T¡ tự nhuám tr°ớc và sau chuái bằng các ph°¡ng pháp khác nhau 90

Hình 3 33 Ành SEM các mẫu t¡ tr°ớc và sau chuái bằng áp suÃt 120 phút 90

Hình 3 34 Kết quÁ EDX cÿa các mẫu t¡ tr°ớc và sau chuái 92

xi

Hình 3 35 GiÁn ồ TG (a) và DTA (b) cÿa các mẫu t¡ thô và t¡ chuái bằng các ph°¡ng pháp khác nhau 93 Hình 3 36 Phổ FT-IR cÿa TTN-RhB tr°ớc và sau khi chuái bằng các ph°¡ng pháp khác nhau 93 Hình 3 37 GiÁn ồ phổ XRD cÿa các mẫu t¡ tr°ớc và sau chuái bằng các ph°¡ng pháp khác nhau 94 Hình 3 38 Mô tÁ hình thái t¡ tự nhuám RhB tr°ớc và sau chuái 95 Hình 3 39 Phổ sắc ký UPLC t¡ chuái bằng các ph°¡ng pháp khác nhau 96 Hình 3 40 Quy trình sÁn xuÃt vÁi lāa tự nhuám t¿i công ty Xe t¡ Dệt lāa Hà BÁo98 Hình 3 41 VÁi lāa t¡ tằm tự nhuám RhB tr°ớc và sau chuái 99

Đá bền và giãn āt cÿa vÁi t¡ tằm tự nhuám RhB tr°ớc và sau chuái 100Hình 3 42 Đá bền và giãn āt cÿa vÁi t¡ tằm tự nhuám RhB tr°ớc và sau chuái 99Hình 3 43 Hình SEM vÁi lāa t¡ tằm tự nhuám RhB tr°ớc và sau chuái 100 Hình 3 44 KhÁ năng t¿o hình bóng cho trang phāc cÿa vÁi 102 Hình 3 45 a) Tỷ lệ c¡ thể trẻ 3-5 tuổi; b) Đầm trẻ em dáng chữ A; c) Đầm trẻ em tùng váy xòe 103 Hình 3 46 Phác thÁo hình bóng và thiết kế cÿa các mẫu ầm trẻ em 104 Hình 3 47 SÁn phẩm ầm trẻ em sử dāng vÁi t¡ tự nhuám RhB thô 105

5000 năm tr°ớc ến nay [1] Để tăng tính thẩm mỹ, vÁi t¡ tằm th°ßng °ÿc t¿o màu sắc hoặc hoa văn bằng nhiều ph°¡ng pháp nh° nhuám hoặc in, trong ó nhuám °ÿc sử dāng phổ biến nhÃt H¡n 90 % t¡ sÁn xuÃt th°¡ng m¿i °ÿc lÃy

từ kén cÿa họ b°ớm Bombyx mori, chúng thuác loài côn trùng có vòng ßi kéo dài khoÁng 2326 ngày và trÁi qua nhiều giai o¿n biến ổi về hình thái ó là

trāng-con tằm-con nháng (kén)-con ngài (b°ớm êm) Trāng cÿa cúng sẽ ná thành con tằm, thāc ăn chính cÿa chúng á giai o¿n con tằm là lá cÿa cây dâu tằm (mullberry), kết thúc giai o¿n này chúng nhÁ t¡ t¿o kén, ây cũng là nguyên

liệu chính cho ngành t¡ lāa Để thu °ÿc sÿi t¡ thô, kén tằm °ÿc thu ho¿ch và

°¡m (nÃu trong n°ớc á khoÁng 90 ºC), sau ó guồng l¿i thành các bó sÿi thô Ngoài tằm dâu (con tằm ăn lá dâu), có mát số lo¿i tằm ăn lá khác nh° lá sắn, lá

thầu dầu cũng °ÿc th°¡ng m¿i hoá Tuy nhiên, cũng nh° a số các vật liệu dệt khác, t¡ tự nhiên không a d¿ng về màu sắc, hầu hết các lo¿i t¡ ều có các màu c¡ bÁn nh° trắng ngà, vàng, nâu [2]; do ó nhu cầu hoàn tÃt t¿o màu cho các lo¿i sÿi, vÁi nói chung và t¡ tằm nói riêng là rÃt cao

Hoàn tÃt t¿o màu cho vật liệu dệt là quy trình xử lý giúp vật liệu dệt có a d¿ng các màu sắc theo yêu cầu cÿa nhà sÁn xuÃt, tăng tính thẩm mỹ cÿa sÁn

phẩm dệt ể áp āng nhu cầu tiêu dùng Có nhiều ph°¡ng pháp t¿o màu, mßi ph°¡ng pháp mang l¿i các hiệu āng t¿o màu khác nhau Trong ó, in và vẽ là quy trình xử lý t¿o hoa văn, nhuám là quy trình xử lý t¿o mát màu ồng nhÃt hoặc

mÁng màu cho sÁn phẩm và cũng là ph°¡ng pháp °ÿc sử dāng phổ biến trong sÁn xuÃt vật liệu dệt Về bÁn chÃt, quá trình nhuám bao gồm sự khuếch tán thuốc nhuám vào pha lỏng, tiếp theo là hÃp phā lên bề mặt ngoài cÿa sÿi, và cuối cùng

là khuếch tán và hÃp phā trên bề mặt bên trong cÿa các sÿi vật liệu dệt ể t¿o ra màu sắc và ¿t các chỉ tiêu kỹ thuật theo yêu cầu cÿa ng°ßi sử dāng; vì vậy quy trình nhuám phổ biến hiện nay là xử lý °ớt, °ÿc thiết kế ể xử lý mát nhóm vật liệu dệt nhÃt ịnh, ví dā nh° sÿi và vÁi, theo quy trình không liên tāc (theo ÿt)

hoặc liên tāc Theo ó, các nhà cung cÃp thuốc nhuám và chÃt phā trÿ t¿o thành các nhóm hóa chÃt ã °ÿc tối °u hóa ể āng dāng cho từng lo¿i chÃt liệu nhÃt

ịnh (nguyên bÁn hoặc pha trán), nhằm māc ích t¿o °ÿc chÃt l°ÿng tối °u cho sÁn phẩm dệt Các công nghệ nhuám °ớt phổ biến °ÿc biết ến là nhuám tận trích, nhuám ngÃm ép; ngoài thuốc nhuám thì cần sử dāng nhiều lo¿i hoá chÃt khác ể tăng hiệu quÁ nhuám và á bền màu, ồng thßi sử dāng nhiệt l°ÿng và

xÁ n°ớc thÁi Điều này dẫn ến mát số tác h¿i cho nguồn tài nguyên n°ớc và tác

áng tiêu cực ến môi tr°ßng nếu không xử lý tốt n°ớc thÁi và các hoá chÃt tồn d° [3] Vì vậy, có nhiều ph°¡ng pháp t¿o màu thân thiện ã °ÿc nghiên cāu và āng dāng nh° dùng các lo¿i hoá chÃt có nguồn gốc tự nhiên, a d¿ng nhÃt là chiết xuÃt từ thực vật Tuy nhiên, ph°¡ng pháp nhuám này vẫn là quy trình xử lý

2

°ớt; bên c¿nh ó, thuốc nhuám tự nhiên có mát số nh°ÿc iểm nh° màu sắc không ổn ịnh, á bền màu kém vì vậy th°ßng sử dāng thêm chÃt gắn màu kim lo¿i cực ác ể tăng á bền màu nên tăng gây h¿i cho môi tr°ßng khi thÁi ra ngoài [4], [5] Công nghệ nhuám khí (Air dye) và công nghệ nhuám bằng CO2

siêu tới h¿n cũng là các ph°¡ng pháp hiện ¿i °ÿc nghiên cāu và āng dāng thßi gian gần ây, tuy nhiên chỉ áp dāng °ÿc cho các vật liệu tổng hÿp CO2 siêu tới

h¿n cũng có thể nhuám lāa nh°ng cần sử dāng lo¿i thuốc nhuám °ÿc nghiên cāu riêng, ồng thßi quy trình này tiêu tốn l°ÿng lớn hoá chÃt bao gồm thuốc nhuám và các hoá chÃt phā trÿ, kèm theo ó là thßi gian xử lý khá lâu và tiêu hao năng l°ÿng ể cô ặc dung dịch nhuám cũng nh° hệ thống máy móc yêu cầu chi phí cao [6] Vì vậy, nghiên cāu cÁi thiện những Ánh h°áng tiêu cực cÿa quy trình nhuám trong dệt may nh° tiêu hao tài nguyên n°ớc hay xÁ thÁi là cÃp thiết và

°ÿc quan tâm

Đối với xử lý vật liệu dệt nói chung, giÁm thiểu l°ÿng n°ớc sử dāng ồng thßi h¿n chế xÁ thÁi trong dệt nhuám cũng là māc tiêu cÿa nhiều nghiên cāu gần

ây Công nghệ tự nhuám (self-dye) °ÿc biết ến nh° mát khÁ năng tự t¿o màu

sắc cÿa chính vật liệu ó Phổ biến nhÃt và ã °ÿc th°¡ng m¿i hoá là vật liệu bông (cotton) tự nhuám hay cây bông ã °ÿc biến ổi gen ể t¿o ra x¡ bông có màu sắc T°¡ng tự nh° vậy, t¿o màu cho t¡ tằm bằng công nghệ tự nhuám (self-dye silk) cũng ã °ÿc nghiên cāu dựa trên hai ph°¡ng pháp, ó là ph°¡ng pháp

biến ổi gen con tằm và ph°¡ng pháp bổ sung chÃt màu vào thāc ăn cho tằm Trong ó, ¡n giÁn và dễ thực hiện h¡n là ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám cho t¡

tằm bằng cách bổ sung chÃt màu vào thāc ăn cho con tằm Theo ph°¡ng pháp này, chÃt màu °ÿc pha trán trực tiếp vào thāc ăn tổng hÿp d¿ng bát cho con

tằm, hoặc pha theo tỷ lệ nhÃt ịnh và phun xịt vào lá dâu tr°ớc khi cho tằm ăn; ngoài ra không dùng n°ớc trong bÃt cā công o¿n nào khác [710] Trong các nghiên cāu tr°ớc ây về ph°¡ng pháp này, sự hÃp thā thuốc nhuám azo (Brilliant yellow, Congo Red, Acid Orange G, Acid Orange II, Mordant Black 17, Direct Acid Fast Red, và Sudan III) vào các tuyến t¡ ể sÁn xuÃt t¡ tự nhuám và ịnh l°ÿng cÿa những thuốc nhuám này trong sericin và fibroin ã °ÿc báo cáo và

thÁo luận Ngoài các thuốc nhuám ã ề cập, sự hÃp thā, phân phối và ào thÁi các chÃt hoá học nhân t¿o huỳnh quang (Rhodamine 101, Rhodamine 110, Rhodamine 116, Rhodamine 123, Rhodamine 6G, Rhodamine B, Rhodamine B octadecyl ester, sulforhodamine 101, acridine orange, và fluorescein sodium) vào tuyến t¡ cũng ã °ÿc quan sát [9] Các kết luận cũng ã báo cáo các tính chÃt

cÿa thuốc nhuám cũng là mát trong những yếu tố Ánh h°áng ến ph°¡ng pháp t¿o màu này H¡n nữa, báo cáo về việc sÁn xuÃt kén màu bằng cách cho tằm ăn

thāc ăn nhân t¿o với các lo¿i chÃt màu khác nhau (Rhodamine, N-Blue, Neutral red, và Thionin) ã °ÿc nghiên cāu mát cách tổng quan về khÁ năng rối lo¿n sinh lý, thay ổi màu sắc c¡ thể cÿa con tằm, và những Ánh h°áng khác ến chúng khi °ÿc nuôi bằng chế á ăn thāc ăn nhân t¿o pha với chÃt màu [8] Đối với các āng dāng dệt may cā thể, vÁi t¡ tằm tự nhuám °ÿc mô tÁ là

sÁn phẩm từ ph°¡ng pháp t¿o màu <xanh và bền vững=, giới thiệu t¿i thị tr°ßng

Ân Đá từ năm 2014 [10] Các ặc tính cho các āng dāng dệt may cÿa vÁi làm từ t¡ tự nhuám cũng ã °ÿc nghiên cāu, bao gồm khối l°ÿng vÁi, mật á vÁi, chi

số sÿi, hệ số iền ầy, á uốn, á săn cÿa sÿi, bền kéo, bền āt, á giãn dài, á

3

bền xé, góc hồi nhàu, á cāng, á dài uốn, á cāng uốn, khÁ năng chống mài mòn, chống thÃm n°ớc, á thÃm khí, á dày cÿa vÁi, á bền màu khi giặt, mồ hôi

và ánh sáng Ngoài ra, nh° mát giÁi pháp thay thế xanh h¡n cho quy trình xử lý

t¿o màu và chāc năng hóa cÿa t¡, nhiều nghiên cāu khoa học khác nhau về biến

ổi chế á ăn cÿa tằm nh° bổ sung mát số lo¿i hoá chÃt, vật liệu (ví dā: carbon nanotube thành ¡n, vật liệu nano dựa trên carbon, h¿t nano kim lo¿i và oxit kim

lo¿i, v.v&) ể chế t¿o các sÿi t¡ biến ổi tính chÃt cho nhiều āng dāng (gia tăng

á bền, làm vật liệu āng dāng y sinh nh° chỉ khâu phẫu thuật, v.v&) với các tính

chÃt c¡ học và nhiệt °ÿc cÁi thiện, và các chāc năng cÁi tiến trong khi các ặc tính cÿa t¡ tằm tự nhiên cũng °ÿc duy trì [11313] Các ph°¡ng pháp biến ổi tính chÃt này ã t¿o ra các sÿi t¡ a d¿ng về chāc năng và hiệu suÃt cao về mặt

thẩm mỹ và má ráng các āng dāng cÿa t¡ Do ó, t¡ biến ổi tính chÃt nói chung

và t¡ tự nhuám màu nói riêng mang tiềm năng āng dāng cao á nhiều mặt (thßi trang, y tế, và các māc ích kỹ thuật khác) và có thể áp āng xu h°ớng phát triển bền vững hiện nay Tuy nhiên, các nghiên cāu liên quan ến ph°¡ng pháp tự nhuám t¡ tằm ch°a báo cáo cā thể về quy trình tự nhuám cũng nh° Ánh h°áng cÿa các thông số kỹ thuật ến hiệu quÁ cÿa ph°¡ng pháp này Thêm vào ó, hình thái vi cÃu trúc và các ặc tính polymer khác nh° cÃu trúc tinh thể, á bền, á ổn

ịnh nhiệt, hình thái sÿi, sự thay ổi thành phần acid amine cÿa t¡ tự nhuám, cũng nh° nghiên cāu nó trong mát āng dāng cā thể, ặc biệt là trong ngành dệt may hiện nay vẫn còn nhiều vÃn ề cần nghiên cāu thêm

Trên thực tế, t¡ lāa là sÁn phẩm có giá trị cao, tuy nhiên sÁn l°ÿng thÃp vì

chỉ mát số ịa ph°¡ng có iều kiện khí hậu, thổ nh°ỡng phù hÿp mới có thể

trồng dâu nuôi tằm sÁn xuÃt kén t¡ Theo báo cáo t¿i hái nghị <Phát triển bền

vững ngành dâu tằm t¡ Việt Nam= cÿa Bá Nông nghiệp và phát triển nông thôn (ngày 2/12/2023), dâu tằm là nghề truyền thống t¿i Việt Nam và ang có sự phát triển với tốc á cao, āng thā 5 thế giới sau Trung Quốc, Ân Đá, Uzbekistan và Thái Lan, tập trung lớn nhÃt vùng Tây Nguyên với 77% diện tích cÿa cÁ n°ớc SÁn xuÃt t¡ lāa °ÿc coi là mát công cā quan trọng cho nền kinh tế và sự phát triển cÿa Ãt n°ớc vì ây là ngành sử dāng nhiều lao áng và t¿o thu nhập cao cũng nh° các sÁn phẩm có giá trị gia tăng có tầm quan trọng về mặt kinh tế Cũng theo báo cáo trên, ng°ßi trồng dâu nuôi tằm có thu nhập cao gÃp 2 ến 3

lần so với các cây trồng khác nh° lúa, chè, mía, vì vậy ã có các chính sách khuyến khích nhiều ng°ßi tham gia trồng dâu nuôi tằm, ây cũng là mát ph°¡ng

tiện ể giÁi quyết các vÃn ề việc làm cho lao áng những vùng này Nh° vậy, ngành trông dâu nuôi tằm t¿i Việt Nam ang nhận °ÿc nhiều sự quan tâm

những năm gần ây, ồng thßi có những ịnh h°ớng phát triển m¿nh và ổn ịnh,

bền vững h¡n nhằm thúc ẩy phát triển về kinh tế, tăng giá trị th°¡ng m¿i cũng nh° giá trị văn hoá cÿa t¡ lāa Việt Nam

Vì những lý do trên, luận án <Nghiên cąu kā thuÃt t¿o màu bÇng ph°¢ng pháp t ÿ nhußm đá nâng cao chÃt l°ÿng t¢ tÇm Viát Nam= tập trung xây dựng

quy trình công nghệ tự nhuám t¡ tằm, dựa trên ph°¡ng pháp bổ sung chÃt màu vào lá dâu cho tằm ăn ể t¿o ra °ÿc kén và t¡ có màu sắc Đồng thßi, các yếu tố Ánh h°áng ến quá trình tự nhuám t¡ tằm, hiệu suÃt nhuám, hình thái, vi cÃu trúc

và các tính chÃt cÿa t¡ tự nhuám cũng nh° khÁ năng āng dāng cÿa nó vào thực tế

dệt may sẽ °ÿc tập trung nghiên cāu và trình bày trong luận án Ph°¡ng pháp tự

4

nhuám °ÿc kỳ vọng có thể góp phần làm giÁm các vÃn ề môi tr°ßng do ngành

dệt nhuám gây ra bằng cách giÁm thiểu l°ÿng n°ớc và năng l°ÿng tiêu thā, h¿n chế xÁ thÁi, tinh gọn quy trình và giÁm chi phí sÁn xuÃt, áp āng °ÿc xu h°ớng

và yêu cầu về sÁn phẩm thân thiện môi tr°ßng hoặc quy trình sÁn xuÃt xanh và

bền vững h¡n Từ ó, giúp tăng thêm giá trị và chÃt l°ÿng cho sÁn phẩm t¡ tằm

Việt Nam, góp phần làm phong phú thêm nguồn nguyên liệu āng dāng trong dệt may

2 M āc tiêu nghiên cąu

Luận án xác ịnh các māc tiêu nghiên cāu cā thể nh° sau:

T¿o ra kén và t¡ tằm có màu bằng ph°¡ng pháp tự nhuám dựa trên kỹ thuật

bổ sung chÃt màu vào lá dâu cho tằm ăn

Xác ịnh ặc tr°ng hình thái, vi cÃu trúc và tính chÃt kén t¡ tự nhuám, từ ó làm c¡ sá ánh giá và so sánh chÃt l°ÿng cÿa nó với t¡ trắng thông th°ßng Xác ịnh quy trình và thông số công nghệ chuái phù hÿp áp dāng cho t¡

tằm tự nhuám

Nghiên cāu āng dāng t¡ tự nhuám trong dệt vÁi lāa t¡ tằm và sÁn phẩm may mặc

3 Đßi t°ÿng và ph¿m vi nghiên cąu

Đối tượng nghiên cāu:

Đối t°ÿng nghiên cāu cÿa luận án là kén tằm và sÿi t¡ °ÿc t¿o ra từ ph°¡ng pháp tự nhuám

Hình thái vi cÃu trúc, ặc tính polymer, tính chÃt c¡ lý, á bền màu giặt, tính sinh thái và an toàn cÿa t¡ tự nhuám °ÿc o ¿c, ánh giá bằng các ph°¡ng pháp hiện ¿i theo các tiêu chuẩn thích hÿp trong n°ớc và quốc tế, ồng thßi so sánh với t¡ kén trắng phổ biến á Việt Nam

Xử lý chuái sericin °ÿc áp dāng trên t¡ màu với các yếu tố khÁo sát bao gồm ph°¡ng pháp chuái khác nhau, thßi gian, nồng á hoá chÃt sử dāng nhằm

ánh giá c°ßng á màu còn l¿i cÿa t¡ sau chuái

Xác ịnh mát số tính chÃt cÿa vÁi lāa t¡ tằm dệt bằng t¡ tự nhuám, ịnh h°ớng āng dāng thực tiễn vào các sÁn phẩm Dệt may

Nghiên cāu t¿o kén t¡ tự nhuám °ÿc thực hiện trên giống tằm Bombyx

moriăn lá dâu ang °ÿc nuôi phổ biến t¿i Việt Nam Quá trình thực nghiệm tự

5

nhuám t¡ tằm °ÿc thực hiện t¿i c¡ sá trồng dâu nuôi tằm BÁo Lác - Lâm Đồng

Các ph°¡ng pháp xử lý chuái °ÿc thực hiện trên các trang thiết bị thí nghiệm t¿i Tr°ßng Đ¿i học Bách khoa Tp.Hồ Chí Minh, Trung tâm nghiên cāu Dâu tằm t¡ Trung °¡ng Các thí nghiệm phân tích °ÿc thực hiện t¿i trung tâm Công nghệ

Dệt Ý - Việt thuác Tr°ßng Đ¿i học Bách Khoa, ĐHQG Tp.Hồ Chí Minh, Phân

viện Dệt may Tp.Hồ Chí Minh, Trung tâm Công nghệ sinh học Tp.Hồ Chí Minh,

Sá Khoa học và Công nghệ Tp.Hồ Chí Minh, Viện kỹ thuật Nhiệt ới, Viện Khoa học Vật liệu, Viện Hoá học thuác Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ

Việt Nam

4 N ßi dung và ph°¢ng pháp nghiên cąu

Luận án tập trung vào các nái dung nghiên cāu chính bao gồm:

Nghiên cāu t¿o ra kén t¡ có màu, xác ịnh các thông số công nghệ và Ánh h°áng cÿa chúng ến hiệu quÁ cÿa ph°¡ng pháp tự nhuám

Xác ịnh và phân tích ặc tr°ng hình thái, vi cÃu trúc, ánh giá mát số tính

chÃt c¡ lý, á bền màu giặt, và tính sinh thái cÿa t¡ tự nhuám

KhÁo sát, ánh giá nhằm lựa chọn ph°¡ng pháp và thông số chuái phù hÿp

ể xử lý t¡ tự nhuám

Đánh giá mát số tính chÃt cÿa vÁi dệt từ t¡ tự nhuám, ề xuÃt āng dāng vào

sÁn phẩm dệt may và thßi trang

Ph°¡ng pháp nghiên cāu °ÿc sử dāng trong luận án

Phương pháp nghiên cāu lý thuyết: Nghiên cāu tổng quan các tài liệu, bài

báo, các công trình nghiên cāu trong và ngoài n°ớc về các nái dung liên quan Đánh giá những vÃn ề ã °ÿc nghiên cāu, phân tích những vẫn ề còn tồn t¿i

từ ó xác ịnh h°ớng nghiên cāu cÿa luận án phù hÿp với iều kiện thực tiễn á Việt Nam

Phương pháp nghiên cāu thực nghiệm: Thực nghiệm bổ sung thuốc nhuám

vào lá dâu cho tằm ăn ể t¿o kén và t¡ có màu t¿i c¡ sá trồng dâu nuôi tằm; xử lý chuái t¡ màu trên các thiết bị thí nghiệm chuyên dāng t¿i phòng thí nghiệm

Phương pháp phân tích và đánh giá: Sử dāng các tiêu chuẩn trong n°ớc và

quốc tế ể ánh giá mát số ặc tr°ng c¡ lý, á bền màu giặt, tính sinh thái cÿa t¡ màu Sử dāng các ph°¡ng pháp phân tích hiện ¿i nh° kính hiển vi soi nổi, SEM, EDX, FTIR, XRD, UPLC, IEC, TGA, o màu quang phổ ể xác ịnh và ánh giá

cÃu trúc vật lý, cÃu trúc hóa học, ịnh l°ÿng thuốc nhuám các mẫu thí nghiệm

Sử dāng ph°¡ng pháp phân tích và so sánh các dữ liệu ể ánh giá các kết quÁ thu °ÿc

5 Ý ngh*a khoa hác căa luÃn án

Luận án là c¡ sá khoa học ể t¿o ra t¡ tằm có màu bằng ph°¡ng pháp tự nhuám, dựa trên kỹ thuật bổ sung chÃt màu vào lá dâu cho tằm ăn nuôi t¿i Việt Nam

6

Luận án giÁi thích Ánh h°áng cÿa các thông số công nghệ ến hiệu quÁ tự nhuám bao gồm tỷ lệ sống t¿o kén cÿa tằm và c°ßng á màu sắc cÿa t¡ thu °ÿc khi bổ sung chÃt màu vào lá dâu cho tằm ăn

Luận án phân tích, ánh giá mát số ặc tr°ng hình thái cÃu trúc và tính chÃt

cÿa kén t¡ tự nhuám, ồng thßi xác ịnh hiệu suÃt tự nhuám, ề xuÃt c¡ chế liên

kết cÿa chÃt màu và t¡ tằm trong t¡ tự nhuám

Luận án giÁi thích Ánh h°áng cÿa mát số ph°¡ng pháp và thông số công nghệ chuái ến c°ßng á màu sắc cÿa t¡ sau xử lý, mô tÁ hình thái t¡ tr°ớc và sau chuái

Luận án chāng minh °ÿc hiệu quÁ t¿o màu cho t¡ tằm bằng ph°¡ng pháp

tự nhuám mới, ồng thßi chāng minh tính thực tiễn cÿa t¡ tằm tự nhuám khi āng

dāng vào các sÁn phẩm may mặc thực tế

Cuối cùng, luận án ã sử dāng các kỹ thuật phân tích hiện ¿i nh° SEM, EDX, FT-IR, XRD, TGA, UPLC, IEC ể phân tích, kiểm tra và ánh giá hình thái cÃu trúc và tính chÃt cÿa t¡ tằm tự nhuám

6 Giá trß thÿc tißn căa luÃn án

Các kết quÁ cÿa luận án là tiền ề ể áp dāng ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám trên vào thực tế sÁn xuÃt kén t¡ t¿i Việt Nam

Luận án ã khẳng ịnh °ÿc có thể t¿o màu cho t¡ tằm bằng ph°¡ng pháp

bổ sung thuốc nhuám vào thāc ăn cho tằm, tính chÃt cÿa t¡ màu áp āng °ÿc các yêu cầu cÿa vật liệu dệt āng dāng trong ngành dệt may

Luận án ã áp dāng thành công ph°¡ng pháp xử lý t¿o màu mới, h¿n chế

tối a l°ÿng n°ớc sử dāng ể t¿o màu cho t¡ tằm, tinh gọn quy trình hoàn tÃt nhuám truyền thống vốn sử dāng l°ÿng n°ớc lớn, tiêu thā nhiệt năng và xÁ thÁi gây nhiều tác h¿i ến môi tr°ßng

Luận án ã khÁo sát và lựa chọn ph°¡ng pháp, thông số công nghệ chuái phù hÿp xử lý t¡ tằm tự nhuám; ồng thßi ề xuÃt āng dāng trong các sÁn phẩm may mặc nhằm nâng cao tính āng dāng cÿa vật liệu này trong thực tiễn

SÁn phẩm từ công trình nghiên cāu cÿa Luận án ã góp phần làm phong phú thêm các sÁn phẩm lāa t¡ tằm với quy trình xử lý °ÿc rút gọn, tiết kiệm và phù hÿp xu h°ớng phát triển vững - thân thiện với môi tr°ßng

7 Điám mái căa luÃn án

Luận án ã t¿o ra °ÿc vật liệu mới là kén và t¡ tằm có màu, khẳng ịnh

°ÿc khÁ năng t¿o màu cho t¡ tằm bằng ph°¡ng pháp tự nhuám thân thiện với môi tr°ßng ch°a °ÿc nghiên cāu á Việt Nam, từ ó t¿o °ÿc vật liệu dệt mới là t¡ tự nhuám āng dāng trong ngành dệt may, góp phần nâng cao chÃt l°ÿng t¡

tằm Việt Nam

Luận án ã āng dāng thành công kén t¡ tự nhuám vào quy trình dệt vÁi, chuái keo và sử dāng cho các sÁn phẩm mặc thực tế

7

8 B ß cāc căa luÃn án

Luận án gồm 4 phần chính:

- Ch°¡ng 1: Nghiên cāu tổng quan

- Ch°¡ng 2: Đối t°ÿng, nái dung và ph°¡ng pháp nghiên cāu

- Ch°¡ng 3: Kết quÁ và bàn luận

- Kết luận

8

CH¯¡NG 1 NGHIÊN CĄU TâNG QUAN

1.1 T ãng quan vß t¢ tÇm

1.1.1 Sinh h ác con tÇm

Con tằm là mát hình thái sinh tr°áng trong vòng ßi cÿa con ngài (b°ớm

êm) Từ khi trāng ná cho ến khi phát triển hoàn thiện, con ngài trÁi qua 4 giai

o¿n biến ổi về hình thái (hình 1.1) ó là trāng, con tằm, con nháng (kén), con ngài [1] Mßi giai o¿n ều óng vai trò quan trọng trong ßi sống cÿa loài này,

ặc biệt giai o¿n t¿o kén ã cung cÃp nguyên liệu cho ngành dệt t¡ lāa

Hình 1 1 Vòng đßi cÿa con ngài

Tằm °ÿc phân lo¿i chÿ yếu dựa vào nguồn gốc giống loài hoặc lo¿i thāc

ăn cÿa chúng nh° lá dâu, lá sắn, lá thầu dầu,v.v Bombyx mori (B.mori) thuác loài Bombycidae là họ b°ớm êm °ÿc thuần hóa và nuôi phổ biến nhÃt trong ngành t¡ lāa, á giai o¿n con tằm thāc ăn chính cÿa chúng là lá dâu, ây cũng là

họ tằm °ÿc sử dāng trong nghiên cāu này Giống tằm l°ỡng hệ (thuác họ

B.mori ăn lá dâu có thể nuôi á tÃt cÁ các mùa trong năm từ tháng 2 ến tháng 11) cho kén trắng °ÿc nuôi phổ biến á Việt Nam t¿i các vùng khí hậu ôn ới hoặc vào thßi vā mát, ngoài ra còn có giống tằm cho kén vàng th°ßng nuôi vào thßi kỳ nóng ẩm cÿa vā hè Theo nghiên cāu cÿa Trung tâm nghiên cāu Dâu tằm t¡

Trung °¡ng, á n°ớc ta hiện nay th°ßng nuôi các giống sau l°ỡng hệ nhập nái cÿa Trung Quốc là giống L°ỡng QuÁng số 2 (LQ2) có chÃt l°ÿng tốt, kén màu trắng

có thể °¡m t¡ ¿t tiêu chuẩn cÃp cao và có thể nuôi quanh năm

Kén tằm °ÿc t¿o thành từ sÿi t¡ do con tằm nhÁ ra, bao bọc lÃy c¡ thể và

bÁo vệ nó trong suốt quá trình hoá thành con nháng; sau ó nháng phát triển thành con ngài và cắn kén thoát ra ngoài Theo nghiên cāu cÿa tác giÁ F Chen và

cáng sự, kén có cÃu trúc không dệt với nhiều lớp sÿi nh° mát vỏ composite polymer tự nhiên °ÿc t¿o nên từ mát sÿi t¡ liên tāc duy nhÃt với chiều dài từ 5001600 m, trong ó sericin có chāc năng nh° mát chÃt kết dính ể duy trì sự sắp xếp ngẫu nhiên cÿa sÿi và các lớp sÿi trong toàn bá kén (hình 1.2) Từ bên trong ến bề mặt bên ngoài, á xốp và l°ÿng sericin tăng lên trong khi liên kết

giữa các sÿi giÁm Kén tằm có thể °ÿc phân thành ba hoặc bốn lớp, tùy thuác vào từng giống tằm và cÃu trúc vi mô cÿa kén Cũng theo nhóm tác giÁ này, kén

tằm B mori có á bền thÃp nh°ng á dày và xốp t°¡ng ối cao, cÃu trúc lớp

phân lo¿i rõ rệt, chiều dài lớn h¡n nhiều so với kén cÿa các loài tằm hoang dã

9

nên áp āng °ÿc nhu cầu sÁn xuÃt công nghiệp cÿa ngành dệt may T¡ á các lớp kén khác nhau cũng °ÿc chāng minh là có tính chÃt khác nhau về hàm l°ÿng sericin; ngoài ra các ặc tính cÿa kén t¡ còn phā thuác vào môi tr°ßng nuôi, thāc

ăn và tính chÃt ịa lý khí hậu mßi n¡i [15]

Hình 1.2 C ấu trúc kén tằm họ B.mori [14]

Sự sinh tr°áng cÿa tằm °ÿc chia thành các giai o¿n từ tuổi 1 ến tuổi 5 (bÁng 1.1) Các á tuổi có thßi gian kéo dài khác nhau, °ÿc phân biệt dựa vào

sự phát triển cÿa tằm trong từng giai o¿n

BÁng 1.1 Thßi gian sinh trưáng cÿa tằm dâu lưỡng hệ

Mßi á tuổi ều óng vai trò quan trọng trong sự phát triển sinh học cÿa con tằm Trong ó, tuổi thā 5 cÿa tằm kéo dài 78 ngày và khoÁng ngày thā 4 cÿa tuổi thā 5 là thßi iểm tuyến t¡ trong con tằm phát triển hoàn thiện, t¿i ây

bắt ầu quá trình tổng hÿp dung dịch t¡ lỏng chuẩn bị cho tằm nhÁ t¡ t¿o kén [16] Tuyến t¡ là mát cặp ống kết nối với nhau, °ÿc chia thành ba phần gồm tuyến tr°ớc, tuyến giữa và tuyến sau Tuyến sau có nhiệm vā tổng hÿp fibroin với cÃu t¿o khoÁng 500 tế bào, dài 15 cm, °ßng kính 0,40,8 mm Tuyến giữa dài khoÁng 7 cm, với khoÁng 300 tế bào, °ßng kính 1,22,5 mm chịu trách nhiệm sÁn xuÃt sericin và l°u trữ các protein t¡ cho ến khi t¡ °ÿc nhÁ ra ngoài Tuyến t¡ tr°ớc có khoÁng 250 tế bào, dài 2 cm, °ßng kính 0,050,3 mm có

chāc năng vận chuyển dung dịch t¡ lỏng ến bá phận nhÁ t¡ cÿa con tằm Trong

10

giai o¿n ầu cÿa tuổi thā năm (096 giß), quá trình sinh tổng hÿp các cÃu trúc tế bào cần thiết ể t¿o sÿi °ÿc hình thành nhanh chóng á tuyến t¡, trong khi á giai

o¿n sau (120192 giß), quá trình sinh tổng hÿp t¿o sÿi chÿ yếu là hoàn thiện các

cÃu trúc này ể chuẩn bị nhÁ t¡ ra ngoài [16]

Hình 1.3 Đặc trưng tuyến tơ cÿa tằm a) Cấu trúc tuyến tơ; b) Quá trình tổng hợp protein trong tuy ến tơ đến khi nhÁ tơ; c) Sự định hình cấu trúc cÿa tơ từ lúc mới hình

thành đến khi con tằm nhÁ tơ [124], [125]

Dựa vào ặc iểm sinh học cÿa giai o¿n tằm tổng hÿp dung dịch t¡ lỏng trong tuyến t¡, mát số nghiên cāu ã °ÿc thực hiện nhằm t¿o ra vật liệu t¡ tằm

với tính năng tự biến ổi nh° t¡ tằm có á bền cao khi cho tằm ăn bổ sung ống nano carbon [17], tăng c°ßng á ổn ịnh nhiệt và các ặc tính c¡ học cÿa t¡ tằm

bằng ph°¡ng pháp cho ăn bổ sung nano b¿c [18]; t¡ tăng á bền và á giãn khi cho tằm ăn bổ sung graphene oxide [12], cho ăn bổ sung nano MoO2 ể thu °ÿc t¡ có khÁ năng sử dāng chế t¿o các iện cực l°u trữ năng l°ÿng [19] Trong ó,

t¿o màu cho t¡ tằm bằng ph°¡ng pháp cho tằm ăn chÃt màu āng dāng trong sinh

học và Dệt may cũng °ÿc nghiên cāu [20]

1.1.2 Quy trình s Án xuÃt kén t¢ t¿i Viát Nam

Quy trình nuôi tằm lÃy kén t¡ °ÿc thể hiện trong hình 1.4

Hình 1.4 Quy trình s Án xuất kén tơ

11

T¿i Việt Nam, nghề nuôi tằm dệt lāa ã °ÿc ghi nhận có từ khoÁng 4000 năm về tr°ớc, °ÿc xem là nghề cổ truyền cÿa dân tác ta từ lâu ßi Nghề trồng dâu nuôi tằm á n°ớc ta °ÿc hình thành phân bố á nhiều vùng trÁi dài từ Bắc vào Nam nh° V¿n Phúc (Hà Nái), Nha Xá (Hà Nam), Cổ ChÃt (Nam Định), Duy Duyên, Mã Châu (QuÁng Nam), Tân Châu (An Giang), BÁo Lác (Lâm Đồng)

Việc sÁn xuÃt kén t¡ là sự kết hÿp giữa nông nghiệp (trồng cây dâu) và chăn nuôi con tằm ể thu ho¿ch °ÿc kén, vì vậy nghề trồng dâu nuôi tằm òi hỏi công sāc lao áng từ con ng°ßi mà ít có máy móc thay thế °ÿc Để thu ho¿ch

°ÿc t¡ sử dāng làm nguyên liệu cho ngành dệt, tằm °ÿc nuôi cho ến khi t¿o kén; kén sau ó °ÿc °¡m (nÃu trong n°ớc nóng) ể thu °ÿc sÿi t¡ thô

1.1.2.1 Quy trình nuôi tằm và thu ho¿ch kén

Thông th°ßng, nuôi tằm á giai o¿n trāng th°ßng °ÿc khuyến nghị là nuôi

tập trung á các trung tâm, viện nghiên cāu, c¡ sá có ầy ÿ trang thiết bị kiểm soát dịch bệnh, Ám bÁo môi tr°ßng nuôi tằm s¿ch sẽ, các dāng cā nuôi và nhà nuôi °ÿc sát trùng ầy ÿ Khi tằm ến khoÁng tuổi 3 sẽ °ÿc tiếp tāc nuôi á các c¡ sá trồng dâu nuôi tằm cho ến khi t¿o kén và thu ho¿ch [21]

a) Quy trình nuôi t ằm

Nuôi tằm con: Giai o¿n tằm con °ÿc tính từ sau khi băng tằm ến khi tằm

kết thúc tuổi 3 Sự sinh tr°áng, phát dāc cÿa tằm con chịu Ánh h°áng rÃt lớn cÿa

iều kiện môi tr°ßng và ph°¡ng pháp cho tằm ăn Cho tằm ăn úng kỹ thuật, tằm

sẽ sinh tr°áng phát dāc tốt, có sāc ề kháng cao, năng suÃt và phẩm chÃt t¡ kén cao [21]

Nuôi tằm lớn: Tằm lớn là giai o¿n tằm bắt ầu ngÿ dậy tuổi 4 cho ến khi tằm ẫy sāc á tuổi 5 và bắt ầu nhÁ t¡ kết kén Giai o¿n này gọi là giai o¿n

tằm ăn rßi KhÁ năng sinh tr°áng cÿa tằm á giai o¿n ăn rßi rÃt m¿nh Tằm cần

ăn l°ÿng dâu lớn, chiếm 75 % l°ÿng dâu ăn cÁ lāa Vì vậy, trong quá trình chăm sóc tằm á giai o¿n tằm lớn, cần chú ý các biện pháp kỹ thuật, iều kiện môi tr°ßng phù hÿp, chÃt l°ÿng lá dâu Ám bÁo, tằm ăn no, giúp tằm sinh tr°áng, phát dāc tốt, lāa tằm ồng ều, chín tập trung [22]

b) Quy trình t ằm lên né, t¿o kén

Theo giáo trình h°ớng dẫn nuôi tằm lÃy kén cÿa Bá nông nghiệp và phát triển nông thôn [23], sau khi lát xác 4 lần, ến tuổi 5, tằm °ÿc ăn lá dâu ầy ÿ (khoÁng 4 lần /ngày) sẽ ¿t °ÿc sự tăng tr°áng tối a cÿa tuổi ó Tằm tuổi 5 kéo dài từ 56 ngày ối với giống a hệ và 79 ngày ối với giống ác hệ và l°ỡng hệ Sau khi kết thúc tuổi 5, các bá phận trong c¡ thể tằm ã °ÿc hình thành hoàn chỉnh, khối l°ÿng tằm có thể tăng 900010000 lần so với lúc tằm mới

ná, tuyến t¡ cÿa tằm má ráng ến gần 40 % c¡ thể Tằm ngừng ăn dâu và chuẩn

bị cho quá trình nhÁ t¡ kết kén gọi là tằm chín

DÃu hiệu khi tằm chín °ÿc biểu hiện qua mát số các yếu tố nh° hình thái c¡ thể tằm (tằm xanh có màu trắng, da bóng và tr¡n) Khi chín, da tằm dần dân chuyển sang màu trắng trong, ầu và mình trá nên trong suốt Quan sát kỹ c¡ thể

tằm ta có thể thÃy °ÿc tuyến t¡ qua màng vỏ bọc ngoài thân Các ốt ngực và thân cÿa tằm xanh thể hiện rÃt rõ Tuy nhiên, khi tằm chín thì các ốt ngực và thân trông không rõ C¡ thể tằm chín co ngắn l¿i h¡n so với tằm ch°a chín

12

Có thể quan sát áng thái cÿa tằm ể nhận biết dÃu hiệu tằm chín Khi chín

tằm có biểu hiện di chuyển qua l¿i trên nong và hay d¿t về phía ngoài c¿p nong,

vì lúc này tằm có xu h°ớng tìm iểm tựa ể nhÁ t¡ Lúc này c¡ thể tằm tiến hành bài tiết các chÃt thÁi ra khỏi c¡ thể nh° phân và n°ớc tiểu tr°ớc khi bắt ầu làm kén Tằm ho¿t áng linh ho¿t, ầu và ngực tằm ngẩng cao, °a qua °a l¿i ể

nhÁ t¡ Miệng tằm bắt ầu tiết ra các sÿi t¡ ầu tiên Tằm thÁi phân nhỏ và °ớt h¡n s¡ với lúc ch°a chín Đối với tằm ăn lá dâu nhuám màu, lúc này tằm tiết ra phân có màu cÿa thuốc nhuám Nhận biết tằm chín qua số phân còn l¿i á cuối

bāng tằm Khi tằm mới chín, tằm vẫn thÁi phân Sau khi tằm thÁi hết phân thì tằm mới nhÁ t¡ kết kén Vì vậy, có thể dựa vào việc quan sát số viên phân còn l¿i á

cuối bāng tằm ể quyết ịnh thßi iểm thích hÿp cho tằm lên né

Ngoài ra có thể quan sát cách ăn cÿa tằm; khi chín, tằm có biểu hiện ăn dâu kém, dầu dần tằm mÃt i sự thèm ăn và ngừng ăn dâu Cần xác ịnh thßi iểm

bắt tằm chín lên né ể Ám bÁo chÃt l°ÿng t¡ kén Tằm lên né quá sớm hay quá trễ ều Ánh h°áng không tốt ến chÃt l°ÿng kén ể °¡m cũng nh° kén làm

sống Sự nhÁ t¡, kết kén cÿa con tằm ăn lá dâu kéo dài từ 23 ngày Nhiệt á cao hay thÃp làm số ngày tằm lên né tăng hoặc giÁm từ 2032 giß Vì vậy, kỹ thuật viên cần căn cā vào thßi tiết, nhiệt á cÿa môi tr°ßng, các iều kiện nhiệt á, á

ẩm, ánh sáng, chÃt l°ÿng không khí ể xác ịnh thßi gian gỡ kén

Cũng theo giáo trình nuôi tằm lÃy kén [23], có thể chuẩn oán chính xác

thßi gian gỡ kén là bằng cách cắt kén và lÃy nháng kiểm tra Nháng non có màu

chắc, co giãn và àn hồi là thßi iểm ch°a thể gỡ kén °ÿc Nếu kén không bị móp và cho cÁm giác kén chắc, cāng, trò ÿ, h¡i co giãn và àn hồi thì có thể gỡ kén Có thể thử kén bằng cách lắc nhẹ kén gần tai, nếu kén có tiếng nghèn nghẹt

là kén ch°a lát nháng Nếu kén kêu lách cách chāng tỏ kén ã hóa nháng, tiếng nghe càng anh thì kén ã úng thßi iểm gỡ

13

Về ph°¡ng pháp gỡ kén, có thể gỡ kén bằng tay; dùng tay gỡ kén có á chính xác cao, không làm h° hỏng kén và giÁm tỷ lệ kén phế do quá trình gỡ kén Tuy nhiên ph°¡ng pháp này tốn thßi gian, năng suÃt thÃp, kỹ thuật viên hay bị th°¡ng tay trong quá trình gỡ kén Ngoài ra, nhiều dāng cā khác có thể dùng ể

gỡ kén nh° sử dāng thìa hoặc các vật cāng có hình d¿ng phù hÿp Ph°¡ng pháp này cho năng suÃt gỡ kén nhanh, không làm Ánh h°áng ến sāc khỏe ng°ßi lao

áng Tuy nhiên, mát số h°ớng dẫn nuôi tằm lÃy kén cho rằng ph°¡ng pháp này th°ßng làm kén hay bị dập nát, làm tăng tỷ lệ kén phế Các công o¿n và cách

thāc nuôi tằm lÃy kén cũng nh° các ánh giá về sự phát triển cÿa tằm, chÃt l°ÿng kén cũng phā thuác rÃt nhiều vào tay nghề và kinh nghiệm cÿa những ng°ßi

trồng dâu nuôi tằm

1.1.2.2 Quy trình ươm tơ tằm

¯¡m t¡ là quy trình sử dāng n°ớc nóng ể làm hòa tan lớp keo liên kết

giữa các sÿi t¡, ồng thßi có chập sÿi t¡ từ nhiều kén thành mát sÿi t¡ dài, có á mÁnh lớn h¡n và ồng ều h¡n Đây có thể xem là công o¿n xử lý t¡ ầu tiên,

sÁn phẩm từ quy trình °¡m t¡ là những con t¡ có á mÁnh và á dài phù hÿp cho quy trình gia công tiếp theo nh° dệt vÁi lāa t¡ tằm

Kén sau khi °ÿc thu mua từ các há nuôi tằm °ÿc ể trên nong 34 ngày,

việc làm này giúp kén cāng h¡n do quá trình nhÁ kén cÿa tằm °ÿc hoàn thành

trọn vẹn và tằm hóa thành nháng Sau ó, em kén i sÃy s¡ bá ể bay h¡i n°ớc tiểu và làm nháng chết tr°ớc khi °¡m Tr°ớc khi °¡m t¡ cần chuẩn bị bá phận

cÃp n°ớc nóng, cÃp h¡i, các dāng cā °¡m t¡ nh° ũa, rổ, găng tay và cần vệ sinh

s¿ch sẽ khu vực °¡m t¡ [25] Sau khi °¡m xong, t¡ °ÿc tháo ra khỏi gàng, tách

rßi các tép nhỏ ể giÁm á dính giữa các sÿi với nhau gây rối và āt t¡ Sau ó, treo các bó t¡ lên giàn và hong khô tự nhiên hoặc máy sÃy Māc ích cÿa việc này giúp sÿi t¡ °ÿc sÃy khô ể Ám bÁo chÃt l°ÿng tốt, không bị ẩm mốc, h°

h¿i hay biến ổi c¡ lý Cuối cùng, bao gói bó t¡ ể vận chuyển ến nhà máy xe t¡ dệt lāa hoặc l°u trữ và bÁo quÁn

1.1.2.3 Một số yếu tố Ánh hưáng đến quy trình sÁn xuất kén tơ

Ành h°áng cÿa chế á dinh d°ỡng và môi tr°ßng nuôi á giai o¿n Ãu trùng

ến tính chÃt số l°ÿng cÿa tằm thể hiện rõ nhÃt á khÁ năng sÁn xuÃt chÃt t¡, không gian môi tr°ßng nuôi tằm càng lớn thì tỉ lệ tằm sống sót càng cao [24] Thßi gian sinh tr°áng cũng phā thuác vào số l°ÿng và chÃt l°ÿng thāc ăn có sẵn cho chúng, nhiệt á, giống,v.v [25], [26] Con tằm cần °ÿc nuôi với mát chế

á dinh d°ỡng ầy ÿ, bao gồm bốn thành phần chính; lá cho ăn phÁi chāa chÃt x¡, sacarit, n°ớc và keo [12]

Nhiệt á có tác áng m¿nh nhÃt ến sinh tr°áng Nhiệt á cao h¡n 30 °C sẽ

āc chế sự phát triển cÿa tằm, á lāa tuổi thā 5 nhiệt á tối °u cÿa tằm là 2028

°C, nhiệt á thÃp h¡n 20 °C làm chậm quá trình sinh tr°áng Ành h°áng cÿa á

ẩm nhỏ [26] KhÁ năng co giãn cÿa kén bị Ánh h°áng bái các iều kiện khác nhau trong quá trình t¿o kén, ặc biệt là á ẩm, yếu tố này Ánh h°áng lớn nhÃt [26] Ngoài ra, tằm bị Ánh h°áng bái mát số lo¿i bệnh th°ßng gặp á con tằm nh°

Flacherie , Grasserie, Muscardine và Pebrine [12]

14

1.1.3 C Ãu trúc hoá hác căa t¢ tÇm

CÃu trúc cÿa fibroin có thể °ÿc giÁi thích theo bốn cÃp á: cÃu trúc s¡ cÃp, cÃu trúc thā cÃp, cÃu trúc bậc ba và cÃu trúc bậc bốn [36]

C ấu trúc sơ cấp: Fibroin bao gồm các micro-fibrin, °ÿc t¿o thành từ mát

số l°ÿng lớn các acid amine (−HNCH2RCO−, R là m¿ch nhánh cÿa mát acid amine) Các acid amine liên kết với nhau bằng liên kết peptit (−CONH−) t¿o thành phân tử protein

C ấu trúc thā cấp: Các acid amine t¿o ra fibroin, ¡n giÁn và chÿ yếu là với

các nhóm bên hydrocacbon Các nhóm bên hydrocacbon có liên kết hydro H¡n nữa, các liên kết muối tồn t¿i giữa m¿ch polypeptit dây chuyền Do ó, chúng t¿o thành tÃm fibroin xếp nếp gÃp ôi

C ấu trúc bậc ba: Các m¿ch polypeptit °ÿc sắp xếp thành d¿ng tÃm β xếp

nếp Có bốn lo¿i liên kết cho cÃu trúc này: liên kết giữa các m¿ch bên không phân cực, liên kết giữa các nhóm cực bằng lực Vander Waal, liên kết hydro giữa các m¿ch bên và liên kết muối tĩnh iện giữa các nhóm tích iện d°¡ng và âm

C ấu trúc bậc bốn: cÃu trúc protein phāc t¿p bao gồm tập hÿp các m¿ch

polypeptit á d¿ng tÃm β °ÿc liên kết thành các vùng tinh thể tồn t¿i xung quanh

là các vùng vô ịnh hình phân bố dọc theo trāc sÿi

Mặc dù sericin và fibroin ều là protein cÃu t¿o từ khoÁng 17 lo¿i acid amine nh°ng chúng khác nhau áng kể về thành phần hóa học, ba acid amine chính trong fibroin là glycine, alanine và serine; trong khi cÿa sericin là serine, acid aspartic, glycine và threonine [37] T¡ °ÿc xem là vật liệu bán tinh thể với các m¿ch linh ho¿t vô ịnh hình trong ó các vùng tinh thể cao °ÿc tìm thÃy trong m¿ch phân tử từ các acid amine cÿa fibroin (3048 %) còn trong sericin các m¿ch phân tử từ các acid amine °ÿc sắp xếp ngẫu nhiên t¿o thành các vùng

vô ịnh hình [37]

Hình 1.5 C ấu trúc sơ cấp cÿa tơ tằm a) Fibroin; b) Sericin [38]

1.1.4 C Ãu trúc hình thái căa t¢ tÇm

Phân tích vi cÃu trúc sÿi t¡ thô cho thÃy hai sÿi fibroin °ÿc bao bọc xung quanh bái chÃt keo sericin và cÃu t¿o từ các bó vi thớ ịnh h°ớng tốt dọc theo

trāc sÿi với chiều ngang khoÁng 100 nm, chiều dài khoÁng 250 nm [27] Giữa các bó vi thớ có nhiều chổ trống, mßi bó có khoÁng 2030 ¿i phân tử fibroin

15

hay gọi là vi thớ với kích th°ớc ngang 1520 nm, xếp thành lớp tinh thể ịnh h°ớng dọc theo trāc sÿi (hình 1.6a) [27]

Hình thái sÿi t¡ th°ßng °ÿc quan sát bằng kính hiển vi iện tử quét (SEM)

với á phóng ¿i lớn, có thể quan sát °ÿc bề mặt sÿi thô ráp, không bằng phẳng

với lớp sericin bao phÿ xung quanh (sÿi thô hình 1.6b), hoặc bề mặt tr¡n m°ÿt

cÿa 2 sÿi fibroin (sau khi lo¿i bỏ sericin hình 1.6c)

Hình 1.6 C ấu trúc và hình thái tơ tằm a) Hình mô tÁ vi cấu trúc tơ; b) Ành SEM

tơ tằm thô; c) Ành SEM tơ tằm chuội [27]

Sÿi t¡ tằm còn °ÿc biết ến là mát polymer bán tinh thể, d¿ng kết tinh

°ÿc ặc tr°ng bái cÃu trúc tÃm β và d¿ng không kết tinh với cÃu trúc vô ịnh hình với nhiều chổ trống (hình 1.7) [28]

Hình 1.7 Mô t Á vi cấu trúc cÿa protein tơ tằm a) Vi cấu trúc tơ; b) Các d¿ng cấu trúc

ó, các cÃu trúc cuán ngẫu nhiên và cuán xoắn chiếm °u thế á giai o¿n ầu cÿa quá trình hình thành t¡, các protein °ÿc tách ra thông qua tuyến t¡ phía tr°ớc và chuyển thành sÿi t¡ Sự di chuyển từ tuyến giữa ến tuyến tr°ớc cùng với lực nén

ẩy dung dịch t¡ ra ngoài và lực căng trong quá trình kéo sÿi ã giúp tăng á kết

16

tinh và ịnh h°ớng cÿa t¡ Sau khi tiếp xúc với không khí xÁy ra hiện t°ÿng mÃt n°ớc trên bề mặt t¡, ồng thßi các phân tử protein kết hÿp với nhau bằng liên kết hydro t¿o ra sÿi cuối cùng cÿa kén có cÃu trúc °ÿc ịnh hình tốt h¡n á các vùng tinh thể với cÃu trúc tÃm β chiếm °u thế (β-sheet dominated), lúc này silk I ã chuyển ổi thành d¿ng sÿi t¡ không tan trong n°ớc hay gọi là silk II [29]

Các nhóm chāc và liên kết ặc tr°ng trong t¡ tằm th°ßng °ÿc phân tích

dựa vào quang phổ hồng ngo¿i biến ổi (FT-IR) Dựa vào tần số ặc tr°ng, c°ßng á ỉnh trong phổ hồng ngo¿i, có thể phán oán trực tiếp về sự có mặt cÿa các nhóm chāc, các liên kết xác ịnh trong phân tử, từ ó xác ịnh °ÿc cÃu trúc

cÿa t¡ tằm [30]

BÁng 1.2 Các lo¿i cấu trúc thā cấp cÿa tơ tằm và bước sóng hấp thụ quang phổ hồng

ngo ¿i cÿa chúng [30]

Nhìn chung, các dÁi FT-IR ể phân tích sÿi t¡ tằm B.mori ã °ÿc báo cáo

bao gồm các dÁi amide A (32503300 cm-1), amide I (17001600 cm-1), amit II (16001500 cm-1) và amit III (13001200 cm-1) [30] Theo ó cÃu trúc cuán ngẫu nhiên, cuán xoắn và cÃu trúc tÃm β là ặc tr°ng chính trong cÃu trúc thā cÃp cÿa

t¡ tằm B.mori (bÁng 1.2) [30] Các cÃu trúc kể trên ¿i diện cho tính chÃt bán tinh

thể cÿa t¡ tằm, cā thể cÃu trúc tÃm ò ¿i diện cho cÃu trúc tinh thể trong khi cÃu trúc cuán ngẫu nhiên, cuán xoắn ¿i diện cho cÃu trúc vô ịnh hình, tÃm ò-xoay

°ÿc xem là ặc tr°ng cho cÃu trúc tÃm ò trong giai o¿n chuyển ổi từ silk I (dung dịch t¡ trong tuyến t¡) thành silk II (sÿi t¡ t¿o kén)

Ngoài ra, tinh thể học nhiễu x¿ tia X cung cÃp nhiều phân tích ịnh l°ÿng h¡n về á kết tinh cÿa cÃu trúc t¡ °ÿc phân tích nhß vào phổ nhiễu x¿ tia X (XRD) Các mẫu XRD cÿa t¡ ã °ÿc xác ịnh á 11,95° (khoÁng cách m¿ng tinh

thể, d=0,740 nm) và 24,02° (0,370 nm) ối với cÃu trúc cuán xoắn và 16,71° (0,530 nm), 20,34° (0,436 nm), 24,49° (0,363 nm), 30,90° (0.289 nm), 34,59° (0,259 nm), 40,97° (0.220 nm) và 44,12° (0.205 nm) ối với cÃu trúc tÃm β [33] Hình 1.8 cho thÃy nhiễu x¿ tia X cÿa t¡ tằm từ mát số giống tằm khác nhau Cùng thuác loài Bombyx mori và không phân biệt giống tằm, tÃt cÁ lo¿i t¡ cho

thÃy ba ỉnh nhiễu x¿ á 9,2º, 20,0º và 23,9º (hình 1.8a) Ngoài ra t¡ cÿa mát số

giống hoang dã khi so sánh với t¡ Bombyx mori còn cho thÃy ỉnh nhiễu x¿ t¿i

17º (hình 1.8b) Nhìn chung, c°ßng á cÿa ỉnh và hình d¿ng tinh thể rÃt giống

17

nhau giữa các mẫu t¡ tằm, các ỉnh nêu trên ều thể hiện ặc tr°ng cho cÃu trúc tinh thể cÿa t¡ tằm

Hình 1.8 GiÁn đồ nhiễu x¿ tia X (XRD) cÿa một số lo¿i tơ tằm [31], [32]

Mát số các ặc tính cÿa t¡ tằm cũng °ÿc nghiên cāu và phân tích dựa vào ph°¡ng pháp nhiệt trọng l°ÿng (TGA), ây là ph°¡ng pháp hoá lý th°ßng dùng

ề phân tích cÃu trúc t¡ tằm và cung cÃp thông tin về tính chÃt nhiệt cÿa vật liệu này (hình 1.9)

Hình 1.9 Gi Án đồ phân tích nhiệt TGA a) GiÁn đồ nhiệt trọng lượng (TG); b)

GiÁn đồ nhiệt lượng vi phân (DTG) [32]

Đ°ßng cong nhiệt trọng l°ÿng (TG) cÿa t¡ t¡ tằm B mori cho thÃy sự giÁm

khối l°ÿng ban ầu á nhiệt á d°ới 100 °C, nguyên nhân là do sự bay h¡i cÿa n°ớc có trong mẫu Các giai o¿n phân hÿy bắt ầu từ khoÁng 210400 °C Đ°ßng cong giÁm trọng chênh lệch nhiệt á hay nhiệt l°ÿng vi phân (DTG) cung cÃp thông tin về các b°ớc suy thoái vì chúng liên quan trực tiếp ến nhiệt á cā

thể khi vật liệu phân hÿy và giÁm khối l°ÿng Đỉnh phân hÿy á trên 200 °C liên quan ến sự thÃt thoát các khí có khối l°ÿng phân tử thÃp nh° H2O, CO2, và

NH3, ây là kết quÁ cÿa sự phân hÿy các nhóm m¿ch bên cÿa d° l°ÿng acid

18

amine cũng nh° từ sự phân cắt các liên kết peptit á vùng vô ịnh hình trong fibroin [32], [33] B mori fibroin thể hiện mát b°ớc phân hÿy với māc tối a nhiệt á phân hÿy á 350 °C, có b°ớc phân hÿy nhiệt t°¡ng āng á 325350 °C và 340360 °C ối với sÿi t¡ có và không có sericin Tuy nhiên, t¡ không bị phân

hÿy hoàn toàn ngay cÁ á nhiệt á 1000 °C [32], [34], [35]

1.1.5 Tính ch Ãt căa t¢ tÇm

1.1.5.1 Tính chất hoá học

Về ặc tr°ng tính chÃt hoá học, thành phần cÿa t¡ chāa cÁ nhóm acid cacboxyl (COO−) và acid amine baz¡ (NH3+) nên có thể tác dāng °ÿc với acid và kiềm Các nhóm amineo tự do giúp t¡ tằm có khÁ năng t¿o phÁn āng với các acid vô c¡ và hữu c¡ Tuy nhiên, khÁ năng phÁn āng cÿa t¡ tằm với các acid kém h¡n len [39] Các acid vô c¡ ậm ặc nh° H2SO4, HCl có thể hòa tan hoàn toàn t¡ tằm; với các acid vô c¡ loãng t¡ tằm bị co rút; t°¡ng ối bền với các acid hữu c¡ Sÿi t¡ có thể chịu °ÿc Ánh h°áng cÿa các acid yếu, còn acid ậm ặc phá vỡ liên kết peptit cÿa m¿ch phân tử acid amine và phá huỷ t¡ Theo tác giÁ

K Murugesh Babu vàc cáng sự [39], xử lý lāa bằng acid yếu giúp các phân tử

ịnh h°ớng l¿i trên các lớp sÿi bên ngoài ể t¿o ra mát lớp vỏ mịn xung quanh

sÿi t¡, cũng làm tăng á bóng

Các nhóm carboxyl tự do cho phép t¡ tằm có thể t¿o phÁn āng cáng với baz¡ Sÿi t¡ tằm rÃt nh¿y cÁm với kiềm, á nồng á và nhiệt á cao có thể phá hÿy hoàn toàn t¡ tằm Thành phần fibroin trong t¡ tằm t°¡ng ối bền khi xử lý

với kiềm lỏng á nhiệt á th°ßng, tuy nhiên á bóng và á mềm m¿i cÿa t¡ sẽ bị

giÁm i Cũng theo tác giÁ K Murugesh Babu, sÿi t¡ có khÁ năng kháng kiềm

thÃp, ngay cÁ trong dung dịch kiềm yếu, t¡ dễ bị h° hỏng vì sự thÿy phân các liên

kết peptit cÿa sÿi từ ầu m¿ch phân tử, làm suy giÁm á bền sÿi t¡ Vì vậy, xà phòng không kiềm rÃt °ÿc khuyến khích ể giặt các chÃt liệu từ t¡ tằm Ngoài

ra các tác nhân oxy hóa cũng gây ra thiệt h¿i cho sÿi t¡ Sự hiện diện cÿa cÁ hai nhóm acid và amine c¡ bÁn trong cÃu trúc cÿa t¡ tằm Ánh h°áng ến khÁ năng t°¡ng tác với thuốc nhuám cÿa nó NH2 có thể °ÿc proton hóa ể t¿o thành nhóm tích iện d°¡ng (NH3+), iện tích này t°¡ng tác với iện tích âm cÿa thuốc nhuám, cho phép hình thành các t°¡ng tác ion Còn nhóm COOH có thể

bị khử proton từ nhóm tích iện âm thành COO và t¿o liên kết hydro với thuốc nhuám Ngoài ra, các liên kết Van-der-Waals, liên kết l°ỡng cực và liên kết hydro cũng °ÿc hình thành giữa thuốc nhuám và sÿi t¡, vì vậy t¡ tằm có thể

°ÿc nhuám bằng a d¿ng các lo¿i thuốc nhuám nh° thuốc nhuám anion, acid, thuốc nhuám phāc kim lo¿i, thuốc nhuám ho¿t tính, trực tiếp v.v&[40]

1.1.5.2 Tính chất cơ lý

Với cÃu t¿o °ÿc trình bày á trên, t¡ tằm có á bóng tốt, mịn và óng Á Đá bóng cÿa t¡ tằm phā thuác vào từng lo¿i t¡ ban ầu và cũng chịu Ánh h°áng từ ph°¡ng pháp xử lý t¡ tằm Ngoài ra, t¡ tằm còn có tính hút ẩm tốt, á iều kiện chuẩn (nhiệt á 25 °C, á ẩm 65 %) t¡ tằm hút °ÿc 11 % ẩm, ngoài ra t¡ tằm còn hút °ÿc 30 % ẩm mà không gây cho ta cÁm giác bị °ớt Nhiệt á ÿi cÿa t¡

tằm khoÁng 80100 °C, nhiệt á từ 180200 °C trá lên t¡ tằm bị phá hÿy T¡

tiền xử lý và cÃu trúc s¡ cÃp ều góp phần vào ịnh hình cÃu trúc và Ánh h°áng

ến tính chÃt c¡ học cÿa sÿi t¡ Lāa có á ổn ịnh kích th°ớc thÃp h¡n so với các

lo¿i sÿi tự nhiên khác và cũng mÃt i á bền trong iều kiện ẩm °ớt Đá hồi ẩm liên quan ến thành phần acid amine, vì vây á hồi ẩm cÿa các lớp trong kén là khác nhau [26]

1.1.5.3 Tính chất khác

Về tính chÃt nhiệt, lāa bắt lửa và cháy chậm, khói có mùi tóc cháy và tự tắt khi lÃy ra khỏi ngọn lửa, tiếp xúc á nhiệt á cao trong thßi gian dài á khoÁng 100

°C sẽ khiến á bền cÿa lāa giÁm khoÁng 3973 % Lāa bị ố vàng á nhiệt á 110

°C sau 15 phút tiếp xúc Các liên kết hydro bị phá vỡ á khoÁng 1503180 °C [36], [41] Sự chuyển tiếp thÿy tinh Tg °ÿc ghi l¿i á 175 °C Nhiệt á xuống cÃp cÿa

lāa bắt ầu khoÁng 280 °C và giÁm khối l°ÿng bắt ầu từ 250 °C D°ới sự tác

áng cÿa nhiệt á, cÃu trúc cÿa t¡ thay ổi, vùng vô ịnh hình trá nên ịnh h°ớng cao trong khi trong cÃu trúc tinh thể không có sự thay ổi áng kể [39], [44] T¡ °ÿc biết ến nh° mát chÃt cách nhiệt tốt, nhiệt dung riêng cÿa sÿi t¡ khô là 1,38 J/gk, tốt h¡n len (1,36 J/gK) và bông (1,3 J/gK) và [36], [41]

Nghiên cāu cÿa tác giÁ N V Padaki và cáng sự [42] về tính iện môi và

ma sát cÿa t¡ tằm, theo ó t¡ có iện tích d°¡ng giống nh° hầu hết các lo¿i sÿi

dệt, có xu h°ớng tăng iện tích tĩnh d°ới ma sát do °ÿc cách iện ể dẫn iện, nh°ng nó gây ra vÃn ề xử lý trong iều kiện á ẩm thÃp vì á ẩm và nhiệt á là các yếu tố Ánh h°áng ến iện trá Cũng theo nhóm tác giÁ này, về tính chÃt quang học, sÿi t¡ tằm °ÿc biết ến nh° mát vật liệu có tính phÁn quang ánh sáng, hay có á bóng cao Tính chÃt này liên quan ến sự phÁn x¿ ánh sáng, tính chÃt quang học do Ánh h°áng ến mô hình phÁn x¿ ánh sáng nhß cÃu trúc sÿi có

tiết diện hình tam giác sắc nét cÿa nó Tuy nhiên, ánh sáng làm mát số tính chÃt

cÿa t¡ bị suy giÁm CÃu trúc t¡ bao gồm các acid amine nh° tyrosine, tryptophan

và phenylalanine, các acid amine này hÃp thā bāc x¿ iện từ, dẫn ến sự ổi màu

và vật liệu màng, vật liệu sinh học chāc năng, vật liệu sinh học y tế, v.v Trong

ph¿m vi nghiên cāu cÿa luận án, t¡ tằm °ÿc phân lo¿i và ánh giá chÃt l°ÿng nhằm āng dāng trong lĩnh vực dệt may

20

1.1.6.1 Phân lo¿i tơ tằm āng dụng trong Dệt may

VÁi t¡ tằm °ÿc phân lo¿i thông th°ßng dựa vào ặc tr°ng cÃu trúc dệt, các kiểu dệt khác nhau t¿o nên nhiều lo¿i vÁi t¡ tằm khác nhau nh° vÁi tr¡n hoặc vÁi

có hoa văn (jacquard) hoặc °ÿc phân lo¿i dựa vào ặc tr°ng cÿa sÿi dệt nên vÁi Theo nghiên cāu cÿa tác giÁ S Chand và cáng sự [43], mát số lo¿i sÿi t¡ tằm khác nhau °ÿc t¿o ra từ quá trình kéo sÿi, bao gồm sÿi poil (°ÿc t¿o thành

bằng cách xoắn t¡ thô), sÿi tram (sÿi t¡ °ÿc t¿o thành bằng cách gÃp ôi hai hoặc nhiều sÿi t¡ và sau ó xoắn nhẹ chúng), crepe (°ÿc làm bằng cách chập các sÿi t¡ thô và xoắn chúng trong khoÁng 2.00034.000 vòng/mét và khi °ÿc dệt thành vÁi, tính àn hồi cÿa các sÿi này khiến chúng bị nhàu nên t¿o ra hiệu āng crepe), sÿi organzine (°ÿc t¿o ra bằng cách xoắn mát sÿi ¡n và sau ó kết

hÿp nó với các sÿi ¡n xoắn khác), sÿi grenadine (sÿi hình thành bằng cách gÃp

ôi hai hoặc nhiều ầu cÿa sÿi chỉ và xoắn chúng theo h°ớng ng°ÿc l¿i với h°ớng cÿa từng ầu sÿi ¡n) và chardonnet (mát lo¿i sÿi t¡ dày chập nhiều lần) T¡ ngắn (staple fiber) °ÿc sÁn xuÃt từ kén trong ó các t¡ bị āt do con ngài cắn kén ra ngoài, chúng °ÿc chuái sericin và xe l¿i với nhau hoặc pha trán với mát

số lo¿i x¡ khác ể kéo sÿi

Ngoài ra, vÁi t¡ tằm còn °ÿc phân lo¿i dựa vào l°ÿng sericin bị lo¿i bỏ sau khi xử lý chuái nh° vÁi t¡ chuái mát phần (ecru silk), vÁi t¡ chuái mát nửa (half-degumed/half boiled silk), vÁi t¡ chuái hoàn toàn (lustre silk) VÁi t¡ chuái mát

phần (ecru silk) là vÁi t¡ tằm bị giÁm i khoÁng 4 % khối l°ÿng t¡ sau xử lý; chÿ yếu là do sự mÃt cÿa các t¿p chÃt có trên t¡ thô Lo¿i vÁi này th°ßng °ÿc sử

dāng cho các sÁn phẩm nái thÃt, hoặc làm chÃt liệu nền ể vẽ tranh VÁi t¡ tằm

mß hoặc vÁi chuái mát nửa (half degummed/ half boiled silk) là vÁi t¡ tằm bị

giÁm i khoÁng 6312 % khối l°ÿng t¡ sau xử lý Lo¿i vÁi còn l¿i l°ÿng keo sericin áng kể sau xử lý nên á bóng ít, khô, ¡ cāng, th°ßng °ÿc sử dāng cho các sÁn phẩm may mặc cần á ịnh hình phom dáng, á phồng xoè lớn; ây cũng

là chÃt liệu chính ể may trang phāc truyền thống cÿa Hàn Quốc (hanbok) [44], [45] VÁi t¡ tằm chuái hoàn toàn hay vÁi t¡ bóng (lustre silk) là vÁi t¡ tằm ã

°ÿc chuái hoàn toàn sericin, bề mặt vÁi tr¡n mịn, cÁm giác sß tay mềm m°ớt, tính phÁn quang tốt nên á bóng cao; ây cũng là lo¿i vÁi lāa phổ biến sử dāng cho a số các sÁn phẩm may mặc

Chính vì sự kỳ công trong quy trình trồng dâu nuôi tằm và sÁn xuÃt t¡ lāa, t¡ tằm tr°ớc ây °ÿc dùng chÿ yếu ể may trang phāc cho a số tầng lớp quý

tác, th°ÿng l°u Khi t¡ tằm trá nên phổ biến ráng t¡ tằm ã °ÿc sử dāng cho nhiều māc ích khác nhau nh° áo chống ¿n trong quân ái, dây cung, giÃy vān, l°ới ánh cá và dây cho nh¿c cā, v.v& Ngày nay, t¡ tằm chÿ yếu °ÿc sử dāng trong ngành dệt may vì có ngo¿i quan ẹp và tính tiện nghi cao, không chỉ āng

dāng cho sÁn phẩm may mặc mà còn dùng trong trang trí nái thÃt, phā kiện thßi trang

1.1.6.2 Phương pháp đánh giá chất lượng tơ tằm āng dụng trong dệt may

Việc thử nghiệm t¡ tằm thô th°ßng trên thị tr°ßng quốc tế th°ßng dựa trên quy trình do Hiệp hái T¡ lāa Quốc tế (ISA) ặt ra, quy trình và thiết bị thử nghiệm khá t°¡ng ồng khi so sánh với các quy trình áp dāng cho các sÁn phẩm

dệt nói chung t¿i châu Á [46] Ph°¡ng pháp này cũng °ÿc áp dāng ráng rãi á

21

các n°ớc sÁn xuÃt và tiêu thā t¡ lāa trên thế giới Quy trình thử nghiệm c¡ học á

mọi n¡i ều giống nhau, nh°ng việc tổng hÿp kết quÁ thử nghiệm và tiêu chuẩn cho các lo¿i khác nhau sẽ khác nhau nh°ng không áng kể giữa các quốc gia

T¿i Việt Nam, chÃt l°ÿng t¡ tằm °ÿc ánh giá chÿ yếu tập trung vào giống

tằm, cÃu trúc hình thái, tính chÃt vật lý, hóa học, c¡ học nhằm āng dāng nó trong

thực tế sÁn xuÃt hoặc nghiên cāu khoa học á các lĩnh vực khác nhau nh° dệt may

hoặc vật liệu y sinh Các lo¿i vÁi t¡ tằm °ÿc xác ịnh sau khi qua mát lo¿t thử nghiệm ối với các tiêu chí nh° á ồng ều, á s¿ch (chuái keo), á bền, mô-

un, á giãn dài, á bền āt, v.v Ngoài ra, mát số tiêu chí khác nh° á bóng,

cÁm giác sß tay và màu sắc cũng °ÿc xác ịnh [47] Bên c¿nh ó, chÃt l°ÿng vÁi t¡ tằm thành phẩm có thể °ÿc xác ịnh dựa vào việc áp āng °ÿc các yêu cầu

ã ề ra ối với sÁn phẩm nh° khối l°ÿng, á dày, á ều, á bóng, mát số tính

chÃt c¡ lý và sự ổn ịnh về cÃu trúc, úng hoa văn, màu sắc, các tiêu chuẩn về á

bền màu, tính an toàn sinh thái, v.v& [43], [46]

Bên c¿nh ó, các quy ịnh về sÁn phẩm thân thiện môi tr°ßng, sÁn phẩm an toàn sinh thái, sÁn phẩm từ quy trình sÁn xuÃt xanh ang °ÿc quan tâm phát triển nhằm áp āng °ÿc nhu cầu cÿa xã hái ChÃt l°ÿng sÁn phẩm cũng có thể

°ÿc ánh giá dựa vào khÁ năng áp āng °ÿc nhu cầu cÿa ng°ßi tiêu dùng; trong khi ó nhu cầu cÿa xã hái theo h°ớng tiêu dùng những sÁn phẩm <xanh-s¿ch-an toàn=, có nguồn gốc và quy trình sÁn xuÃt <bền vững-thân thiện môi tr°ßng= Vì vậy, tính <xanh= cÿa sÁn phẩm cũng có thể °ÿc xem là mát tiêu chí

ánh giá chÃt l°ÿng sÁn phẩm Cũng theo ó, tiêu chuẩn chÃt l°ÿng sÁn phẩm ể

áp āng °ÿc yêu cầu ặt ra cÿa cho các sÁn phẩm °ÿc gắn nhãn sinh thái theo Thông t° 41/2013/TT-BTNMT (thông t° quy ịnh trình tự, thÿ tāc, chāng nhận nhãn sinh thái cho sÁn phẩm thân thiện với môi tr°ßng) phần nào cho thÃy tầm quan trọng cÿa vÃn ề này ến chÃt l°ÿng sÁn phẩm Có thể thÃy rằng, chÃt l°ÿng cÿa t¡ tằm không chỉ °ÿc ánh giá dựa vào các chỉ tiêu c¡ lý hoá; việc xây dựng quy trình sÁn xuÃt xanh cũng sẽ giúp nâng cao giá trị và chÃt l°ÿng cÿa vật liệu t¡ tằm Việt Nam

1.2 Tãng quan vß ph°¢ng pháp t¿o màu tÿ nhußm cho t¢ tÇm

Cũng nh° các vật liệu dệt may khác, màu sắc giữ mát vai trò quan trọng góp phần làm tăng tính thẩm mỹ và giá trị cÿa vật liệu, vì vậy t¿o màu là mát b°ớc quan trọng trong quy trình sÁn xuÃt vật liệu dệt may Ph°¡ng pháp t¿o màu

phổ biến nhÃt là nhuám, giúp cho vật liệu có a d¿ng các màu sắc theo yêu cầu

cÿa nhà sÁn xuÃt Về bÁn chÃt, quá trình nhuám bao gồm sự khuếch tán thuốc nhuám vào pha lỏng, tiếp theo là hÃp phā lên bề mặt ngoài cÿa sÿi, và cuối cùng

là khuếch tán và hÃp phā trên bề mặt bên trong cÿa các sÿi vật liệu dệt ể t¿o ra màu sắc và ¿t các chỉ tiêu kỹ thuật theo yêu cầu cÿa ng°ßi sử dāng Vì vậy, quy trình nhuám phổ biến hiện nay là xử lý °ớt, hiệu quÁ cÿa quá trình nhuám phā thuác vào mát số yếu tố nh° tính chÃt cÿa vật liệu nền, tính chÃt cÿa thuốc nhuám, nồng á dung dịch nhuám, nhiệt á xử lý,v.v&

Mát số công nghệ nhuám phổ biến trong sÁn xuÃt hiện nay có thể kể ến là nhuám tận trích, nhuám ngÃm ép, công nghệ <tự nhuám= (self-dye) hay vật liệu

tự có sẵn màu sắc (colored materials) ã °ÿc nghiên cāu nhằm t¿o ra vật liệu

1.2.1 Khái ni ám ph°¢ng pháp t¿o màu tÿ nhußm cho t¢ tÇm

T¿o màu tự nhuám cho t¡ tằm là ph°¡ng pháp xử lý nhằm t¿o °ÿc màu sắc trên t¡ tằm mà không trÁi qua quá trình nhuám truyền thống; trong ó có hai ph°¡ng pháp ã °ÿc nghiên cāu là biến ổi gen con tằm hoặc bổ sung chÃt màu vào thāc ăn cho tằm, từ ó con tằm nhÁ t¡ và t¿o kén có màu sắc

Đối với ph°¡ng pháp iều chỉnh màu sắc t¡ tằm thông qua kỹ thuật chỉnh

sửa gen và di truyền, công nghệ thực hiện t°¡ng ối phāc t¿p, màu sắc t¡ không

a d¿ng, sự thiếu chÿ áng về nguồn giống ối với ph°¡ng pháp này khi áp dāng trong sÁn xuÃt cũng là mát h¿n chế cÿa ph°¡ng pháp này [48] Ngoài ra, ph°¡ng pháp biến ổi gen này nằm xa ph¿m vi nghiên cāu cÿa luận án thuác ngành Dệt may, gây khó khăn trong nghiên cāu liên ngành Vì vậy, a số các nghiên cāu về t¡ biến ổi tính chÃt ều thử nghiệm theo ph°¡ng pháp bổ sung hoá chÃt vào

thāc ăn cho tằm [8313], [49],[50]

Ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám cho t¡ tằm dựa trên sự bổ sung chÃt màu vào thāc ăn cho tằm, qua con °ßng sinh hoá °a chÃt màu vào trong tuyến t¡, n¡i chāa dung dịch t¡ lỏng T¡ và chÃt màu cùng lúc °ÿc ẩy ra ngoài thông qua quá trình nhÁ t¡ kéo sÿi tự nhiên cÿa con tằm, từ ó t¿o ra sÿi t¡ có màu sắc Ph°¡ng pháp này giúp giÁm thiểu tối a l°ÿng n°ớc sử dāng, có thể xem nó nh° mát giÁi pháp <xanh= h¡n nhằm giÁi quyết các vÃn ề cÿa quy trình nhuám truyền thống nh° tài nguyên n°ớc, năng l°ÿng tiêu thā, các vÃn ề về n°ớc thÁi

Quốc, tuy nhiên ch°a tìm thÃy các công bố khoa học liên quan

Hình 1.10 Con t ằm, kén, tơ từ phương pháp tự nhuộm [7], [10]

23

<Tự nhuám= °ÿc ánh giá là mát ph°¡ng pháp <nhuám xanh= ể t¿o màu cho t¡ tằm Những con tằm trong giai o¿n tuổi 5 °ÿc cho ăn bằng thāc ăn bao gồm lá dâu tằm °ÿc nhúng vào hoặc phun dung dịch chÃt t¿o màu, hoặc thāc ăn cho tằm d¿ng bát trán lẫn dung dịch chÃt màu Theo ó, quá trình nhuám này không sử dāng và t¿o ra mát l°ÿng lớn n°ớc thÁi vì vậy nó °ÿc xem là mát giÁi pháp nhuám <xanh= và <thân thiện= h¡n thay thế cho các quy trình nhuám °ớt th°ßng °ÿc sử dāng trong công nghiệp Bằng ph°¡ng pháp này, chÃt màu °ÿc vận chuyển theo các con °ßng sinh hóa cÿa tằm, từ ó vào tuyến t¡ và t¿o ra kén màu hoặc t¡ tằm màu trong quá trình nhÁ t¡ Các nghiên cāu trên ều cho thÃy c¡ thể cÿa tằm biến ổi theo màu sắc, sau ó khi tằm chín thì nhÁ t¡ t¿o kén

có màu ặc tr°ng cÿa chÃt màu mà chúng ã ăn Ph°¡ng pháp này °ÿc chāng minh không gây h¿i cho tằm và các thế hệ sau [9], [50] Tuy nhiên, qua nghiên

cāu tổng quan thÃy rằng hiệu quÁ t¿o màu trên t¡ kén bằng ph°¡ng pháp này phā thuác nhiều vào sự phù hÿp giữa tính chÃt thuốc nhuám với ặc tr°ng sinh hoá cÿa con tằm

1.2.3 M ßt sß y¿u tß Ánh h°ång đ¿n ph°¢ng pháp tÿ nhußm

1.2.3.1 Tính chất cÿa chất màu

Mát số lo¿i chÃt màu khác nhau ã °ÿc thử nghiệm nhằm tìm ra những tính chÃt cÿa chúng phù hÿp với ph°¡ng pháp tự nhuám t¡ tằm này Tác giÁ Im

Mo Chung và cáng sự ã thử nghiệm với các lo¿i thuốc nhuám tự nhiên và tổng

hÿp với tỷ lệ thuốc nhuám và thāc ăn d¿ng bát là 0,3 3 0,9 g/150 g [8] Kết quÁ cho thÃy chỉ mát số lo¿i thuốc nhuám tổng hÿp t¿o °ÿc màu sắc cho kén nh° Orange, Acid blue R, Methyl orange Cũng theo nghiên cāu này, gần nh° tÃt cÁ các lo¿i thuốc nhuám tự nhiên ều không t¿o °ÿc màu sắc cho kén, ngo¿i trừ màu từ cây dành dành (Gardenia) do sự chuyển ổi sắc tố khi mát số acid amine

cÿa t¡ tác dāng với hÿp chÃt có trong màu tự nhiên này

Mát số công trình tiêu biểu trên quốc tế nh° nghiên cāu cÿa tác giÁ A Nisal

và cáng sự ánh giá bÁy lo¿i thuốc nhuám azo khác nhau (Brilliant yellow, Congo Red, Acid Orange G, Acid Orange II, Mordant Black 17, Direct Acid Fast Red, và Sudan III) °ÿc sử dāng trong ngành dệt nhuám với māc ích xác ịnh các tính chÃt cần thiết ể phát triển các phân tử thuốc nhuám mới có thể áp dāng

°ÿc trên họ tằm B.mori nhằm t¿o ra t¡ có nhiều màu sắc bằng ph°¡ng pháp cho

tằm ăn [7] Kết quÁ cho thÃy rằng mát số thuốc nhuám có thể giúp tằm t¿o ra t¡

có màu, mát số khác l¿i không, theo ó thuốc nhuám có khối l°ÿng phân tử lớn h¡n 400 g/mol °ÿc báo cáo là không thể khuếch tán ra khỏi màng bāng cÿa ống tiêu hóa Mát số thuốc nhuám khác nh° Rhodamine B, Acridine Orange, Direct Red 32, Acid Orange 142, Bismark Brown cũng °ÿc thử nghiệm á các nồng á 500; 1000; 1500; 2000 ppm Hiệu quÁ t¿o kén màu chỉ quan sát thÃy á thuốc nhuám Rhodamine B, Acridine Orange [49] Tuy nhiên, các iểm chung về tính

chÃt cÿa các chÃt t¿o °ÿc màu sắc cho kén ch°a °ÿc °a ra trong nghiên cāu này

Để làm rõ h¡n con °ßng vận chuyển sinh hoá trong con tằm ối với các vật liệu cā thể °ÿc kết hÿp vào thāc ăn cho tằm nhằm t¿o ra t¡ tằm biến ổi, tác

giÁ Natalia C Tansil và cáng sự ã nghiên cāu sự hÃp thā, phân phối và bài tiết các hÿp chÃt huỳnh quang theo h°ớng ặc tính phân tử d°ới d¿ng hÿp chÃt l¿ ối

24

với c¡ thể sinh học con tằm (xenobiotic) thông qua việc °a các hÿp chÃt màu (Rhodamine 101, Rhodamine 110, Rhodamine 116, Rhodamine 123, Rhodamine 6G, Rhodamine B, Rhodamine B octadecyl ester, sulforhodamine 101, acridine orange, và fluorescein sodium) vào chế á ăn cÿa tằm và theo dõi màu sắc và

huỳnh quang thu °ÿc trong c¡ thể tằm [9] Sự hÃp thu hiệu quÁ xenobamel (các

hÿp chÃt hóa học nhân t¿o không thuác thành phần tự nhiên cÿa các sinh vật

sống) vào t¡ tằm ã °ÿc nghiên cāu sâu h¡n thông qua phân tích ịnh l°ÿng về lo¿i t¡ có màu do tằm nhÁ ra

Cũng dựa vào các nghiên cāu trên, các chÃt màu dòng Rhodamine °ÿc thêm vào chế á ăn cÿa tằm (0,05 % khối l°ÿng thuốc nhuám vào 50 g thāc ăn

tổng hÿp d¿ng bát) từ ngày thā 3 cÿa tuổi tằm thā 5 Những con tằm °ÿc chuyển sang thāc ăn biến ổi có chāa các phân tử chÃt màu khác nhau cho ến khi chúng bắt ầu nhÁ t¡ t¿o kén Theo ó, tính °a ẩm phân tử (molecular lipophilicity), khÁ năng tự lắp ráp phân tử (molecular self-assembly) là mát trong những yếu tố Ánh h°áng ến sự hÃp thā và phân phối thuốc nhuám trong sinh hoá tằm ồng thßi giúp t¿o °ÿc t¡ có màu ã °ÿc nhắc ến trong nghiên cāu trên Ngoài āng dāng trong y sinh nh° nghiên cāu cÿa tác giÁ Natalia C Tansil

và cáng sự ã nêu á trên, Rhodamine cũng là lo¿i thuốc nhuám °ÿc ề xuÃt là

có tính chÃt phù hÿp với công nghệ t¡ tằm tự nhuám āng dāng trong vật liệu dệt may Báo cáo cÿa tác giÁ Kanika và cáng sự cũng khẳng ịnh Rhodamine phù

hÿp sÁn xuÃt kén t¡ có màu và āng dāng làm vật liệu dệt [10]

1.2.3.2 Thßi gian bổ sung chất màu

Hầu hết các nghiên cāu ều thử nghiệm cho tằm ăn chÃt màu vào khoÁng ngày thā 3 hoặc ngày thā 4 cÿa tuổi tằm thā 5 (cách tính tuổi tằm ã trình bày trong bÁng 1.1) Theo ó, tuổi 5 là giai o¿n tằm phát triển hoàn thiện về tuyến t¡ cũng nh° sự hình thành dung dịch <t¡ lỏng= trong ó ChÃt màu phù hÿp với sinh hoá con tằm °ÿc quan sát thÃy có khÁ năng phân bố trong thành tuyến t¡, sau ó khuếch tán vào lòng tuyến t¡ (n¡i chāa dung dịch t¡ lỏng) với nồng á cao sau 2 ngày cho ăn bổ sung (hình 1.11) Trong khi ó, mát số lo¿i chÃt màu khác thì chÿ

yếu °ÿc hÃp thā vào các c¡ quan khác trong c¡ thể tằm thay vì vào tuyến t¡ [9]

Hình 1.11 Tuyến tơ và kén cÿa con tằm đã ăn chất màu [7],[9]

Tuổi 5 cÿa tằm kéo dài khoÁng 68 ngày (hoặc nhiều h¡n 12 ngày tuỳ thuác vào iều kiện nuôi) ối với tằm kén trắng ăn lá dâu, cũng là lo¿i °ÿc dùng

phổ biến trong các nghiên cāu t¡ tự nhuám Nh° vậy, mặc dù số ngày ăn thuốc

25

nhuám không °ÿc báo cáo chi tiết trong a số các nghiên cāu tr°ớc ây, nh°ng

với việc cho ăn bổ sung từ ngày thā 3 hoặc ngày thā 4 cÿa tuổi 5 thì có thể hiểu

rằng tằm ăn thuốc nhuám trong 35 ngày liên tāc, sau ó tằm chín và bắt ầu nhÁ t¡ t¿o kén Dựa vào các nghiên cāu trên, thßi iểm thích hÿp ể bổ sung chÃt màu là vào giai o¿n tuổi 5 cÿa tằm, cā thể là khoÁng ngày thā 3 hoặc thā 4 cÿa

tuổi 5 [710] Còn l¿i, Ánh h°áng cÿa thßi gian bổ sung thuốc nhuám ến các

yếu tố khác cÿa ph°¡ng pháp tự nhuám nh° c°ßng á màu cÿa kén t¡, tỷ lệ sống cÿa tằm hay khÁ năng hoàn thiện kén vẫn ch°a °ÿc báo cáo

1.2.4 Ành h°ång căa ph°¢ng pháp tÿ nhußm đ¿n con tÇm

Theo tác giÁ Tansil và cáng sự [9],con tằm ăn và hÃp thu chÃt màu vào trong c¡ thể; ối với các chÃt màu có sự t°¡ng thích sinh học thì c¡ thể cÿa nó dần mang màu sắc ặc tr°ng cÿa thuốc nhuám ã ăn Tằm phát triển bình th°ßng cho

ến khi nhÁ t¡ t¿o kén màu mà không có sự khác biệt áng kể về thể chÃt so với con tằm ối chāng °ÿc cho ăn thāc ăn bình th°ßng Bên trong kén, tằm phát triển bình th°ßng thành con ngài và cắn kén ra ngoài, sau ó ẻ trāng; tằm thế hệ

thā hai cũng °ÿc báo cáo là phát triển bình th°ßng Đây là mát dÃu hiệu ban

ầu cho thÃy việc ăn chÃt màu không gây ác h¿i ối với tằm Tuy nhiên, với

mát số tr°ßng hÿp thuốc nhuám không t°¡ng thích, con tằm có biểu hiện chậm phát triển hoặc chết tr°ớc khi t¿o kén

Hình 1.12 S ự sinh trưáng cÿa tằm sau khi ăn bổ sung chất màu a) Cơ thể tằm chuy ển màu; b) Con ngài và trāng cÿa chúng: A,B) Con ngài bình thưßng và trāng cÿa

chúng; C,D) Con ngài t ừ con tằm ăn màu và trāng cÿa chúng [9]

Màu sắc c¡ thể cÿa những con tằm thay ổi theo lo¿i chÃt màu mà chúng ã

ăn (hình 1.12a), sau ó t¿o ra °ÿc kén t¡ có màu sắc Chúng tiếp tāc sinh tr°áng thành con ngài với màu sắc có thể nhìn thÃy trên c¡ thể, thể hiện rõ khi so sánh

với con ngài bình th°ßng ối chāng (hình 1.12bA,C) Trāng do con ngài cái (con ngài ná từ kén có màu) ẻ ra cũng có màu khác với bình th°ßng (hình 1.12bB,D) và tằm thế hệ thā hai ã ná ra từ những quÁ trāng có màu này Những con tằm thế hệ thā hai °ÿc quan sát thÃy bình th°ßng và phát triển mát vòng ßi hoàn chỉnh cÿa loài này Những kết quÁ trên chỉ ra rằng sự hÃp thu hiệu

quÁ cÿa Rhodamine B không cÁn trá các quá trình sinh học cÿa tằm (bao gồm cÁ

sự biến ổi về hình thái và sinh sÁn); mát dÃu hiệu s¡ bá về bÁn chÃt không ác

h¿i cÿa chÃt màu này với con tằm, ồng thßi thể hiện khÁ năng hÃp thā cao vào c¡ thể tằm và phân phối có chọn lọc vào tuyến t¡

26

1.2.5 Ành h°ång căa ph°¢ng pháp tÿ nhußm đ¿n kén t¢

Hình thái kén tự nhuám cũng °ÿc nghiên cāu và báo cáo s¡ bá trong các nghiên cāu tr°ớc ây (hình 1.13)

Hình 1.13 Kén t ằm có màu từ phương pháp tự nhuộm [10],[54]

Theo mô tÁ cÿa tác giÁ Trivedy và cáng sự, hình thái kén và các tính chÃt vật lý khác không có sự khác biệt áng kể, ngo¿i trừ sự khác nhau về màu sắc;

kết luận này phù hÿp với mô tÁ cÿa tác giÁ Tansil về hình thái kén (hình 1.13b) [54] Phần nháng bên trong kén sau °¡m cũng mang màu sắc ặc tr°ng cÿa chÃt màu mà tằm ã ăn (hình 1.13a) [10], tuy nhiên nghiên cāu này ch°a °a ra các số

liệu cā thể về tính chÃt kén t¡ Mát báo cáo khác cÿa tác giÁ Karam và cáng sự

l¿i cho thÃy có sự khác nhau giữa kén tự nhuám và ối chāng nh° khối l°ÿng kén và chiều dài t¡ cÿa kén [49] Theo ó, dù không nhiều nh°ng kén tự nhuám

có khối l°ÿng và chiều dài t¡ trong kén lớn h¡n so với kén trắng tuỳ vào các lo¿i

chÃt màu khác nhau mà tằm ã ăn Kén tằm tự nhuám Rhodamine B cho kén có

khối l°ÿng và chiều dài t¡ nhiều h¡n so với kén ối chāng, trong khi chÃt màu Acridine Orange cho kén có khối l°ÿng và chiều dài t¡ thÃp h¡n Nồng á cÿa

chÃt màu cũng °ÿc tác giÁ này cho rằng có Ánh h°áng ến chiều dài cÿa t¡, cā

thể nồng á càng cao thì chiều dài kén càng lớn, tuy nhiên ch°a có các lý giÁi cā

thể °ÿc °a ra trong các nghiên cāu tr°ớc ây

Hình 1.14 Hình thái tơ tự nhuộm trước và sau chuội (a) và Độ bền đāt, giãn đāt, phổ

XRD c ÿa tơ tự nhuộm so sánh với tơ trắng (b) [50]

Về tính chÃt cÿa t¡, tác giÁ Tansil ã ánh giá hình thái t¡ tằm thông qua

kết quÁ phân tích bằng ph°¡ng pháp kính hiển vi iện tử quét (SEM) (hình

27

1.14a) và giÁn ồ nhiễu x¿ tia X (XRD) (hình 1.14b) ể báo cáo về sự t°¡ng

ồng giữa t¡ tự nhuám và t¡ trắng ối chāng [50]

Theo ó, cÃu trúc t¡ tự nhuám °ÿc hiển thị với lõi fibroin và sericin bao

bọc xung quanh, các ỉnh ặc tr°ng cho cÃu trúc tinh thể t¡ tằm trong phổ XRD cũng xuÃt hiện ối với t¡ tự nhuám, vì vậy cÃu trúc tinh thể cÿa t¡ tự nhuám và t¡ trắng °ÿc nhận xét không có sự khác biệt Tính chÃt c¡ học nh° á bền và giãn āt cÿa t¡ tự nhuám cũng °ÿc báo cáo là t°¡ng °¡ng với t¡ trắng ối chāng Dựa vào ó, nhóm tác giÁ trên ã nhận ịnh việc bổ sung chÃt màu vào

thāc ăn cho tằm không Ánh h°áng ến á kết tinh cÿa t¡ tằm và do ó bÁo tồn

°ÿc các tính chÃt c¡ học tự nhiên cÿa t¡ tằm

CÃu trúc tinh thể cÿa t¡ tằm sau quá trình tự nhuám °ÿc cho là không thay

ổi, tuy nhiên t¡ tằm là vật liệu bán tinh thể bao gồm các cÃu trúc ịnh hình và

vô ịnh hình, việc chÃt màu i vào tuyến t¡ và hoà trán với dung dịch t¡ lỏng tr°ớc khi tằm nhÁ t¡ có thể sẽ làm thay ổi tính chÃt t¡ á cÃp á cÃu trúc vi mô Đối với sÿi t¡ tự nhuám do tằm nhÁ ra, sự tồn t¿i cÿa các phân tử màu trong cÁ sericin và fibroin có thể dẫn ến sự thay ổi trong vi cÃu trúc cÿa vật liệu t¡ tằm,

có thể phán oán sự thay ổi trong tỷ lệ các hàm l°ÿng acid amine cÃu t¿o t¡

tằm Vì vậy cần có những nghiên cāu và phân tích sâu h¡n về Ánh h°áng cÿa

việc ăn màu ến cÃu trúc và tính chÃt t¡ Ngoài ra, các c¡ chế liên kết cÿa chÃt màu với vật liệu cũng ch°a °ÿc báo cáo

1.2.6 Tình hình nghiên c ąu trong n°ác vß ph°¢ng pháp t¿o màu tÿ nhußm t¢ tÇm

Cho ến nay, trong kho dữ liệu công bố khoa học uy tín, t¿i Việt Nam ch°a tìm thÃy các báo cáo nghiên cāu về ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám cho t¡ tằm;

hoặc các thử nghiệm tr°ớc ây có quy mô nhỏ, mang tính tự phát và ch°a °ÿc

thực hiện nh° mát công trình nghiên cāu khoa học Trên thực tế, các iều kiện thực nghiệm và tính chÃt cÿa t¡ kén là khác nhau á mßi n¡i trên thế giới Vì vậy,

ể nghiên cāu xác ịnh các thông số thực nghiệm thích hÿp, cũng nh° phân tích các kết quÁ thu °ÿc mát cách chính xác, luận án lựa chọn nghiên cāu ph°¡ng pháp t¿o màu tự nhuám cho t¡ tằm trong iều kiện nghiên cāu t¿i Việt Nam

1.3 T ãng quan vß xÿ lý chußi t¢ tÇm

1.3.1 Khái ni ám xÿ lý chußi t¢ tÇm

Trong sÁn xuÃt vÁi lāa t¡ tằm, chuái là công o¿n xử lý °ớt có hoặc không

có sử dāng hoá chÃt nhằm lo¿i bỏ thành phần sericin cÿa t¡, giúp t¡ có á bóng

tốt, cÁm giác sß tay mềm m¿i Sericin chiếm khoÁng 11332 % khối l°ÿng t¡ tằm

vì vậy hiệu quÁ cÿa quá trình xử lý chuái °ÿc ánh giá dựa trên tỷ lệ giÁm trọng

cÿa t¡ sau chuái, thông th°ßng khoÁng 25332 % tuỳ theo các lo¿i t¡ tằm khác nhau

Trong dệt may nói riêng, tuỳ vào māc á chuái cÿa các lớp sericin mà t¿o thành các lo¿i vÁi lāa t¡ tằm khác nhau nh° lāa ecru silk, half degummed silk/ matt silk và lustre silk [44] Mßi lo¿i sẽ có các tính chÃt c¡ lý cũng nh° á rÿ,

cÁm giác sß tay và á bóng khác nhau và °ÿc sử dāng với nhiều māc ích trong may mặc Mặc dù sericin và fibroin ều là protein nh°ng chúng khác nhau áng