Luận văn thạc sĩ Công nghệ hóa học: Nghiên cứu hệ hạt nano chất béo rắn định hướng ứng dụng giữ hương liệu

TOM TAT LUAN VANTrong dé tài này, hệ nano chat béo ran bao giữ hương liệu đã được điều chếthành công bằng cách sử dụng chất béo rắn Emulgade SE-PFT*' 3% va chất nhũ hóaTween 80 2% nhằm đ

CB FACRIOCS FNAREO

c2

ĐÔ DINH NHẬT

Chuyén nganh: Cong nghé hoa hoc

LUAN VAN THAC SY

Thanh phó Hỗ Chí Minh, ngày 20 thang 06 năm 2014

ĐẠI HỌC QUOC GIA THÀNH PHO HO CHÍ MINH

TRUONG DAI HOC BACH KHOA

DO DINH NHAT

NGHIEN CUU HE HAT NANO CHAT BEO RAN

DINH HUONG UNG DUNG GIU HUONG LIEU

Chuyén nganh: Cong nghé hoa hocMã số : 605275

Thanh phố Hỗ Chi Minh, tháng 08 năm 2014

Cán bộ hướng dẫn khoa học : - ¿5-2 2 2 2 2E£E£2£2£2E+E£E£E£EzEzErersree

(Ghi rõ ho, tên, học hàm, học vi và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận Xét Ì : - ¿G2 + E2 ESESE#ESESEEEESESEEESESEEserkeereree

(Ghi rõ ho, tên, học hàm, học vi và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận Xét 2 : (G2 + 6E ESESESESESEEESESEEESESEEsErkeereree

(Ghi rõ ho, tên, học hàm, học vi và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, DHQG Tp HCMngày tháng năm

Thanh phan Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vi của Hội đông châm bảo vệ luận văn thạc si)

Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyênngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nêu có).

CHỦ TỊCH HỘI DONG TRƯỞNG KHOA

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM Cộng Hòa Xã Hội Chú Nghĩa Việt NamĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

nu

-000 -NHIEM VU LUAN VAN THAC SY

Ho tên học viên: ĐỒ DINH NHẬT MSHV: 12144400Ngày, tháng, năm sinh: 28/08/1987 Nơi sinh: QUANG NGAIChuyên ngành: Cong nghệ hóa học Mã số : 605275

I- TÊN DE TÀI: Nghiên cứu hệ hạt nano chất béo rắn định hướng ứng dụng giữhương liệu.

I- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:

- Điều chế hạt nano chất béo rắn trắng (không bao hương liệu) với cácnguyên liệu thương mại trên thị trường.

- Thử nghiệm khả năng tạo hạt nano chất béo ran có lưu g1ữ tinh dầu camvà tinh dầu tràm trên quy trình và điều kiện tối ưu

- Đánh giá độ 6n định và kha năng lưu giữ hương của các hệ chất béo rannói trên.

- Thử nghiệm và đánh giá khả năng lưu hương trên một số loại vải thôngdụng.

HI- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/01/2014IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VU: 20/06/2014

V- CÁN BO HƯỚNG DAN: PGS.TS LE THỊ HỎNG NHAN

Đầu tiên tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thanh và sự tri ân sâu sắc tới PGS.TSLê Thị Hong Nhan Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, cô đã tận tình quan tâm,hướng dẫn, giúp đỡ tôi vượt qua những khó khăn, truyền đạt cho tôi những kiến thứcvô cùng quí báu dé tôi có thể hoàn thành luận văn này Xin chúc cô luôn déi dào sứckhỏe để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp là truyền đạt kiến thức cho các thế hệ maisau.

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô của khoa Kỹ thuật Hóa học, trường Đạihọc Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ tôi trong suốt quá trìnhhọc tập và nghiên cứu, cảm ơn các anh chị, các bạn trong phòng thí nghiệm nghiêncứu cấu trúc vật liệu đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành luậnvăn này.

Xin chân thành cảm ơn Viện nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường- Đạihọc Nông Lâm TP Hồ Chí Minh đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quátrình thực hiện các thí nghiện tại Viện nghiên cứu.

Cảm ơn em Cao Thị Kiều Oanh (sinh viên Đại học Bách Khoa) và em Trần Mỹ

Yến (sinh viên Đại học Tôn Đức Thắng) là những người đồng hành cùng tồi thực hiện

các nghiên cứu, hỗ trợ tôi rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện luận văn.Cuối cùng, con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới mẹ, người đã luôn động

viên, ủng hộ tinh thần con trong suốt quá trình thực hiện luận văn cũng như trong cuộc

sông.

Thành phố Hỗ Chí Minh, ngày 20 tháng 06 năm 2014

Đỗ Đình Nhật

TOM TAT LUAN VANTrong dé tài này, hệ nano chat béo ran bao giữ hương liệu đã được điều chếthành công bằng cách sử dụng chất béo rắn Emulgade SE-PFT*' (3%) va chất nhũ hóaTween 80 (2%) nhằm đưa ra nguồn nguyên liệu mới ứng dụng trong nước xả vải.Bằng cách sử dụng phương pháp đồng hóa tốc độ cao, tỉnh dầu cam và tràm đã đượcbao giữ trong hệ nano chất béo rắn với hiệu quả bao giữ lần lượt là 40 và 50% cùngvới kích thước hạt tương ứng là 80 và 81nm Sau khi tồn trữ ở nhiệt độ phòng sau 28ngày thì kích thước hạt mẫu trắng tăng lên đến 383 nm, trong khi đó mẫu Cam- LN vàTram- LN ch nam trong khoảng 160-170 nm Mẫu Cam- LN và Tràm-SLN đã đượcthử nghiệm trên các loại vải thương mại là polyester, cotton và kate Bằng phươngpháp đánh giá cảm quan cho thay vải polyester thé hiện khả năng lưu hương cao nhất1419 và 165 phút tương ứng đối với hệ Cam-SLN và hệ Tràm-SLN Kết quả kiểm trasơ bộ bang phương pháp PME-GCM_ cũng đã chứng minh được việc bao giữ hươngliệu trong hạt nano chất béo ran đã kéo dai được thời gian bay hơi của hương liệu

In this thesis, fragrance-loaded solid lipid nanoparticles were successfullyprepared from solid lipid Emulgade SE-PF'TM (3%) and emulsifier Tween 80 (2%) asthe new materials for applications on fabric softener products By using the high speedhomogenizer, the orange and cajeput essentical oils were traped into solid lipidnanoparticles with encapsulation efficiency (EE%) of 40 and 50%, diameter of 80 and8lnm, respectively After stored at room temperature for 28 days, the Blank-SLNparticle size increased to 383 nm, while the size of Orange-SLN and Cajeput-SLNwere only in the range of 160-170 nm The softeners containing Orange-SLNs andCajeput -SLNs were applied on polyester, cotton and kate fabrics By using thesensory evaluation, the prolonged-release of Orange-SLNs and Cajeput —SLNs onpolyester fabrics reached the highest values, 195 and 165 minutes, respectively.Results of a preliminary evaluation by means of SPME-GCMS also demonstrated thefragrance-loaded solid lipid nanoparticles could extend release time of fragrances.

LỜI CAM ĐOAN

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH

TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HÒ CHÍ MINH

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi và nhóm nghiên cứu,được sự hướng dẫn khoa học của PG T LÊ THỊ HỎNG NHAN Các nội dungnghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hìnhthức nào trước đây Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích,nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trongphân tài liệu tham khảo

Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như sốliệu của các tác giả khác, co quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồngốc

Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệmvề nội dung luận van của mình Trường dai học Bách Khoa Thành Phố Hỗ Chí Minhkhông liên quan đến những vi phạm tác quyên, bản quyền do tôi gây ra trong quá trìnhthực hiện (nếu có)

TP Hô Chí Minh, ngày 20 tháng 06 năm 2014

Tác giảDo Đình Nhật

TOM TAT LUẬN VAN - << 9 9 ưu ưu v0 9s ges se ii

F7 lu iiiLOT CAM DOAN ccccssssosssssssossssssesecsssssssecscossssssscscscsssesscacocsssssscacocsssesscacoesssesesees ivMUC LUC 0¬ V

DANH MỤC HINH - ° S9 93 9 9 g0 909 9952 ix

DANH MỤC BẢNNG << <5 << 0 9 H9 cư 80099090240 xiDANH MỤC PHU LUC c.ccssssssssssssssossssesossssessssesessssssessssecasssscasssecsesesscoesesacens xii0980085710157 xiiiChương 1: TONG (QUAN << << << << 999 29 ưu 8289890540 11.1 TONG QUAN VE CONG NGHỆ NANO iecccssesccsssssesessesesssesseseesseseseseeees |1.2 HE HẠT NANO CHAT BÉO RẮN G1121 SE 1v 2c gererkeo 2

1.2.1 Giới thiệU - 5-5: S13 1 E1 1 15131111511 11115 1111511111511 0111 110111111111 11 11 0 21.2.2 Thành phan và phân loại ¿- ¿2+ 2 SE 2x92 SE+E#EEEEEEEE AE EEEEEerkrkrrree 31.2.3 Phương pháp tạo hệ hạt nano chất béo rắn - + 2 22 s+s+s+cz£zszxzseẻ 61.2.4 Độ bên của hệ hạt nano chất béo rắn ¿-¿ + xxx eEsESESESEEEsEseeeseseree 813 NG NGHỆ HẠTNANO CHẤTB ORAN TRONG BAO GI HUONG

0 8

1.3.1 Nguyên lý cơ ban cua quá trình phat hương - S<<<ssssss2 81.3.2 Một số dang ứng dung cơ bản + 5-5 S2 22 SE£E+ESEEEEEEEEEESEEEErErkrkrvee 91.4 MOT SO CONG TRINH NGHIEN CC U 2 2c EsEsEsEseseserered 11

Chương 2 THUC NGHIIÍ:ÌM 5- 5< 5< 5 99599595 9959956958955895655655656656 14

2.1.M CTIEU CUA 65)2027 105 aaaaC ‹-| 14

2.2 NOI DUNG NGHIÊN CÃ U G SG s + E912 EESE SE eESEekekcservekes 142.3 HÓA CHAT VA THIET B| - - s + +EE+ESE+E#ESESESESESESEEESEEErereereserered 14

2.3.1 Hóa chất - E1 S11 1 15131511 21111511 111111151111 11 111011111110 01 0111111 re 14; 20.7122 cccsecececescccecscscecescesecscscecsecevscscececsevavscacesseavscscecesevavaceceseecaceeeees 142.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C_ U -¿ - - + 2 22E£E+E2EEErErtrrererees 15

2.4.1 Xác định một số thông số co bản của tinh dầu - eee 152.4.2 Xác định kích thước hat bang phương phápL (Laser iffraction

Mp5 000900011)0 A281 (34 182.4.3 Xác định cau trúc hạt thông qua TEM (Transmission Electron Microscopy)

¬— ỐốỐốỐỐỔỐốỐốỐố 182.4.4 Thử nghiệm tính hiệu quả giữ tinh dầu - 2 2555252 2s+x+cszszsee: 182.4.5 Khảo sát độ sa lang 208222 -(Œ1ƠỐ ố 192.4.6 Đánh giá khả năng lưu hương trên vải của hệ nano chất béo ran bang kỹthuật SPME-GCMS - 5c - 2S 1 12 1 1513 1115151111151111 1511111110111 1101011120 192.5 TIEN TRÌNH THUC HIEN eeccccecescscccscececessssevscececeecevecacececsevavscaceevevacees 21

2 .1 Đánh giá tinh chất nguyên liGU cccecccsesesessssesessesssessescsessesesesseseseesesesen 212.5.2 Hệ nano béo ran bao giữ hương CAM eeccscesessesesessesesessesesessesesessestseesesen 222.5.3 Hệ nano béo ran bao giữ hương tràm + +55 5+ +s+xvEeceererersrrees 272 A Đánh giá va SO sánhh - cọ nọ 27

Chương 3 KET QUÁ VÀ BAN LUẬN - 5 5° 5 sss S<sessssessesesesse 28

3.1 TÍNH CHAT NGUYEN LIỆỆU - - + SE E2 EESE#E‡ESEEEeEsEeEEe sex 283.1.1 Tỉnh điầu ¿5-5621 1E 5 1 1 151115111111 511 1111115111111 1151111111 0 1xx 285/8 283.2 HỆ NANO CHAT BÉO RAN GI HƯƠNG CAM - 5c sec: 31

3.2.1 Điều CHE vccccecccccccccccceccessccscescesssscesesssssscsecsecsscsscssscsscsscssesssesscsssessesacssssssesseens 31

3.3 HE NANO CHAT BÉO RAN GI HƯƠNG TRÀM 5 443.3.1 Điều chẾ 55211 1 15 5 111115111511 11 0115110111 111501 011101010101 11 11 0xx 443.3.2 Độ bền của hệ béo rắn giữ hương - ¿+ - + 2522623 E+E2EEEEErEeErkrkrkred 463.4 ĐÁNH GIÁ VÀ O_ ẢNH - 5< 5c St SE 1 1511111211111 te 53Chương 4 KET LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ, <5 s2 s2 sesssesss 584.1 KẾT LUAN - -G- E111 3 56111191 1E 1111519113 11101111 1 ngư 584.2 KIÊN NGHỊ, -G- G1911 E51 11 151 1E 1111519111 1110121111 11x crei 60TÀI LIEU THAM KHÁOO 5° << s92 s9 sesssesssesse 623:008009002055 65

DANH MỤC CÁC TỪ VIET TAT

SLNCam-SLNTram-SLNCHDBMNhũ O/WTinh dau-SLNBlank-SLNEmulgade SE-PF'TMĐối chứng CamĐối chứng Tràm

SPMEGCMSGMS

Hạt nano chất béo rănHạt nano chất béo răn lưu giữ hương camHạt nano chất béo ran lưu giữ hương tramChất hoạt động bề mặt

Nhũ dau trong nướcHạt nano chất béo ran có lưu giữ tinh dầuHệ nano chất béo rắn không chứa tinh dầu

Hỗn hợp glyceryl stearate, ceteareth-20, ceteareth-12,

cetearyl alcohol, cetyl palmitateMau có chứa tinh dầu cam tương đương với lượng tinhdầu có trong mẫu Cam-SLN sau quá trình điều chế

Mẫu có chứa tinh dau tram tương đương với lượng tinhdau có trong mẫu Tram- LN sau quá trình điều chế

Vi chiết suất mẫu ranAc ký khí ghép khối phốGlycerol monostearate

DANH MỤC HINHHình 1.1: Ba kiểu phân bố dược chat trong tiéu phân nano lipid -55- 4Hình 1.2: Câu tao và thành phan của hệ hat nano chất béo ran [5] ceecesesececeseeeeeeeee: 4Hình 1.3: Cơ chế bay hơi của nước hoa từ eau de toilette, lần lượt từ dung dịch etanol,dau lỏng, và hệ chất béo rắn (từ trái sang phải) [1 5] - - 2 555 52s+c+czcezezezesree 9

Hình 1.4: Soi vải trước khi giặt (a) và sau khi giặt tay nhiều lần (b) - 11

Hình 2.1: Thiết bị đồng hóa SY - ¿E52 SE SE 3 E5 E1 3111151511 1111 1111131101111 e 15Hình 2.2: Máy xác định góc quay phân cực POILA X-2ÌU < «<< <+++ssex+sses 16Hình 2.3: Bề điều nhiệt cho nhớt ké v ccccccscecesesessecscecessssecscscecesevevacececevevscesevevaeees 17Hình 2.4: Dung cụ thực hiện kỹ thuật vi chiết pha ran [27] cece 20Hình 2.5: Các loại vai: Cotton, Polyester và K af€ - <5 + 11191 9 ke 21Hình 2.6: Quy trình diéu chế hat béo rắn mang hương - + 2 25s+s+sscze: 22Hình 3.1: Cac loại vải sử dụng trong nghiÊn CỨU <5 553 + sseeeeeeeks 29Hình 3.2: Sự phân bố kích thước hạt của mẫu Blank-SLN và Cam-SLN 3lHình 3.3: Ảnh chụp TEM của mau Blank — SLN - 2 2 2 55+s+c+£z£z£szezescee 32Hình 3.4: Ảnh chụp TEM của mẫu Cam— SLN - ¿22-52 22+ e+x+xezezrerered 32Hình 3.5: Biểu đỗ so sánh khả năng lưu hương của mẫu Cam-SLN 34

Hình 3.6: Khảo sát độ sa lắng của hệ Cam-SLN theo thời gian -. -5- 34Hình 3.7: Biéu đồ kích thước của hạt theo thời gian (nhiệt độ thường) 35

Hình 3.8: Biểu đồ khảo sát kích thước của hạt theo thời gian (nhiệt độ 45°C) 36

Hình 3.9: Biểu đỗ cảm quan hương trên vải và giá thành của các hỗn hợp hươngCam- LN/ Đối chứng Cam theo các tỷ lệ khác nhau . - + 2 25252 5s+s+£z>s2 37Hình 3.10: Biểu đồ cảm quan trên vải với các tỷ lệ hương khác nhau 39

Hình 3.11: Biểu đồ sự phân bó kích thước hạt giữa Blank-SLN và Tràm-SLN 44

Hình 3.12: Ảnh chụp TEM của mẫu Tràm-SILN - - + 2 2+2+£+£+£e£zzezezesree 45Hình 3.13: Biểu đồ so sánh khả năng lưu hương giữa mẫu Tràm-SLN 46

Hình 3.14: Độ sa lang theo thời gian của hệ hạt nano chất béo ran bao giữ 47

Hình 3.15: Biểu dé khảo sát kích thước của hạt theo thời gian (nhiệt độ thường) 48

Hình 3.16: Biểu đồ khảo sát kích thước của hạt theo thời gian (nhiệt độ 45°C) 49

Hình 3.17: Biểu dé cảm quan hương trên các loại vải và giá thành của các hỗn hợphương Tram- LN / Đối chứng Tràm theo các tỷ lệ khác nhau - 525-5552 50Hình 3.18: Biểu dé cảm quan hương trên vải của hệ kết hop mẫu Tram- LN và đốichứng theo các t lệ khác nhau (nền béo rắn 2% Emulgade SE-PF'TM ,1% GMS)Hình 3.19: Mẫu nano chất béo rắn sau điều chế +2 + +2 se ke SE E+EE+sE£zEczeezeecsees 53

DANH MỤC BANGBang 1.1: Các phương pháp phổ biến tạo hệ hạt nano chất béo rắn - 7Bảng 2.1: Thành phan của các mẫu SLN sử dụng chất béo ran và chất HDBM 23Bang 2.2: Thành phan của hỗn hợp hương - ¿+5 - + 252 S2£E+E2EEE£E£EzEzEzrzrerered 25Bảng 2.3: Thanh phan nguyên liệu tạo mẫu -. - 2 552252 5s+x+£ezszxsrsre2 25Bang 3.1: Một số thông số đặc trưng của tinh dầu cam và tinh dau tram 28Bang 3.2: Đặc tính của từng load Vải Gv 29Bảng 3.3: Sự phân bồ kích thước hat thông qua LDS -. 2-25- 2 55s+cecscs+2 31Bang 3.4: Kết qua cam quan hương trên vải va giá thành của các hỗn hợp hươngCam- LN/Đối chứng Cam theo các tỷ lệ khác nhau . - 2 2 25+ +s+s+sz>s2 37Bảng 3.5: Kết quả cảm quan hương trên vải của các hỗn hợp hương Cam-SLN (có

tearate) / Đối chứng Cam theo các tỷ lệ khác nhau + +2 +22 2£sz£z£zcze: 39Bảng 3.6: Kết quả do PME-GCMS của mẫu vải tam hương liệu bao bọc trong chấtbéo răn và dạng tự do (mẫu đối 3001527 4IBảng 3.7: Kết quả đo LL S - c5 S5 SE St 3 2E 12 1211112111111 re 44Bảng 3.8: Kết quả cảm quan hương trên các loại vải và giá thành của các hỗn hợphương Tràm- LN/Đối chứng Tràm theo các tỷ lệ khác nhau 5-52 25255552 50Bảng 3.9: Kết quả cảm quan hương trên vải của các hỗn hợp hương Tràm-SLN (có

tearate) / Đối chứng Tràm theo các tỷ lệ khác nhau ¿2+ + ++s+cz£z+s+szezzze: 52Bang 3.10: Bảng tong kết và so sánh các ch tiêu khảo sát . 5555555: 54Bang 3.11: Bang tổng kết và so sánh các ch tiêu khảo sát ( Có Stearate) 56

Phụ Luc 4: Kết qua LDS về sự thay đổi sự phân bố kích thước hat theo thời gian của

MAU Tram-SLN 0007777 -OẼố 73

Phụ Lục 5: Kết quả LDS của mẫu Stearate-Cam - + 25 52+ 2£££E£EzEzrrsred 75Phụ Lục 6: Kết quả LDS của mẫu Stearate-Tram ¿+25 + c2 £2£s£EzEzrzrsred 75Phụ Lục 7: Kết quả do GC mẫu tinh dau cam - ¿2-2-5 252 S22E+E+£z££EzEzesrze 76Phụ Luc 8: Kết quả do PME-GCMS mau vải đối chứng lúc t = 0h - HiPhu Lục 9: Kết quả do PME-GCMS mau vải đối chứng lúc t = 3h 78Phụ Lục 10: Kết quả do PME-GCMS mẫu vải có hệ nano chất béo ran lúc t = 3h 79Phụ Lục 11: Kết quả do PME-GCMS mẫu vải có hệ nano chất béo ran lúc t = 6h 80Phụ Lục 12: Kết quả do PME-GCMS mau vải đối chứng lúc t =6h 8]Phụ Luc 13: Sự thay đối kích thước hat theo thời gian của mẫu Blank-SLN 82Phụ Lục 14: Sự thay đối kích thước hat theo thời gian của mẫu Cam-SLN 82Phụ Lục 15: Sự thay đối kích thước hat theo thời gian của mẫu Tràm-SLN S3Phụ Lục 16: Kết quả chưng cất lôi cuỗn hơi nước của mẫu Cam- LN và đối chứng 83Phụ Lục 17: Hiệu quả giữ hương của hệ Cam-SLN va mẫu đối chứng S3Phụ Luc 18: Kết qua chung cất lôi cuỗn hơi nước của mẫu Tràm-SLN 84Phu Luc 19: Hiệu quả giữ hương của hệ Tram-SLN va mẫu đối chứng 84Phụ Luc 20: Độ sa lang của mau Blank-SLN - ¿2-5 5252 S22E+E+Ezzzereresree 84Phụ Lục 21: Độ sa lang của mẫu Cam-SLN cceeeeccecccseseesescsesesesessssssssesesesssseseseenses 85Phụ Lục 22: Độ sa lang của mẫu Tram-SLN + 225 +E2S22E2E+EzEzErErereerees 85Phụ Lục 23: Chi phí dé tạo ra 1 kg Cam- LN và 1 kg Đối chứng Cam 85Phu Lục 24: Chi phí dé tạo ra 1 kg hỗn hợp hương Cam- LN và Đối chứng Cam 86Phụ Lục 25: Chi phí dé tao ra 1 kg Tràm- LN và 1 kg Đối chứng Tram 86Phụ Lục 26: Chi phí tạo 1 kg hỗn hợp hương Tram- LN và Đối chứng Tràm 86

LỜI MỞ ĐẦUCác loại hương liệu mà thành phan chính là các tinh dầu hương là các hợp chất cómùi hương đặc trưng Chúng được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực từ y học dân gian,mỹ phẩm dược phẩm cho đến các sản phẩm chăm sóc cá nhân vô cùng phong phú.Nhân tổ tạo ra hương thơm cho các sản phẩm là tinh dầu, nhưng tinh dau không ch dễbay hơi mà còn không 6n định, dễ bị biến đối thành dạng khác Tính chat dé bay hơicủa tinh dau làm cho thời gian lưu hương ngắn, còn sự không 6n định của tinh dầu cóthé gây ra những thay đối về đặc tính cảm quan của tinh dau, trong một số trường hợpchúng có thể tạo ra những tác nhân gây dị ứng.

Đối với các sản phẩm chăm sóc cá nhân như nước hoa, nước xả vải Cùng vớichất lượng cuộc sống ngày càng tăng thì nhu cầu của người tiêu dùng đòi hỏi các sảnphẩm chăm sóc cá nhân phải có những đặc tính nỗi trội và tiện dụng hơn Một trongnhững yêu câu quan trọng cho các sản phẩm là việc lưu giữ hương thơm bền, kéo dàithời gian sử dụng.

Dé kéo dai thời gian lưu hương cần phải kiểm soát được tốc độ bay hoi của tinhdầu Một trong những phương pháp hiệu quả dé kiểm soát tốc độ bay hơi của tinh dầuvà giữ hương được ôn định đã được một số nhà khoa học nghiên cứu là phân tán tinhdầu vào trong các hạt nano chất béo rắn và dùng chất hoạt động bề mặt dé ồn định hệnày Do có nhiều ưu điểm vượt trội và các đặc tính nồi bật của hệ hat nano chất béorắn nên việc giữ hương trong hạt nano chất béo ran giúp 6n định và kiểm soát tốt hơncác đặc tính của hương.

o đó việc nghiên cứu hệ nano chất béo răn ứng dụng trong việc giữ hương liệulà rất tiềm năng dé có thé đưa ra được những sản phẩm hương liệu có tính ôn định vàđộ bên cao

Từ các lý do nêu trên mục tiêu đề tài của tôi là nghiên cứu quá trình tạo hạt nanochất béo rắn có kha năng lưu giữ và kéo dài thời gian phóng thích hương liệu nhamđịnh hướng trong các sản phẩm mỹ phẩm và chăm sóc cá nhân Trong phạm vi nghiêncứu, định hướng nghiên cứu khả năng sử dụng trong sản phầm nước xả vải.

Chương 1: TÔNG QUAN

Trong chương này sẽ giới thiệu tông quan vê công nghệ nano, hệ hạt nano châtbéo răn, các ứng dụng của hệ nano chât béo cùng với một sô các công trình nghiêncứu liên quan đên hệ nano chât béo răn.

1.1 TONG QUAN VE CÔNG NGHE NANOCông nghệ nano là một lĩnh vực công nghệ mới, hiện dai và liên ngành Côngnghệ nano hiểu một cách tổng quát là công nghệ nhăm tạo ra các vật liệu, linh kiệnvà hệ thống có các tính chất mới, nổi trội nhờ vào kích thước nanomet, đồng thờiđiều khiển được các tính chất và chức năng của chúng ở kích thước nano [1,3,5].Nhân tổ trung tâm của công nghệ nano là kích thước

Khi kích thước giảm tới mức nanomet thì các hiệu ứng lượng tử xuất hiện, nhờvậy có thé thay đổi các đặc trưng của vật liệu như màu sac, nhiệt độ nóng chảy, cáctính chất nhiệt, từ, điện, quang mà không cần thay đối thành phan hóa học Điều đódẫn tới xuất hiện các tính chất mới, các sản phẩm mới không hề có trước đây Khikích thước giảm, tỷ số giữa bề mặt và thể tích tăng mạnh, hiệu ứng bề mặt chiếm ưuthé là điều kiện ly tưởng cho các vật liệu t6 hợp nano (nanocomposite), các tươngtác hóa học, xúc tác, các vật liệu dự trữ năng lượng, các thuốc chữa bệnh thể hiệntính chất đặc thù hoặc tăng khả năng hoạt động Đồng thời khi hiệu suất làm việccủa các vật liệu cao lên thì lượng vật liệu sử dụng sẽ nhỏ hơn và lượng chất thải ítđi Vì vậy công nghệ nano cũng là công nghệ thân thiện với môi trường.

Các dạng hạt nano có chứa hoạt chất, mỗi loại có những đặc trưng riêng, phạmvi ứng dụng khác nhau: nano tinh thé (nanocrystal), hệ vi nhũ (nanoemulsion),nanocapsule, hạt nanopolymer (nanosphere) và liposome [3-5 |

Tóm lại vật liệu nano với kích thước nano có các tính chất riêng, khác han vớitính chất của từng nguyên tử riêng biệt và đồng thời cũng khác so với vật liệu khối.Công nghệ nano hình thành trong quá trình tích lũy các thành tựu khoa học công

Y Các tính chất của vật liệu nanoVới kích thước vi hạt, vật liệu nano sẽ ảnh hưởng đến tính chất của chính vậtliệu cũng như hệ chứa hạt nano Những tính chất đặc trưng của vật liệu nano [6]:

e iện tích bề mặt lớn: làm tăng số lượng các phân tử nằm trên bề mặt các hạt.e é phân phân tan hạt trong chat lỏng hơn vì chuyển động nhiệt của hạt lớnhơn chuyển động dưới tac dụng của lực trọng trường nên các hạt sẽ khó chuyếnđộng xuống dưới đáy bình chứa và khó kết tụ

e Khắc phục nhược điểm về độ tan của vật liệu.eCó một vài tính chất quang học và đặc tính riêng khác so với vật liệu có kíchthước lớn hơn.

Tóm lại, với khả năng chứa thuốc, dẫn truyền thuốc trị liệu và phát quang tạoảnh trong mô tế bào sinh vật, vật liệu nano đã mở ra một cơ hội lớn cho những ứngdụng mới hay cải thiện những ứng dụng hiện có trong y học, chăm sóc sức khoẻ vàphục vụ cho cuộc sông của con người.

1.2 HE HAT NANO CHAT BÉO RAN1.2.1 Giới thiệu

Hệ nano chất béo rắn (solid lipid nanopartcles-SLN) được giới thiệu từ nhữngnăm 1990 là một hệ phân tán có kích thước 0-1000nm, có nhiều ưu điểm có thékhắc phục được hạn chế của các hệ nano khác trong hệ keo truyền thống như có khảnăng vận chuyển hiệu quả các hoạt chất và thâm nhập dễ dàng vào màng tế bào vìkích thước vi hạt nanomet [2,25], các hoạt chất ky nước hoặc Ít tan trong nước cóthé được phối trộn dé dàng vào hệ nano chất béo ran, qui trình tổng hợp tương đốidễ thực hiện, chăng những yêu câu chi phí thấp mà còn không sử dụng dung môihữu cơ độc hại, lại có thê tiên hành sản xuât ở quy mô công nghiỆp.

Hạt nano chất béo ran ( LN) được sản xuất bằng cách thay thé chất béo dạnglỏng của một hệ nhũ bang chat béo dang rắn hoặc hỗn hợp nhiều chất béo rắn Hạtnano chất béo rắn với hàm lượng 0,1% đến 30% (phần trăm khối lượng) lipid rắn (pha phân tán) và được ôn định với 0, % đến 5% (phần trăm khối lượng) chất hoạtđộng bề mặt nếu can thiết [2] Hệ nano chất béo ran đã được sản xuất thành côngvới đường kính siêu nhỏ, trong khoảng từ 40 nm đến 1000 nm.

Trong hệ nano chất béo ran, pha dau là chất béo ở dạng ran thay thé chất béodạng lỏng, đó là điểm khác biệt so với các hệ nano khác [4] Hệ SLN này có khảnăng tương thích sinh học tốt khi vào cơ thé, ít độc hại, độ bền, độ ôn định cao Đặcbiệt, hệ hạt nano chất béo ran là một hệ dẫn truyền tốt đối với các hoạt chất có tínhchất ky nước và khó hấp thu vào cơ thé Tuy nhiên, hệ LN cũng có những hạn chếnhất định như sự dẫn truyền được những hoạt chất bị hạn chế bởi tính hòa tan trongchất béo răn Mặt khác, các hạt lipid dễ bị sa lang, kết tụ dẫn đến sự rò rĩ thuốc

trong quá trình bảo quản hệ Một khuyết điểm nữa của hệ là nồng độ hạt trong pha

phân tán thấp, ch từ 1% đến 30% [4] Hệ tiêu phân nano lipid thế hệ hai NLC(nanostructured lipid carriers) [11,15] đã được phat triển để khắc phục những hạnchế trên của LN trong một số nghiên cứu, nhăm tăng hiệu suất nạp thuốc trong cáchệ dẫn truyén thuốc

1.2.2 Thành phan và phân loạiPhân loại:

Hệ hat nano chất béo ran được chia thành 3 dạng chính [11]:Dạng ma trận : Hoạt chất được phân tán đều trong nên chất béo rắnDạng vỏ : Hoạt chất bao bọc bên ngoài lõi chất béo rắn

Dạng lối : Hoạt chất được bao bọc bên trong bởi lõi chất béo rắn

A Dược chất CJ Lipid(a) dang matrix (b) dang vo (c) dang lõi

Hình 1.1: Ba kiểu phân bố dược chat trong tiêu phân nano lipidTrong ba dạng trên thì dạng ma trận là dạng pho biến và dễ tạo nhất băngnhững phương pháp đồng hóa thông dụng o do, dé tài sẽ tập trung nghiên cứuchế tạo hệ hạt nano chất béo răn có dạng ma trận

Thành phần hệ:Hệ hạt nano chất béo rắn gồm các thành phần [7]:

Lipid ran có thê hòa tan các phân tử ái dau hoặc ái nước- - Hoạt chất

- Cac chất hoạt động bẻ mặt (chất nhũ hoa)

Hình 1.2: Cấu tao va thành phan của hệ hat nano chất béo ran [5]

> Hoạt chấtCó rất nhiều hoạt chất khác nhau có thé được đưa vào LN như doxorubicin,diazepam, paclitaxel, prednisolon, acyclovir, các loại hương liệu Điểm then chốttrong việc lựa chọn hoạt chất đưa vào LN là kha năng nạp dược chất vào lipid,được đánh giá qua một số yếu tố, ví dụ như :

- 6 tan của dược chất trong lipid chảy lỏng.- Kha năng trộn lẫn của hoạt chat và lipid ở thé long.- Cu trúc vật lý và hoá học của hệ lipid-hoạt chất.- Trang thái đa hình cua lipid.

> Lipid

Các chất béo rắn thường có điểm nóng chảy cao hơn nhiệt độ cơ thé (37°C),

thường dùng gồm: triglycerides, acylglycerols, acid béo (acid stearic, acid palmitic,steroids (cholesterol), sáp (cetyl palmitate), cetyl alcohol, glycerol monostearate(GM ) ự lựa chon chất béo rắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: độ bên của hệ,nhiệt độ nóng chảy Loại lipid sử dung ảnh hưởng nhiều đến các thông số của tiểuphân nano lipid như: Kích thước hạt, tốc độ kết tinh lipid, trang thái kết tinh, hìnhdạng tinh thé lipid

> Chat hoat dong bê mặtChất hoạt động bề mặt ( HDBM) có thé sử dung đơn độc hoặc phối hợp vớinhau được sử dụng nhăm tạo sự 6n định va đồng nhất cho hệ, ngăn cản sự keo tụ,kết dính của các chất trong hệ, gồm: phospholipids ( soy lecithin, phosphatidylcholine ),Poloxamer 188, Polysorbate, Sodium taurocholate [10] Chất hoạt động bề mặt ảnhhưởng day đủ đến đặc trưng của hệ trong các bước nhũ hóa Bên cạnh đó, các chấttrợ nhũ hóa được thêm vào hệ để làm tăng độ ôn định cho hệ Nông độ chất hoạtđộng bề mặt ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của hệ tiểu phân nano lipid như: kíchthước hạt, hiệu suất nạp hoạt chất và khả năng giải phóng dược chất Nong độ chấtđiện hoạt sử dụng tốt nhất là từ 0, đến %

Giai đoạn 2: Sự hóa ran của pha phân tán.Trong quá trình tạo hệ thì quan trọng nhất là giai đoạn đồng hóa Có hai kỹthuật chính dé tạo hệ nano chất béo ran là đồng hóa nóng (hot homogenization) vađồng hóa lạnh (cold homogenization).

Hiện nay có rất nhiều phương pháp đồng hóa khác nhau, sau đây là bản tómtắt một số phương pháp dễ thực hiện và được sử dụng phố biến trong tạo hệ hạtnano chất béo rắn [7-9, 12]:

Bang 1.1: Các phương pháp pho biến tạo hệ hạt nano chất béo rắn

Phương pháp Ưu điểm Hạn chê

Phương pháp đồng hóa

toc độ cao

- Kỹ thuật đơn giản.- Yêu cau chi phí thấp.- Phù hợp với quy môphòng thí nghiệm.

- Tiêu hao điện năng lớn.-Ảnh hưởng hoạt chấtsinh học.

- Biến tính không mongmuốn.

Phương pháp đồng hóabăng sóng siêu âm - Giảm được ứng suât cat.

- Kích thước hạt khôngđều

- Tiéu hao năng lượnglớn.

- Dê bị nhiém kim loại.Phương pháp phun say - Phân bồ kích thước đông

déu.

- Không khí dé say nóng,nItơ.

- Nong do hat nano thap

- Nhiều nhân công cótrình độ chuyên môn sâu.- Sản phẩm dễ bị hỏng.- Chi phí năng lượng cao.

Phương pháp đồng hóaáp suat cao

- Điêu chế thuốc có độhoà tan kém.

- Không gây ăn mòn vậtliệu.

- Dễ tạo hạt kích thước

nhỏ.

- Thiết bi dat tiên.- Ảnh hưởng hoạt chấtsinh học.

- Biến tính không mongmuốn.

hay dựa trên kích thước và hình thái hạt [4].Mặc dù tính 6n định là khó đạt được nhưng theo các nghiên cứu hệ nano chấtbéo ran khi phân tán có thé đạt độ bền hơn một năm o đó, dé cải thiện sự 6n địnhcủa hệ, nhiều nghiên cứu đã được tiễn hành và chứng minh được rằng dùng kĩ thuậtlàm khô lạnh hay phun xịt khô sẽ làm tăng tính 6n định của hệ [13,14] Van dé độbên và tính 6n định của hệ nano chất béo ran đã và đang tiếp tục được nghiên cứuđề ngày càng hoàn thiện, cho hiệu quả cao.

13 NG DỤNG HE HẠT NANO CHAT BÉO RAN TRONG BAO GI

HUONG LIEU

1.3.1 Nguy nI cơ ban cua qua trình phát hươngMột phương pháp để kéo dài thời gian phát hương của nước hoa là kết hợphương vảo pha dầu và nhũ tương Trong quá trình bay hơi của nước hoa sau khi phanước bay hơi, các giọt dầu có chứa nước hoa vẫn còn trên da Các phân tử nước hoacần phải khuếch tán qua pha dầu trước khi bay hơi vào không khí.Khác với ethanolrat dé bay hoi, dầu có áp suất hơi rất thấp (khoảng 0 kPa ở 20°C) 0 đó, các giọtdầu vẫn còn nam lại trên da làm cho sự bay hơi của nước hoa bị cản trở Điều nàytuân theo định luật Raoult: Áp suất hơi của hỗn hợp pha băng tổng áp suất hơi củatừng cau tử nhân với phan mol của nó

Pa+b= PaXa + PoXb

Với p;, x; là áp suất hơi và phần mol của cấu tử i trong hỗn hop.Dinh luậtRaoult thích hợp nhất cho các cầu tử không phân cực có lực hút nội phân tử yếu nhưnước hoa và các loại dầu Hình 1.3 (trái và giữa) cho thay sơ dé các co chế bay hơicủa nước từ dung dịch ethanol và từ nhũ tương dau lỏng Trạng thái phát hươngchậm nhất là trạng thái bên phải, hệ hạt nano chất béo rắn ở dạng ma trận

ethanol! perfume evaporation ;

evaporates slowed down by diffusion slowed down by diffusion

perfume fast through oikdroplet through solid lipid particle

evaporates

solid lipiddes notevaporate

skin surface skin surface skin surfaceethanol + perfume (eau de toilette) oil + perfume (emulsion) solid lipid + perfume oil (NLC)

— evaporation of perfume — evaporation of perfume — evaporation of perfumedepends on perfume content depends on perfume content depends on perfume content,

and viscosity of oil viscosity of oil and structure of

solid lipid

Hinh 1.3: Co ché bay hơi của nước hoa tu eau de toilette, lần lượt từ dung dịch

etanol, dầu lỏng, và hệ chất béo rắn (từ trái sang phải) [15].Như vậy áp suất hơi của dầu ảnh hưởng lớn đến việc kiểm soát sự phát hươngtừ hệ nhũ o đó để kéo dài việc phóng thích hương, phải tiễn hành giảm áp suấthơi của dầu Một trong những phương án tốt nhất là dầu lỏng được thay thế băngchất béo ở thể răn ở nhiệt độ phòng và cũng như ở nhiệt độ trên da Các chất béolỏng (dau) của hệ nhũ được thay thé bởi một hỗn hợp chất béo, phương án đượcnghiên cứu các hạt nano chất béo rắn dang ma trận ở nhiệt độ phòng [15]

1.3.2 Một số dạng ng dụng cơ bảnĐối với các sản phẩm chăm sóc cá nhân như nước hoa, nước xả vải Cùngvới chất lượng cuộc sống ngày cảng tăng thì nhu cầu của người tiêu dùng đòi hỏicác sản phẩm chăm sóc cá nhân phải có những đặc tính nỗi trội và tiện dụng hơn.Một trong những yêu cầu quan trọng cho các sản phẩm là việc lưu giữ hương thơmbền, kéo dài thời gian sử dụng Một trong những phương pháp hiệu quả để kiểmsoát tốc độ bay hơi của tinh dầu và giữ hương được 6n định là phân tán tinh dầu vàotrong các hạt nano chất béo răn và dùng chất hoạt động bề mặt dé 6n định hệ này

e Nự c hoaNước hoa là hỗn hợp các chất tạo mùi như tinh dầu, chất thơm, chất lưuhương, va dung môi hòa tan ung để tạo ra cho cơ thể, hay không gian một mùihương dễ chịu Các thành phân của nước hoa có thể được tong hợp nhân tạo hoặc

chiết xuất từ thiên nhiên Ngành bào chế nước hoa ngày nay bắt đầu từ cuối thế kỷXIX với việc sản xuất thương mại cho đến nay có khoảng hơn 2000 nhãn hiệu nướchoa nỗi tiếng trên thế giới như: Chanel (đứng đầu thế giới, khoảng 6% thị phầnnước hoa), Jean Paul Gauliter, Lancome, Dior, Gucci, Escada, D&G, Victoria'ssecret, Diesel, Calvin Klein, Tommy Hilfiger, Hugo Boss, Versace, Lacoste,Ralph

Lauren

Trong thành phan nước hoa hàm lượng tinh dầu thường lớn hon 5%, nước hoathường sử dụng một lượng lớn chất giữ hương, có thể lên đến 3 % [16]

Trong các nghiên cứu nhăm kéo dài thời gian phát hương của nước hoa

Wissing và các cộng sự đã nghiên cứu thành công việc phối hợp sử dụng hệ nano

chất béo răn bao giữ hương liệu với hệ nhũ tương nhằm kéo dài thời gian lưu hương[17] Kết quả nghiên cứu cho thay, thời gian lưu hương của hệ có chất béo ran kéođài hơn so với các dòng nước hoa thông thường Khả năng phát hương của nướchoa có chất béo rắn tương tự như nước hoa không có chất béo rắn trong 3 giờ đầu.Tuy nhiên, thời gian phát hương của hệ chứa chất béo ran chậm hon và kéo dai hơntrong 10 giờ tiếp theo (trong 6 giờ, nước hoa không được bao trong chất béo ran đãphát hết 100% hương trong khi nước hoa được bao trong chất béo ran thì ch phát7 % hương chứa trong hệ) Nhu vậy, khi sử dụng nước hoa được phan tan trong hệnano chất béo răn, thời gian lưu hương của nước hoa Allure (Chanel) có thể lên đến26-28 giờ Nghiên cứu này đã mở ra tiềm năng cho việc ứng dụng hệ hạt nano chấtbéo ran vào các sản phẩm dùng trên da cũng như các sản phẩm chăm sóc cá nhân

e Nu c xổ vải:Nước xả vải được dùng để hạn chế sự thô cứng và hư hỏng của vải qua nhiềulần sử dụng bột giặt tổng hợp

Các thành phan có trong một sản phẩm xả vải gồm các chất làm mém vải sợi,acid béo (như acid stearic), silicon (dạng dau), ester glycerol, polyethylen glycol,chất thom, mau, nước (loại không ion) [18] Trong một số trường hợp, người ta còndùng thêm các muối vô cơ (dạng điện ly mạnh)

Chất làm mềm là chất hoạt động bẻ mặt cationic (mang điện tích dương), cònchất tây rửa trong bột giặt là chất hoạt động bé mặt anionic (mang điện tích âm).Trong môi trường nước ngâm xả, hai chất này do mang điện tích trái dau nên sẽ hútnhau bằng lực hút tĩnh điện Đó là nguyên nhân vì sao nước xả có khả năng loại trừđược chất tây rửa trong bột giặt ch băng một lần ngâm Với nhu cầu cuộc sống ngàycàng tăng, các sản phẩm làm mềm vải ngày càng được hoàn thiện hon, nhu cầu đểgiữ mùi thơm lưu lại lâu trên quần áo cũng ngày càng cao, do đó việc phối trộn hệnano chất béo rắn bao giữ hương vào nước xả vải nhằm kéo dài thời gian lưu hươnglà một nghiên cứu rât hứa hẹn

1.4 MOT SO CÔNG TRÌNH NGHIEN CUNghiên cứu tao ra hệ hạt nano chất béo ran chứa các loại hoạt chất khác nhauđể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau đã và đang thu hút rất nhiều sự quantâm của các nhà khoa học trên thế giới Có rất nhiều công trình đã và đang đượcthực hiện được trình bày dưới đây

Năm 2007, nhóm tác giả gồm Waree Tiyaboonchai, WacharaphornTungpradit, Pinyupa Plianbangchang đã sử dụng phương pháp microemulsion tạohệ hạt nano chất béo ran tại nhiệt độ 75°C thành công Pha nước chứa 0,1% dẫnxuất curcuminoids, 5-15% poloxomer 188, 5-15% AOT, 5-20% ethanol và nướckhử ion vừa đủ 100% Pha nước đun đến 75°C trước khi được cho vào pha dầu [19].Pha dầu chứa 5-12,5% acid stearic, 4% GMS, cũng được đun nóng đến 75°C Saukhi trộn lẫn hai pha này thu được hệ microemulsion, dé âm và phân tán trong nướclạnh 2°C (t lệ 1:20) và thực hiện đồng hóa tốc độ cao trong 15 phút, 8000 vòng/phút thu được hệ nano chất béo răn Sau đó hệ được lọc siêu âm hai lần với nướckhử ion hóa Cuối cùng, cho vào hệ nhũ nano 4% mannitol trước khi làm lạnhnhanh trong nito lỏng và làm lạnh khô ở áp suất 0.4mbar, nhiệt độ -30°C, trong 24

gid Két qua tao thanh hé hat nano chat béo rắn chứa curcuminoids có kích thước

gan 450nm Hệ duy trì được tính 6n định trong 6 tháng bảo quản ở nhiệt độ phòngkhông có ánh sáng Sản phẩm bước đầu đã được sử dụng thử nghiệm trên cơ thểngười và mang lại kết quả tốt trong việc chữa trị vết nhăn

Bang cách sử dụng hai phương pháp microfluidizer và siêu âm, sử dụng baloại chất hoạt động bề mặt khác nhau là Tween 20, Hi-Cap 100 (tinh bột biếnđổi từ ngô sáp), WPC (whey protein concentrate) để tạo hệ nano chất béo ranSeid Mahdi Jafari và các cộng sự đã nghiên cứu tạo hệ nhũ tương chứa d-limonene trên nền maltodextrin thành công [20] Hat nano thu duoc ở dang bột cókích thước 700-800nm bang phương pháp phun khô hệ thu được Nghiên cứu chothay phương pháp microfluidization có khả năng giữ d-limonene cao hơnphương pháp siêu âm (EE%=86,2%) Với các chất hoạt động bề mặt thì Tween 20có thể tạo được hạt nano có kích thước nhỏ nhất (đường kính hạt <200 nm) nhưnghiệu quả giữ d-limonene lại thấp nhất khi sản phẩm ở dạng khô Nghiên cứu nàytạo hệ nano dựa trên những chất béo trong tự nhiên, an toàn với cơ thể người nênkhông hề sử dụng bất kỳ dung môi hữu cơ nào

òng nước hoa nỗi tiếng thế giới Chanel Allure được phối hợp sử dụng hệnano chât béo răn giữ hương liệu với hệ nano nhũ tương nhăm kéo dài thời gian

lưu hương đã được nghiên cứu bởi Wissing và các cộng sự [17] Kết quả cho thaykhả năng phát hương của nước hoa có SLN tương tự như nước hoa không có SLNtrong 3h đầu Tuy nhiên, thời gian phát hương của nước hoa có chứa SLN chậm vàkéo dai hơn trong 10h tiếp theo (trong 6h, nước hoa không được bao giữ trong SLNđã phát hết 100% hương trong khi nước hoa được bao giữ trong SLN thì ch phát7 % hương liệu chứa trong hệ) Nghiên cứu còn cho thấy khi sử dụng nước hoađược phân tán trong SLN, thời gian lưu hương của nước hoa Chanel Allure có thélên đến 26-28 tiếng Nghiên cứu này đã mở ra tiềm năng cho việc ứng dụng hệ hạtnano chất béo ran vào các sản pham mỹ pham, chăm sóc cá nhân

Hiện nay, ở Việt Nam đã có một SỐ nghiên cứu liên quan đến việc tạo hệ hạtphân tán nano chất béo ran giữ hương limonene, cụ thé là:

PGS.Tiến sĩ Lê Thị Hồng Nhan và cộng sự gần đây đã thực hiện một nghiêncứu về việc tạo hạt nano chất béo rắn và nghiên cứu đặc tính hóa lý hệ nano chấtbéo ran mang hương limonene sử dụng trên 4 nền chất béo ran khác nhau là:Emulgade SE-PF”, cetyl alcohol, glycerol monostearate (GMS) and stearic acid và

su dung 2 chat hoat dong bé mặt là Tween80 and Span80 [21,22] Két qua nghién

cứu cho thay, hệ SLN mang hương limonene được điều chế thành công băng kỹthuật đồng hóa tốc độ cao 5000 vòng/phút trong thời gian 30 phút và sử dụng mộtlượng nhỏ PVA (2%) để chồng lại sự kết tụ của các hạt nano Kết quả thí nghiệmcho thay: Emulgade SE-PF”*" có hiệu quả tốt hon so với GM_ khi điều chế SLN.Kết qua do L cho thấy, các hệ nano chất béo ran bao giữ hương limone có kíchthước hạt 6n định hơn khi sử dung Tween 80 Nghiên cứu đã cho thấy các hạt nanochất béo ran này là rất phù hop cho các ứng dụng trong sản phẩm mỹ phẩm cũngnhư các sản phâm liên quan đên hương liệu.

Chương 2 THỰC NGHIỆM

2.1 MỤC TIỂU CUA DE TÀIMục tiêu của đề tài là nghiên cứu quá trình tạo hạt nano chất béo răn có khảnăng lưu giữ và kéo dài thời gian phóng thích hương liệu nhằm định hướng trongcác sản phâm gia đình và chăm sóc cá nhân.

2.2 NOI DUNG NGHIÊNC UTrong phạm vi nghiên cứu, dé tài định hướng nghiên cứu kha năng sử dung hệnano chất béo răn bao giữ hương liệu trong sản phẩm nước xả vải Từ mục tiêu đó,đề tài gồm các nội dung chính sau:

- _ Điều chế hat nano chất béo ran trăng (không bao hương liệu) với các nguyênliệu thương mại trên thi trường.

- Thu nghiệm kha năng tạo hạt nano chất béo răn có lưu giữ tinh dầu cam vàtinh dầu tràm trên quy trình và điều kiện tối ưu

- Banh giá độ 6n định và kha năng lưu giữ hương của các hệ chất béo ran nóitrên.

- Thu nghiệm và đánh giá khả năng lưu hương trên một số loại vải thông dụng.2.3 HÓA CHAT VÀ THIET BI

2.3.1 Hóa chất- Tinh dầu: Tinh dầu cam, tinh dau tram.- Chat béo ran: Emulgade SE-PF (glyceryl stearate, ceteareth-20, ceteareth-12,cetearyl alcohol, cetyl palmitate), glycerol monostearate(GMS) được cung cap bởicong ty Cognis Deutschland GmbH & Co KG Care Chemicals.

- Chat hoat dong bề mat: Tween 80 (xuất xứ Trung Quốc).- Nước cất

2.3.2 Thiết bị- Máy khuấy từ, cá từ

- Máy đồng hóa tốc độ cao SY.- Máy sấy

- Becher 500ml và 50ml, lam kính.- Pipet, nhiệt kế va các dụng cụ cần thiết khác

ex =

Hình 2.1: Thiết bi đồng hóa SY2.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊNC_ U

2.4.1 Xác định một số thông số cơ bản của tỉnh dầua) Xác định t trong

T trọng của tinh dầu được xác định thông qua t số giữa khối lượng tinh dầuvới khối lượng của cùng một thể tích nước cất ở cùng nhiệt độ

Đầu tiên là xác định khối lượng của bình t trọng: Bình t trọng sau khi rửasạch, được tráng lại bang ethanol va say kho [23] Tiép theo là cân khối lượng củabình và nút au đó, lần lượt cho nước cất và tinh dầu vào bình tỷ trọng để xác địnhkhối lượng

T trọng của tỉnh dầu ở nhiệt độ phòng được tính gần đúng theo công thức:

d= (2.1)Trong đó:

m - khối lượng bình t trọng, g.m, - khối lượng bình t trọng và nước ở nhiệt độ phòng, g.m; - khối lượng bình t trọng và tinh dầu ở nhiệt độ phòng, g

b) Xác định ch số khúc xaCh số khúc xạ được đo băng khúc xạ kế ở nhiệt độ phòng bằng phương phápđo góc giới hạn [23].

Mở hộp lăng kính, vệ sinh lăng kính bang acetone và thấm khô Nhỏ 2 - 3 giọttinh dầu lên bề mặt lăng kính mờ phía dưới và áp vào lăng kính bên trên Nhìn vàothị kính, từ từ xoay bộ lăng kính đưa ranh giới giữa hai miền sáng và tối cắt đúnggiao điểm của vạch rồi doc ch số khúc xa ở ngang vạch chuẩn Thí nghiệm trênđược thực hiện 3 lần Kết quả là trung bình cộng của ba giá trị đọc được và làm tròntới số thập phân thứ tư

c) Xác định góc quay cực (hay năng suất quay cực)Thí nghiệm được thực hiện trên máy POLAX 2L ở phòng 209, khoa kỹ thuậthóa hoc, trường Dai học Bách Khoa, thành phố Hỗ Chí Minh

Hình 2.2: Máy xác định góc quay phân cực POLAX-2LĐiêu ch nh máy: Đô nước cât vào đây ông đo của phân cực kê, chú ý tránh cóbọt khí, sau đó, van chat nap đậy của ông roi đặt ông vào máng của phân cực kê đãbật đèn sang [23].

Do góc quay cực: Lay ống đo trong máy ra, tháo nước di va lau ống cho thậtkhô Đồ tinh dâu vào day ống và tiếp tục đo như khi điều ch nh máy Đọc kết quathu được.

Tiến hành đo ít nhất 3 lần với cùng mẫu thử, kết quả là số trung bình cộng củaba lần xác định liên tiếp

d) Xác định độ nhớt của tinh dau:Xác định độ nhớt của tinh dầu thông qua nhớt kế 856C ở Phòng thí nghiệmDâu khí, Đại học Bách Khoa Tp Hỗ Chí Minh Ở nhiệt độ 40°C có hăng số là0,004135mm7/s” (cSt/s), va nhớt kế nay có kha năng do được độ nhớt cua dung dịchtrong khoảng 0,8 đến 4 cSt

Hình 2.3: Bề điều nhiệt cho nhớt kếCách tiễn hành: Lay 7ml tinh dầu cho vào nhớt kế, sau đó cho vào bể điềunhiệt để giữ nhiệt độ được ôn định khoảng 30 phút Hút tinh dầu qua vạch trên củabau nhớt kế ùng đồng hồ bam giây để đo thời gian dầu chảy qua 2 vạch của baunhớt kế Từ thời gian xác định được tính toán tìm ra độ nhớt động học của tinh dầu

2.4.2 Xác định kích thước hạt bằng phương pháp LDS (Laser DiffractionSpectrometry)

Kích thước của hat chất béo rắn được xác định băng thiết bị đo phân bố kíchthước hạt bằng máy Laser Diffraction Spectrometry Horiba LA910V2 tại Phòng thínghiệm Khoa kỹ thuật Hóa hoc— Dai học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh [24]2.4.3 Xác định cấu trúc hạt thông qua TEM (Transmission ElectronMicroscopy)

Kính hién vi điện tử truyền qua (Transmission electron microscopy - TEM) làmột thiết bị nghiên cứu vi cầu trúc vật răn, sử dụng chùm điện tử có năng lượng caochiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng và sử dụng các thấu kính từ để tạo ảnh với độphóng đại lớn (có thể tới hàng triệu lần), ảnh có thể tạo ra trên màn huỳnh quang,hay trên film quang học, hay ghi nhận bằng các máy chụp kỹ thuật số

2.4.4 Thử nghiệm tính hiệu quả giữ tinh dầuHiệu quả giữ tinh dau của hệ huyền phù nano chất béo rắn được đánh giáthông qua tỷ lệ thất thoát hương, hiệu quả bao giữ và hiệu quả lưu hương

Tinh dau là một hợp chất thơm dé bay hơi, nên để đánh giá được hiệu quả giữtinh dầu của hạt nano chất béo ran, ta cần tính toán được sự mất hương do bay hơitrong quá trình tạo thành SLN Lượng tinh dau thất thoát (do bay hoi) là hiệu củatong lượng tinh dầu ban đầu cho vào hệ va lượng tinh dầu thu được khi tiễn hànhchưng cất ngày dau tiên

2 TA GLH , Luong tinh dau bay hoi

Ty lé that thoat = Tong lwong tinh ban dau cho vao hé 22)2.2

Thuật ngữ “bao giữ” được định nghĩa là tỷ lệ giữa lượng tinh dầu được giữbên trong hạt chất béo rắn và lượng tinh dầu tong trong hệ Thực hiện qua trình lọclạnh dé xác định được lượng tinh dầu được giữ trong hệ hạt chất béo răn

Tính toán hiệu quả bao giữ tinh dầu [21] của hệ so với lượng tinh dau tongcộng có trong hệ (encapsulation efficiency - EE%) dựa trên công thức :

Hid 3 bao giữ = Lượng tinh dầu được bao trong hạt 100 23

eu dees ewe Lượng tinh dầu có trong hệ * (2.3)

Hiệu quả lưu hương (sau 7 ngày) được tinh theo ty lệ lượng tinh dầu thu đượcsau chưng cất của mẫu nano béo rắn và mẫu đối chứng

2.4.5 Khảo sát độ sa lắng của hệCác sản phẩm đồng nhất được đồ vào chai thủy tinh và do lắng sau một thờigian xác định Mức độ sa lang duoc tinh bang tỷ lệ cua chiều cao còn lại sau khilăng và chiêu cao ban đầu được đo băng phân trăm.

¬ Chiều cao còn lại sau khi lắng

Độ sa lắng (%) = Chiêu cao ban đầu x100 (2.4)

2.4.6 Đánh giá kha năng lưu hương tr n vải của hệ nano chất béo ran bằng kỹthuật SPME-GCMS

Phương pháp vi chiết pha rắn (SPME — Solid Phase Micro Extraction) [26-28]dựa trên cơ chế hap phụ của các chat hữu co cần phân tích từ pha long hoặc pha khílên sợi silica được phủ các chất hấp phụ thích hợp như polydimethylsiloxane(PDMS), PDMS/DVB (divinylbenzene), polyacrylate Các hợp chất hữu cơ bámtrên sợi silica sẽ được giải hap trực tiếp vào buông hóa hơi của thiết bị sắc ký khí vàphân tích định danh bằng khối pho

Soi chiết dùng trong kỹ thuật vi chiết pha rắn là một đoạn sợi silica biến tínhngăn và mỏng (dai 1 cm, đường kính ngoài 0,11 mm), được bao phủ bên ngoài bởimột lớp polymer Sợi chiết này khá ôn định ở nhiệt độ cao và có cau tao tương tựnhư phía bên trong của cột mao quản silica biến tính, cột thường sử dụng trongphương pháp sắc ký khí Sợi chiết được gan với một cần kim loại, tat cả được dattrong 1 ống kim loại để bảo vệ Dé thuận tiện khi sử dụng, toàn bộ hệ sợi chiết vàcác bộ phận phụ trợ được sắp xếp theo kiểu ống xylanh

42—¬ Tensioning spring

Sealing septum i

Septum piercing needs

Fiber attachment tubingFusect-silica fiber ~*

Hình 2.4: Dung cụ thực hiện kỹ thuật vi chiết pha rắn [27]Dé tiến hành quá trình chiết, mẫu ran chứa chất hữu cơ dễ bay hơi cần phântích được đặt trong lọ, đóng kín bang nút có septum Khi lay mẫu, ống kim loại bảovệ chứa sợi chiết SPME sẽ đâm xuyên qua septum, sau đó pittong sẽ đây sợi chiếtlộ ra khỏi ống kim loại bảo vệ Sợi chiết được năm trong khoảng không gian hơiphía trên mẫu (HS — headspace) Các chất cần phân tích được chiết từ mẫu vào phatĩnh của sợi chiết Sau một thời gian hấp phụ được cài đặt, sợi chiết được kéo vàotrong lòng ống bảo vệ, rồi rút ra khỏi lọ đựng mẫu au đó ống bảo vệ chứa sợichiết được đưa vào bộ phận bơm mẫu của máy sắc ký khí, pittong lại đây sợi chiếtra khỏi ống bảo vệ Lúc này, sợi chiết tiếp xúcvới môi trường nhiệt độ cao trong bộphận bơm mẫu của máy GC, các chất phân tích đã làm giàu được giải hấp nhiệt vàchuyển vào cột sắc ký khí

Thí nghiệm và các thiết bị đo được thực hiện tại viện công nghệ sinh học vàmôi trường, Đại học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh trên hệ thống SPME-GC/MS ( 6890N/ 5973N ) của hang Agilent

2.5 TIEN TRINH THUC HIEN2.5.1 Đánh giá tính chất nguyên liệu2.5.1.1 Tỉnh dâu

Tinh dầu sử dụng trong nghiên cứu là sản phẩm thương mại Các thông số cơban của tinh dầu được đánh giá dựa theo các phương pháp đã trình bay trong mục2.4, bao gồm: tỷ trong, ch số khúc xạ, góc quay cực, độ nhớt của tinh dau

2.5.1.2 Vải

Vải được cung cấp bởi Doanh nghiệp tư nhân thương mại Thái Thiên ơn (địach : 306 Lô C, Cư Xá Thanh Da, P 27, Q Bình Thạnh, Tp Hồ Chí Minh) gồm 3dang: Vai cotton, vai Polyester và vai Kate.

Các thông số cơ bản của vai được đánh giá gồm mật độ sợi và ty trọng, trong

đó số liệu mật độ sợi là do nhà cung cấp Cách xác định tỷ trọng của vải: cắt vải

thành các mảnh nhỏ có kích thước 10x10 em, sau đó tiễn hành cân khối lượng Laykết quả thu được chia cho diện tích sẽ được tỷ trọng của vải

2.5.2 Hệ nano béo rắn bao giữ hương cam2.5.2.1 Điều chế:

ơ đồ qui trình tổng hợp hệ hạt nano chất béo răn:

Emulgade SE-PF

A Á

„ ty 2 theKhuấy trộ

CC Tin ain > Khuấy từ 1 phút

A 4

ty > the (+5-10°C)

10 phut8000 vòng/phútMay SY

Tween 80

va nuớc Đông hóa tôc độ cao

Hệ hạt nanochat béo ran

Hinh 2.6: Quy trinh diéu ché hat béo ran mang huongKhi được gia nhiệt đến 70-75°C, chất béo ran nóng chảy thành dạng lỏng roicho tinh dầu vào, giữ hỗn hợp này ở 70-75°C và tiến hành khuấy trộn 1 phút băngmáy khuấy từ Cho pha dầu vào pha nước, pha nước có chứa Tween 80 và được gianhiệt lên 80-85°C Tiến hành đồng hóa bang máy đồng hóa tốc độ cao SY với tốcđộ 8000 vòng/phút trong 10 phút thu được hệ nhũ dau trong nước (O/W)

Sản phẩm sau khi hoàn thành tiến hành do L để đánh giá độ phân bố kíchthước hạt và được giữ ở nhiệt độ phòng tránh tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặttrời rồi tiến hành các phân tích tiếp theo

Theo qui trình hình 2.6 ở trên, tiễn hành tạo hệ SLN không chứa tinh dau(Blank-SLN), sử dụng loại chất béo ran là Emulgade SE-PF'TM và chất HDBMTween 80 Hệ SLN chứa tinh dầu cam (Cam- LN) cũng được chuẩn bị tương tu,thêm 2% tinh dầu vào pha dau ở giai đoạn đầu Thành phan chi tiết các mẫu đượctrình bày ở bảng sau:

Bảng 2.1: Thành phần của các mẫu SLN sử dụng chất béo ran và chất HDBM

PHA DẦU PHA NUỚC TổngMẫu | Chất béo rắn 9 gam Chat HDBM }

Thêm mư c cát vừa

(3 %) 6 gam (2%)

TH du 300g1 Emulgade SE-PF Tween S0

2 Emulgade + 6 gam Tween 80 Thêm ne c cat vừa

(2%) tinh dẫu cam du 300gHệ sản phẩm được giữ ở nhiệt độ phòng va trữ ở 45°C, không tiếp xúc trựctiếp với ánh sáng mặt trời và được đánh giá cảm quan, kiểm tra khả năng bao

hương, đo độ sa lăng, L để xác định kích thước, sự phân bố kích thước của các

hạt phân tán.2.5.2.2 Khảo sát độ bên của hệ béo ran giữ hươnga) Hiệu qua giữ hương cua hệ

Sau khi tạo hạt Cam-SLN cùng ngày tiễn hành chung cất lôi cuốn hơi nước déxác định lượng tinh dầu còn lại trong hệ, đã loại trừ phan tinh dau bay hoi trong quatrinh diéu ché hat SLN

Cách tién hành: Lay 50g sản phâm va 300g nước cất cho vào bình cầu có sẵnvài viên đá bọt Dé tăng t trọng của nước và han chế bọt tạo ra trong quá trìnhchung, cho vào bình cầu 2g muối NaCl Tiến hành chưng trong 3h, sau đó giảmnhiệt độ và đọc thé tích tinh dau trên ống tách tinh dau

Chuẩn bị “mẫu đối chứng” là mẫu có lượng tinh dầu tương đương với mẫuSLN (sau khi xác định lượng tinh dầu đã bay hơi trong quá trình điều chế) nhưng