Nghiên cứu chế tạo màng polymer kết hợp bã nấm linh chi Định hướng Ứng dụng trong mỹ phẩm Đồ Án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật hóa học

Trong khuôn khổ của khóa luận tốt nghiệp này tôi tập trung khảo sát các nội dung: Ảnh hưởng của nồng độ polymer sử dụng, nồng độ chiết xuất bã nấm linh chi, nồng độ chất hóa dẻo, nồng độ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC

GVHD: TS GIANG NGỌC HÀ SVTH: NGUYỄN HUỲNH KIM CƯƠNG

TP Hồ Chí Minh, tháng 8/2024

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG POLYMER KẾT HỢP

BÃ NẤM LINH CHI ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG

TRONG MỸ PHẨM

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG POLYMER KẾT HỢP BÃ NẤM LINH CHI ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÀNG POLYMER KẾT HỢP BÃ NẤM LINH CHI ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG

có khả năng phân hủy sinh học, thân thiện với môi trường, có hiệu quả trong việc chăm sóc da

Trong khóa luận này, màng polymer được tổng hợp từ Sodium Alginate (SA) kết hợp với chiết xuất từ bã nấm linh chi (NLC) có bổ sung các chất hóa dẻo như glycerol và sobitol Màng SA tạo thành được tiến hành khâu mạng với CaCl2 để tăng cường các tính chất của màng Sau quá trình khâu mạng các màng SA được đánh giá bằng phương pháp

lý – hóa bởi các phép đo như FTIR, UV–Vis, khả năng truyền quang, đo khả năng hút nước và độ tan, cơ tính, TGA, DSC Cuối cùng các mẫu màng SA được sử dụng để khảo sát các tính chất ứng dụng làm mặt nạ dưỡng da như: Độ pH, khả năng kháng oxy hóa

và khả năng cấp ẩm cho da Bên cạnh việc khảo sát các tính chất của màng SA, chiết xuất bã NLC sau khi được chiết xuất bằng phương pháp chiết có sự hỗ trợ của sóng siêu

âm cũng được mang đi khảo sát các tính chất như FTIR, DLS, UV–Vis , khả năng kháng oxy hóa và khả năng kháng khuẩn

Khi nồng độ SA độ bền kéo màng tăng lần lượt 2,04 ± 0,27 MPa (2%); 4,09 ± 0,72 MPa (3%) và 5,80 ± 0,45 MPa (4%) và độ giãn dài của màng giảm Sự có mặt của chất hóa dẻo làm cho màng dẻo và mềm hơn nhưng làm màng có cơ tính thấp Nồng độ chất hóa dẻo sử dụng làm độ bền kéo giảm và độ giãn dài tăng khi hàm lượng chất hóa dẻo tăng nhưng sẽ giảm dần khi nồng độ hóa dẻo tăng quá cao Sự có mặt của chiết xuất bã NLC làm độ bền kéo của màng giảm nhưng không đáng kể và độ giãn dài của màng tăng từ 44,02 ± 4,70% lên 84,56 ± 5,87% Điều này cũng lặp lại tương tự so với các màng có thêm chất hóa dẻo vào

Kết quả đo độ hút nước và độ tan cho thấy màng SA và màng SA/NLC có khả năng hấp thụ nước thấp lần lượt là 179,75 ± 15,65% và 175,48 ± 6,47% và gần như hai màng này

không tan trong nước (kết quả độ tan dưới 1%) Sự có mặt của chất hóa dẻo làm màng

có độ hút nước cao và tan nhiều hơn nhưng sự có mặt của chiết xuất bã NLC đã làm giảm độ tan của màng

Kết quả khảo sát TGA khi có bổ sung chiết xuất bã NLC làm chậm quá trình phân hủy nhiệt, cải thiện độ ổn định nhiệt của màng Nhưng sự có mặt chất hóa dẻo làm giảm nhiệt độ phân hủy của màng, mất trọng lượng phân tử nhanh hơn so với màng SA và SA/NLC Kết quả khảo sát DSC cũng cho thấy các mẫu màng có thêm chiết xuất từ bã NLC vào làm xuất hiện một đỉnh thu nhiệt trong khoảng 150 – 161 °C

Về tính chất của màng ứng dụng làm mặt nạ dưỡng da, Sự có mặt của chiết xuất bã NLC giúp độ pH màng trở nên thân thiện hơn với da nhờ vào việc tạo ra môi trường có pH gần hơn với pH da tự nhiên (giảm từ 6,83 xuống còn 6,45) Màng SA có thêm chiết xuất

bã NLC cũng khiến màng có khả năng kháng oxy hóa Ngoài ra khả năng cấp ẩm cho

da của màng cũng tăng khi có sự có mặt của chiết xuất bã NLC Cụ thể, khả năng cấp

ẩm cho da khi đắp10 phút độ ẩm tăng từ 102,72 ± 4,86% (màng SA) lên 105,08 ± 6,81% (màng SA/NLC)

Đề tài này cung cấp thông tin về khả năng sử dụng chiết xuất nấm linh chi đã qua sử dụng trong việc chế tạo màng polymer, góp phần nâng cao giá trị kinh tế từ các nguồn nguyên liệu nấm linh chi đã qua sử dụng, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường từ rác thải mỹ phẩm truyền thống

LỜI CẢM ƠN

Trước hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các quý thầy cô trong Bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh Các quý thầy cô là những người đã tận tình giảng dạy và tạo điều kiện tốt nhất cho em trong suốt 4 năm qua Những kiến thức và

kỹ năng mà em nhận được từ sự tận tụy, tâm huyết của các thầy cô đã giúp em có thể vận dụng nó thật tốt và thực hiện bài Luận văn tốt nghiệp của chính mình

Đặc biệt, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến cho người thầy, người giảng viên hướng dẫn của em trong khóa luận tốt nghiệp này TS Giang Ngọc Hà Cảm ơn thầy vì

đã tạo điều kiện thuận lợi, tận tình chỉ dạy, hỗ trợ em về các vấn đề liên quan đến luận văn tốt nghiệp, cũng như cung cấp những kiến thức chuyên sâu về đề tài nghiên cứu Cảm ơn thầy vì đã luôn nhẫn nại, chịu khó, lắng nghe chúng em và cùng chúng em vượt qua những khó khăn gặp phải trong quá trình hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này Những kiến thức và kỹ năng mà em nhận được từ thầy sẽ là hành trang quý báu giúp em vững bước trên con đường sự nghiệp tương lai

Và một người đặc biệt không kém, em xin cảm ơn cô Trương Thị Mỹ Dung, quản lí phòng thí nghiệm của Trung tâm Thí nghiệm Thực hành – Trường Đại học Công Thương Thành phố Hồ Chí Minh Sự hỗ trợ nhiệt tình và tận tâm của cô trong việc cho mượn và hướng dẫn sử dụng các dụng cụ, thiết bị thí nghiệm đã giúp em thực hiện nghiên cứu một cách thuận lợi và hiệu quả.Cảm ơn cô vì đã luôn quan tâm, chăm sóc chúng em và giải quyết những rắc rối mà chúng em gây ra trong quá trình nghiên cứu Cho chúng em cảm giác vô cùng gần gũimặc dù mình không phải là sinh viên của trường

Cuối cùng, cảm ơn gia đình vì đã luôn ở bên động viên và cỗ vũ con 4 năm qua, tạo cho con điều kiện học tập thật tốt, không phải lo lắng hay bận tâm điều gì Cảm ơn những người bạn đã cùng tôi đồng hành từ những ngày đầu bước chân vào đại học, cảm ơn vì chúng ta đã luôn nỗ lực, cố gắng và động viên nhau không được từ bỏ trước khó khăn

Do thời gian nghiên cứu có hạn cũng như kiến thức và kinh nghiệm của bản thân còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình nghiên cứu Vì vậy,

em hy vọng sẽ nhận được những góp ý từ quý thầy cô để khóa luận được hoàn thiện hơn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên Nguyễn Huỳnh Kim Cương, sinh viên khóa K20 chuyên ngành Hóa Polymer thuộc ngành Công nghệ Kỹ thuật Hóa học, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố

Hồ Chí Minh Tôi xin cam đoan khóa luận tốt nghiệp là thành quả từ sự nghiên cứu của chính bản thân tôi, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của Tiến sĩ Giang Ngọc Hà Những kết quả nghiên cứu trong luận văn này đều do tôi nghiêm túc thực hiện một cách trung

thực và không trùng lặp với các đề tài khác

Đồng thời, tôi xin khẳng định mọi số liệu và dữ liệu mà tôi sử dụng đều đáng tin cậy và được trích dẫn từ nguồn tài liệu tham khảo uy tín, được công bố rộng rãi Mọi trích dẫn trong bài nghiên cứu này đã được trình bày theo đúng quy định

Tôi xin cam đoan!

Người cam đoan

(Ký rõ họ tên)

Nguyễn Huỳnh Kim Cương

MỤC LỤC

TÓM TẮT KHÓA LUẬN i

LỜI CẢM ƠN iii

LỜI CAM ĐOAN iv

DANH MỤC BẢNG viii

DANH MỤC HÌNH ix

DANH MỤC VIẾT TẮT xii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 4

1.1 Tổng quan về màng polymer phân hủy sinh học 4

1.1.1 Tình hình nghiên cứu về màng polymer phân hủy sinh học 4

1.1.2 Tính chất của màng polymer phân hủy sinh học 4

1.1.3 Các polymer cho màng nhựa phân hủy sinh học 4

1.1.4 Ứng dụng của màng polymer phân hủy sinh học 8

1.2 Tổng quan về Sodium Alginate và ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩm 9

1.2.1 Tổng quan về Sodium Alginate 9

1.2.2 Ứng dụng của Sodium Alginate trong công nghiệp mỹ phẩm 13

1.3 Tổng quan về nấm linh chi 13

1.3.1 Mô tả nấm linh chi 13

1.3.2 Thành phần trong nấm linh chi 14

1.3.3 Công dụng của nấm linh chi 15

1.3.4 Tiềm năng ứng dụng của nấm linh chi trong mỹ phẩm 15

1.4 Các kỹ thuật chiết xuất thành phần hoạt tính sinh học từ bã nấm linh chi 16

1.4.1 Kỹ thuật chiết xuất truyền thống 16

1.4.2 Kỹ thuật chiết hồi lưu và Soxhlet 17

1.4.3 Kỹ thuật chiết xuất hiện đại 17

1.5 Chất khâu mạng 19

1.6 Chất hóa dẻo 20

1.6.1 Glycerol 21

1.6.2 Sorbitol 22

CHƯƠNG 2 : THỰC NGHIỆM 24

2.1 Nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ và thiết bị 24

2.1.1 Nguyên liệu và hóa chất 24

2.1.2 Dụng cụ và thiết bị sử dụng 24

2.2 Phương pháp thực nghiệm và nội dung nghiên cứu 26

2.2.1 Xử lí và tạo dịch chiếc từ bã nấm linh chi 26

2.2.2 Chế tạo màng polymer đi từ Sodium Alginate kết hợp chiếc xuất bã nấm linh chi 30

2.2.3 Các phương pháp phân tích 32

2.2.4 Các phương pháp khảo sát tính chất màng 36

2.2.5 Các phương pháp đo tính chất của màng ứng dụng cho mặt nạ dưỡng da 39 CHƯƠNG 3 : KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 43

3.1 Chiết xuất từ bã nấm linh chi 43

3.1.1 Kết quả phân tích FTIR của chiết xuất bã nấm linh chi 43

3.1.2 Kết quả DLS 44

3.1.3 Kết quả đo UV–Vis của chiết xuất bã nấm linh chi 46

3.1.4 Khả năng kháng oxy hóa của chiết xuất bã nấm linh chi 47

3.1.5 Khả năng kháng khuẩn của nấm linh chi 50

3.2 Chế tạo màng polymer từ Sodium Alginate kết hợp chiết xuất bã nấm linh chi52

3.2.1 Kết quả đo cơ tính 52

3.2.2 Kết quả phân tích FTIR 58

3.2.3 Kết quả đo UV–vis 59

3.2.4 Kết quả đo truyền quang của màng 60

3.2.5 Kết quả đo độ hút nước và độ tan 62

3.2.6 Kết quả phân tích TGA 63

3.2.7 Kết quả đo DSC 65

3.3 Tính chất của màng ứng dụng làm mặt nạ dưỡng da 66

3.3.1 Độ pH 66

3.3.2 Khả năng kháng oxy hóa 66

3.3.3 Khả năng cấp ẩm cho da 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 72

Kết luận 72

Kiến nghị 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

PHỤ LỤC 80

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Hóa chất sử dụng 24

Bảng 2.2 Thiết bị sử dụng 25

Bảng 2.3 Thành phần nguyên liệu chế tạo các màng SA 32

Bảng 3.1 Kết quả DLS khảo sát nồng độ chiết xuất bã NLC 45

Bảng 3.2 Số liệu khả năng kháng oxy hóa của chiết xuất bã NLC 47

Bảng 3.3 Kết quả đo kháng khuẩn chiết xuất bã NLC với các nồng độ khác nhau 51

Bảng 3.4 Kết quả đo độ bền kéo và độ giãn dài của các màng SA ở các nồng độ khác nhau 2%, 3% và 4% 52

Bảng 3.5 Kết quả đo độ bền kéo và độ giãn dài của màng SA khi khâu mạng với CaCl2 ở các thời gian 5 phút, 15 phút và 30 phút 53

Bảng 3.6 Kết quả đo độ bền kéo và độ giãn dài của màng SA khi cho thêm chất hóa dẻo glycerol với các nồng độ khác nhau 1%, 2%, 3% 55

Bảng 3.7 Kết quả đo độ bền kéo và độ giãn dài của màng SA khi cho thêm chất hóa dẻo glycerol và sorbitol, thời gian khâu mạng với CaCl2 trong 2 phút 56

Bảng 3.8 Kết quả đo độ bền kéo và độ giãn dài màng SA khi cho chiết xuất từ bã NLC vào, thời gian khâu mạng với CaCl2 trong 2 phút 57

Bảng 3.9 Kết quả phân tích DSC của các mẫu màng SA 65

Bảng 3.10 Kết quả đo pH của các mẫu màng SA 66

Bảng 3.11 Số liệu khả năng kháng oxy hóa của chiết xuất bã NLC giải phóng từ các màng SA với các công thức khác nhau 67

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu trúc hóa học của (A) Cellulose và các dẫn xuất của nó; (B) Chitin và

Chitosan; (C) Carrageenan; (D) Sodium Alginate [3] 6

Hình 1.2 Cấu trúc của khối SA (Guluronic (GG) và Mannuronic (MM)) [13] 10

Hình 1.3 Thành phần hoạt tính sinh học chính trong nấm linh chi bao gồm Polysaccharides và Triterpenoids [25] 14

Hình 1.4 Các ứng dụng của nấm linh chi [29] 15

Hình 1.5 Sơ đồ mô hình của thiết bị chiết có sự hỗ trợ của vi sóng [34] 18

Hình 1.6 Sơ đồ mô hình của thiết bị chiết chất lỏng siêu tới hạn [34] 18

Hình 1.7 Sơ đồ mô hình của thiết bị chiết có sự hỗ trợ của sóng siêu âm [34] 19

Hình 1.8 Sự hình thành cấu trúc hộp trứng từ sự tương tác của SA với các ion Ca2+ [40] 20

Hình 1.9 Cấu trúc phân tử glycerol 21

Hình 1.10 Cấu trúc phân tử sorbitol 22

Hình 2.1 Sơ đồ khối quy trình chiết xuất dịch chiết từ bã nấm linh chi 26

Hình 2.2 Bã nấm linh chi trước khi nghiền bi 27

Hình 2.3 Quá trình nghiền bi 27

Hình 2.4 Bã nấm sau khi nghiền bi 28

Hình 2.5 Dung dịch bã nấm sau khi đánh đồng hóa siêu âm 28

Hình 2.6 Quá trình lọc chân không 29

Hình 2.7 Giấy lọc chân không sử dụng 29

Hình 2.8 Sơ đồ khối quy trình chế tạo màng 30

Hình 2.9 Màng SA khâu mạng trong CaCl2 31

Hình 2.10 Mẫu FTIR sau khi ép 33

Hình 2.11 Hình ảnh máy đo cơ tính 36Hình 2.12 Màng SA trước và sau khi ngâm 38Hình 2.13 Hình ảnh đo độ pH 40Hình 2.14 Hình ảnh đo độ ẩm da heo 42Hình 3.1 Kết quả FTIR của chiết xuất từ bã NLC 43Hình 3.2 Chiết xuất từ bã NLC theo các nồng độ khác nhau (2%; 1% và 0,5%) 44Hình 3.3 Kết quả DLS khảo sát nồng độ chiết xuất bã NLC 45Hình 3.4 Phổ UV–Vis của chiết xuất bã NLC 46Hình 3.5 Đường tuyến tính giữa thể tích mẫu và phần trăm hoạt tính kháng oxy hóa của chiết xuất bã NLC nồng độ 0,5% 48Hình 3.6 Đường tuyến tính giữa thể tích mẫu và phần trăm hoạt tính kháng oxy hóa của chiết xuất bã NLC nồng độ 1% 48Hình 3.7 Đường tuyến tính giữa thể tích mẫu và phần trăm hoạt tính kháng oxy hóa của chiết xuất bã NLC nồng độ 2% 49Hình 3.8 Lượng thể tích cần hút ở các mẫu NLC 0,5%; 1% và 2% để đạt được giá trị

IC50 49

Hình 3.9 Kết quả đo độ bền kéo và độ giãn dài của các màng SA ở các nồng độ khác nhau 2%, 3% và 4% 52Hình 3.10 Kết quả đo độ bền kéo và độ giãn dài của màng SA khi khâu mạng với CaCl2

ở các thời gian 5 phút, 15 phút và 30 phút 53Hình 3.11 Kết quả đo độ bền kéo và độ giãn dài của màng SA khi cho thêm chất hóa dẻo glycerol với các nồng độ khác nhau 1%, 2%, 3% 55Hình 3.12 Kết quả đo độ bền kéo và độ giãn dài của màng SA khi cho thêm chất hóa dẻo glycerol và sorbitol, thời gian khâu mạng với CaCl2 trong 2 phút 56

Hình 3.13 Kết quả đo độ bền kéo và độ giãn dài màng SA khi cho chiết xuất từ bã NLC vào, thời gian khâu mạng với CaCl2 trong 2 phút 57

Hình 3.14 Kết quả FTIR của các màng SA với các công thức khác nhau 58Hình 3.15 Phổ UV–Vis của chiết xuất bã NLC và chiết xuất bã NLC sau khi giải phóng

từ các màng SA 59Hình 3.16 Hình ảnh các màng SA với các công thức khác nhau 60Hình 3.17 (a) Kết quả độ truyền quang của các màng SA và (b) giá trị truyền quang*độ dày của màng với các công thức khác nhau không có khâu mạng với CaCl2 60

Hình 3.18 (a) Kết quả độ truyền quang của các màng SA và (b) giá trị truyền quang*độ dày của màng với các công thức khác nhau có khâu mạng với CaCl2 61

Hình 3.19 Kết quả đo độ hút nước (a) và độ tan (b) của các mẫu màng SA 62Hình 3.20 Kết quả TGA của các màng SA 64Hình 3.21 Giản đồ DSC của các mẫu màng SA 65Hình 3.22 Đường tuyến tính giữa thể tích mẫu và phần trăm hoạt tính kháng oxy hóa của chiết xuất bã NLC nồng độ 1% giải phóng từ màng SA/NLC 67Hình 3.23 Đường tuyến tính giữa thể tích mẫu và phần trăm hoạt tính kháng oxy hóa của chiết xuất bã NLC nồng độ 1% giải phóng từ màng SA/NLC/G2 68Hình 3.24 Đường tuyến tính giữa thể tích mẫu và phần trăm hoạt tính kháng oxy hóa của chiết xuất bã NLC nồng độ 1% giải phóng từ màng SA/NLC/S2 68Hình 3.25 Lượng thể tích cần hút ở các mẫu chiết xuất bã NLC giải phóng từ các màng SA/NLC, SA/NLC/G2 và SA/NLC/S2 để đạt được giá trị IC50 69Hình 3.26 Kết quả độ ẩm của da (a) sau khi đắp các màng SA 10 phút và (b) để yên 10 phút sau khi đắp 70

DANH MỤC VIẾT TẮT

Từ viết tắt Thuật ngữ đầy đủ Ý nghĩa

DLS Dynamic Light Scattering Tán xạ ánh sáng động

DPPH 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl Hóa chất DPPH

DSC Differential Scanning Calorimetry Nhiệt lượng quét vi sai

FTIR Fourier Transform Infrared Spectroscopy Phổ hồng ngoại biến đổi Fourier

IC 50 Inhibitory Concentration 50% Hàm lượng mẫu mà tại đó bắt 50%

gốc tự do

SA/G1 Sodium Alginate/Glycerol (1%) Sodium Alginate sử dụng hóa dẻo

Sodium Alginate kết hợp chiết xuất

bã nấm linh chi sử dụng hóa dẻo

Sorbitol (2%)

SA/S2 Sodium Alginate/Sorbitol (2%) Sodium Alginate sử dụng hóa dẻo

Sorbitol (2%) TGA Thermogravimetric Analysis Phân tích nhiệt trọng lượng UV–Vis Ultraviolet – Visible Spectroscopy Phổ tử ngoại khả kiến

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, tỷ lệ sinh và tỷ lệ tử giảm đã dẫn đến một hiện trạng là dân

số già ngày càng tăng Khi tuổi tác tăng theo thời gian sẽ dẫn đến tình trạng lão hóa da,

da sẽ xuất hiện các nếp nhăn, đồi mồi, da khô, da không đều màu và thậm chí cả tình trạng tóc ngày càng yếu đi Để phục hồi làn da và ngăn ngừa quá trình lão hóa diễn ra người ta tìm đến các giải pháp làm đẹp từ mỹ phẩm từ đó thúc đẩy sự phát triển của thị trường mỹ phẩm trên toàn thế giới Trong đó mặt nạ làm đẹp được coi là phương tiện hữu ích để hoàn thiện các liệu trình chăm sóc da thông thường và là sự thay thế tuyệt vời cho các trung tâm làm đẹp chuyên nghiệp đắt tiền Người tiêu dùng có thể thực hiện các thao tác làm đẹp với mặt nạ tại nhà và tiết kiệm được nhiều thời gian Tuy các loại mặt nạ này được làm bằng vải không dệt nhưng chúng không chứa các thành phần tự nhiên như bông hoặc sợi do chi phí sản xuất và vận chuyển cao Thay vào đó, chúng được làm bằng vải hóa học nhân tạo không thể phân hủy sinh học Điều này dẫn đến một lượng lớn rác thải thải ra môi trường ngày một nhiều làm cho tình trạng ô nhiễm môi trường tăng đến mức báo động Theo thống kê năm 2020 ngành mỹ phẩm thải ra hơn 120 tỷ đơn vị rác thải nhựa mỗi năm, trong đó mặt nạ dưỡng da chiếm 42% thị trường làm đẹp toàn cầu vẫn chưa thể phân hủy Đây đang là vấn đề nhức nhối trên toàn thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng.Các nhà nghiên cứu đã đưa ra nhiều ý tưởng nhằm giảm thiểu việc tạo ra chất thải nhựa không phân hủy sinh học và nhận thấy rằng việc tái sử dụng dễ hơn phân hủy chúng, trong khi sử dụng nhựa sinh học là giải pháp tối ưu để giải quyết vấn đề rác thải nhựa

Nhựa sinh học được phát triển để ứng dụng trong các ngành công nghiệp như bao bì thực phẩm, xây dựng, dệt may, sản phẩm tiêu dùng, vận tải… Hiện nay các mặt nạ dưỡng da được chế tạo từ polymer phân hủy sinh học dựa trên nguồn nguyên liệu Polysaccharides là chủ yếu Và điển hình cho nhóm vật liệu này là Sodium Alginate (SA) Với các đặc tính tương thích sinh học, khả năng tạo gel, giữ ẩm tốt… mà SA là lựa chọn hoàn hảo cho mục đích chế tạo màng polymer thân thiện môi trường, an toàn cho con người Cùng với các thành phần hữu cơ thay thế cho mặt nạ không phân hủy sinh học Trong nghiên cứu này cũng khảo sát thêm việc kết hợp thêm chiết xuất từ bã nấm linh chi vào sẽ mang lại hiệu quả tích cực như thế nào

Nấm linh chi được biết đến là một loại nấm cổ truyền, thu hút sự chú ý như một tác nhân chữa bệnh có giá trị vì có nhiều tác dụng chống ung thư, chống oxy hóa, chống viêm Trên thị trường giá bán cho 1kg nấm linh chi là từ 700.000 – 4.000.000 VNĐ Sau khi loại nấm này được sử dụng cho các mục đích thương mại, bã nấm linh chi sẽ được mang

đi làm phân bón, thức ăn cho trâu bò Thay vì như vậy, nghiên cứu này mong muốn có thể tận dụng lại nguồn bã nấm linh chi đã qua sử dụng với mục đích thương mại hơn là làm thành phần hoạt tính sinh học cho màng polymer có thể ứng dụng làm mặt nạ dưỡng

da Việc tận dụng này không chỉ giúp giảm thiểu chi phí nguyên liệu mà còn góp phần giảm lượng chất thải nông nghiệp, tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và mở ra cơ hội phát triển các sản phẩm mỹ phẩm có giá trị cao trên thị trường Nhờ đó, góp phần bảo

vệ môi trường, tạo ra lợi ích bền vững cho cả doanh nghiệp và cộng đồng

Trong nghiên cứu này các nguyên liệu được sử dụng để tổng hợp màng polymer bao gồm:Sodium Alginate (SA); Bã nấm linh chi (NLC); Chất khâu mạng Calcium Chloride (CaCl2); Chất hóa dẻo: Glycerol (G), Sorbitol (S)

Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng quy trình chế tạo màng polymer (đi từ Sodium Alginate) kết hợp chiết xuất

bã nấm linh chi định hướng ứng dụng trong sản phẩm mặt nạ dưỡng da

Nghiên cứu khảo sát các yếu tố trong quá trình chế tạo màng polymer (nồng độ chiết xuất, nồng độ polymer, nồng độ chất hóa dẻo, chất khâu mạng) ảnh hưởng đến tính chất của màng

Khảo sát khả năng kháng oxi hóa của chiết xuất bã nấm linh chi và màng tạo thành

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Màng polymer được chế tạo từ Sodium Alginate kết hợp chiếc xuất bã nấm linh chi Trong khuôn khổ của khóa luận tốt nghiệp này tôi tập trung khảo sát các nội dung: Ảnh hưởng của nồng độ polymer sử dụng, nồng độ chiết xuất bã nấm linh chi, nồng độ chất hóa dẻo, nồng độ chất khâu mạng và thời gian khâu mạng đến tính chất của màng

Phương pháp nghiên cứu

Giai đoạn 1: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết, xây dựng quy trình tổng hợp và tổng hợp màng polymer

Giai đoạn 2: Khảo sát và phân tích tính chất của chiết xuất bã nấm linh chi với máy đồng hóa siêu âm

Giai đoạn 3: Tổng hợp màng polymer kết hợp chiết xuất bã nấm linh chi Sau đó khảo sát và phân tích các tính chất màng theo nồng độ polymer, nồng độ của dịch nấm, nồng

độ và thời gian khâu mạng

Giai đoạn 4: Tổng hợp màng polymer kết hợp chiết xuất bã nấm linh chi với chất hóa dẻo Khảo sát và phân tích các tính chất màng theo nồng độ chất hóa dẻo

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: Đề tài cung cấp thông tin về khả năng sử dụng chiết xuất nấm linh

chi đã qua sử dụng trong việc chế tạo màng polymer Xác định các thông số tính chất của màng polymer tạo thành từ đó bổ sung thêm nguồn tài liệu, mở ra một nhánh nghiên

cứu mới hơn về màng polymer phân hủy sinh học ứng dụng được cho lĩnh vực mỹ phẩm

Ý nghĩa thực tiễn: Nghiên cứu chế tạo được màng polymer kết hợp với bã nấm linh chi

định hướng ứng dụng trong mỹ phẩm Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng góp phần nâng cao giá trị kinh tế từ các nguồn nguyên liệu nấm linh chi đã qua sử dụng

Cấu trúc luận văn

Cấu trúc khóa luận gồm 3 chương:

Chương 1: Tổng quan

Chương 2: Thực nghiệm và phương pháp nghiên cứu

Chương 3: Kết quả và thảo luận

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về màng polymer phân hủy sinh học

1.1.1 Tình hình nghiên cứu về màng polymer phân hủy sinh học

Trong những thập kỷ qua, việc sử dụng rộng rãi các polymer có nguồn gốc từ dầu có các đặc tính cơ học, nhiệt và rào cản tốt cũng như chi phí thấp đã dẫn đến những vấn đề đáng kể về sản xuất và tích tụ chất thải Mối lo ngại ngày càng tăng về việc giảm chất thải từ bao bì nhựa đã khuyến khích cả giới học thuật và ngành công nghiệp tham gia vào nghiên cứu tập trung vào các polymer đến từ tài nguyên thiên nhiên, có thể phân hủy sinh học hoặc có thể phân hủy Polymer dựa trên sinh học là những polymer thu được từ tài nguyên thiên nhiên, trong khi polymer phân hủy sinh học là những polymer

có thể phân hủy thành nước và carbon dioxide trong điều kiện môi trường bình thường thông qua hoạt động của vi sinh vật, cung cấp phân trộn như một lựa chọn xử lý đơn giản và bền vững, và tất cả những thứ này có thể được coi là nhựa sinh học Ví dụ, trong trường hợp bao bì thực phẩm, polymer kết hợp các nguồn tái tạo và tính chất phân hủy sinh học được ưu tiên [1]

1.1.2 Tính chất của màng polymer phân hủy sinh học

Màng polymer phân hủy sinh học có những ưu điểm tuyệt vời dựa trên các polymer phân hủy sinh học, cụ thể như: Hấp thụ nước thấp, phát thải khí nhà kính thấp, sử dụng

ít tài nguyên dầu mỏ, độc tính thấp Chúng cũng có khả năng phân hủy hoàn toàn trong đất thông qua hoạt động của vi sinh vật (kỵ khí) hoặc bằng quá trình ủ phân (hiếu khí)

và chúng cung cấp một giải pháp thay thế khả thi cho các polymer không phân hủy sinh học truyền thống trong đó việc tái chế được thực hiện không thực tế hoặc không có tính kinh tế [2]

1.1.3 Các polymer cho màng nhựa phân hủy sinh học

Các polymer phân hủy sinh học thường được chia thành 2 nhóm chính là tự nhiên và tổng hợp dựa trên nguồn gốc của chúng

1.1.3.1 Polymer có nguồn gốc tự nhiên

Phần lớn các polymer có nguồn gốc tự nhiên được sử dụng để chế tạo màng là carbohydrate/polysaccharide và các dẫn xuất của chúng, có thể kể đến như: Cellulose

và các dẫn xuất của nó; Chitin và Chitosan; Carrageenan và Alginate [3]

Cellulose là một trong những polysaccharide phổ biến nhất có trong các nguồn tự nhiên như cây cối và thực vật Các đơn vị monome saccharide trong cellulose (xem Hình 1.1A) các đại phân tử được sắp xếp chủ yếu theo cách tuyến tính, dẫn đến cấu trúc sợi và tính chất cơ học cao của nó Polymer này được sử dụng làm vật liệu chế tạo màng ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như tách dầu-nước, cải thiện khả năng chống bám bẩn, hấp phụ kim loại nặng [3]

Chitosan là loại biopolymer phổ biến thứ hai (sau cellulose) trong tự nhiên có thể tìm thấy trong côn trùng, vỏ, động vật thân mềm, tôm, cua, nấm Nó cũng có thể được lấy

từ chitin (bộ xương ngoài của nhiều sinh vật sống, đặc biệt là côn trùng) bằng cách khử acetyl (xem Hình 1.1B) Các ví dụ về ứng dụng màng chitin và chitosan là màng trao đổi ion, xử lý nước thải, tách dầu-nước, loại bỏ thuốc nhuộm…[4]

Carrageenan là một polysaccharide tự nhiên có chứa nhóm sulfat Polyme này có thể được chiết xuất từ tảo đỏ, đặc biệt là từ Rhodophyceae Cấu trúc của carrageenan được thể hiện trên Hình 1.1C Một ví dụ ứng dụng của carrageenan là màng siêu kỵ dầu để loại bỏ thuốc nhuộm và kim loại nặng [5]

Các Polysaccharides và Biopolymers khác:

+ Tinh bột là một ví dụ khác về polysaccharide Đây là một trong những loại biopolymer dồi dào nhất trong tự nhiên và có thể được tìm thấy trong các sản phẩm phổ biến như khoai tây, ngô và gạo Do cấu trúc phân nhánh, dẫn đến tính chất cơ học kém, tinh bột khó có thể được sử dụng làm vật liệu chính sản xuất màng xử lý nước thải [6] + Sodium Alginate (SA) là một polysaccharide tuyến tính anion hòa tan trong nước

tự nhiên bao gồm axit α-L-guluronic và axit β-D-mannuronic (xem Hình 1.1D), thường thu được từ rong biển nâu (Phaeophyceae) Các màng chứa Alginate được báo cáo là được sử dụng để nhuộm và loại bỏ kim loại nặng [7]

+ Fibroin tơ tằm là một loại polymer sinh học tự nhiên khác, được chiết xuất từ kén côn trùng khi xử lý chúng bằng dung dịch kiềm nóng Protein này được thêm vào màng

để cải thiện khả năng hấp phụ các ion kim loại nặng của chúng [8]

Hình 1.1 Cấu trúc hóa học của (A) Cellulose và các dẫn xuất của nó; (B) Chitin và Chitosan;

(C) Carrageenan; (D) Sodium Alginate [3]

1.1.3.2 Polymer có nguồn gốc tổng hợp

Polymer tổng hợp từ các nguồn tái tạo: Gồm Axit Polylactic, Polybutylene Succinate

+ Axit Polylactic là một loại polyester nhiệt dẻo được sản xuất bằng cách trùng ngưng axit lactic hoặc trùng hợp mở vòng của diester-lactide vòng Axit Polylactic được sản xuất từ nguồn sinh học tái tạo, chẳng hạn như mía hoặc tinh bột bằng quá trình lên men

hiếu khí Đây là một trong những loại polymer phân hủy sinh học được nghiên cứu và sản xuất hàng loạt [3]

+ Polybutylene Succinate là một ví dụ khác (giống như Axit polylactic) về polyester phân hủy sinh học được sản xuất bằng cách trùng ngưng axit succinic và 1,4-butanediol Polymer này được báo cáo là được sử dụng để chế tạo màng cho quá trình thẩm thấu hơi

+ Polyethylene Glycol là một polyether tổng hợp có thể được sản xuất theo nhiều cách khác nhau: Từ ethylene oxide, ethylene glycol hoặc oligomer ethylene glycol.Polyethylene Glycol được biết đến rộng rãi là có độ nhạy với sự phân hủy oxy hóa Do

đó, vật liệu này rất quan trọng đối với sự phân hủy sinh học oxy hóa bởi các vi sinh vật khác nhau [10]

+ Polyvinyl Alcohol chủ yếu được sản xuất bằng cách thủy phân polyvinyl acetate Phản ứng thủy phân thường được tiến hành khi có mặt ethanol nhưng có thể dễ dàng thực hiện mà không cần ethanol Polyvinyl Alcohol đã được báo cáo là có thể sử dụng

để chế tạo màng cho các ứng dụng băng vết thương Ngoài ra, nó có thể phân huỷ sinh học khi có sự hiện diện của các vi sinh vật khác nhau trong quá trình trao đổi chất hai bước, bao gồm oxy hóa và thủy phân [11]

+ Polyurethane là một trong những loại polymer được sản xuất nhiều nhất trên thế giới Polyurethane tuyến tính về cơ bản được sản xuất trong phản ứng trùng ngưng giữa diisocyanate và diol với khả năng tạo ra urê polyurethane khi chất kéo dài chuỗi diamine được sử dụng ở bước tổng hợp thứ hai Các ứng dụng bao gồm màng phun, sửa chữa mô

và nhiều ứng dụng y sinh khác [3]

1.1.4 Ứng dụng của màng polymer phân hủy sinh học

1.1.4.1 Xử lí chất thải

Công nghệ màng đã được sử dụng rộng rãi để lọc nước, xử lý nước thải và khử muối trong nước biển do hiệu suất phân tách vượt trội, dễ vận hành và tiêu thụ năng lượng hợp lý Màng phân hủy sinh học là ứng cử viên sáng giá để xử lý nước thải nhờ tính ổn định tuyệt vời, độ bền cao, hiệu quả năng lượng, độ thấm cao và tính chọn lọc Tùy thuộc vào ngành công nghiệp thải ra nước thải và loại ô nhiễm, các loại màng khác nhau

có thể được sử dụng trong quá trình lọc Ví dụ, trong quá trình hấp thụ dầu (tách dầu/nước), các màng có đặc tính siêu thấm dầu/siêu kỵ nước dưới nước được ưa chuộng hơn Màng composite chứa các vật liệu ưa nước như Polyvinyl Alcohol, Chitosan đã được sử dụng rộng rãi để loại bỏ thuốc nhuộm khỏi nước thải công nghiệp [3]

1.1.4.2 Tách khí

Xem xét ảnh hưởng của cấu trúc polymer, thể tích tự do, mật độ đóng gói và độ linh động của chuỗi cũng sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả phân tách Để giải quyết thách thức này, các chất độn có khả năng phân hủy sinh học với độ chọn lọc mong muốn sẽ được đưa vào màng polymer (màng nền hỗn hợp) để sửa đổi cấu trúc polymer và cải thiện tính thấm khí thậm chí độ ổn định cơ học và nhiệt của màng [3]

1.1.4.3 Sự bay hơi

Màng phân hủy sinh học ngày càng được sử dụng nhiều trong các hệ thống bay hơi để cải thiện tính bền vững của quy trình Tuy nhiên, hiệu quả và hiệu suất của quá trình này phụ thuộc nhiều vào tính chọn lọc của màng và khả năng tách các thành phần cụ thể khỏi hỗn hợp chất lỏng Các màng có đặc tính phân cực và các nhóm thơm như Chitosan, Polyvinyl Alcohol, Agarose, Alginate thuận lợi cho quá trình khử nước hữu cơ do đặc tính ưa nước và độ chọn lọc nước cao Ngược lại, màng kỵ nước như poly-dimethyl siloxane polyurethane urê phù hợp hơn để loại bỏ các thành phần không phân cực khỏi dung dịch loãng [3]

1.1.4.4 Ứng dụng y sinh

Các màng lấy cảm hứng từ sinh học và phân hủy sinh học đang ngày càng thu hút được

sự chú ý vì các ứng dụng tiềm năng của chúng trong các lĩnh vực y sinh, bao gồm kỹ thuật mô (cấy ghép nha khoa, tái tạo xương, da nhân tạo, gan, dây thần kinh ), phân phối thuốc và chạy thận nhân tạo/lọc máu do độc tính thấp, tính dẫn xương, tính chất

kháng khuẩn, tính chất vật lý/cơ học, khả năng định dạng, tính linh hoạt với nhiều chức năng và khả năng khử trùng [3]

1.1.4.5 Bao bì thực phẩm

Đặc tính chống nước và hơi nước là yếu tố chính cho màng/màng được sử dụng trong các ứng dụng đóng gói thực phẩm Việc kết hợp nanocellulose vào màng polymer có thể cải thiện tính năng ngăn nước của màng phân hủy sinh học bằng cách tạo ra mạng lưới tinh thể nano ngăn chặn sự nở và hấp thụ nước [3]

1.1.4.6 Pin nhiên liệu

Trong pin nhiên liệu, màng có thể được sử dụng làm chất điện giải, được gọi là màng trao đổi proton Loại màng phổ biến nhất được sử dụng trong là Nafion, loại màng này

có chi phí sản xuất cao, tác động đến môi trường, khả năng trao đổi chéo nhiên liệu cao (rò rỉ metanol hoặc hydro) và độ dẫn ion thấp trong màng điện phân pin nhiên liệu Việc

sử dụng màng phân hủy sinh học có thể là giải pháp thay thế đầy hứa hẹn cho Nafion và màng sinh học dựa trên chitosan và alginate là những ứng cử viên sáng giá để giải quyết vấn đề này [3]

1.2 Tổng quan về Sodium Alginate và ứng dụng trong công nghiệp mỹ phẩm

1.2.1 Tổng quan về Sodium Alginate

1.2.1.1 Khái niệm

Sodium Alginate (SA) là một polysaccharide tự nhiên tương đối phong phú vì nó là thành phần cấu trúc của tảo nâu Nó chủ yếu được tạo ra từ Laminaria hyperborea, Laminaria Digitata, Laminaria japonica, Ascophyllum và Macrocystis pyrifera [12]

SA có những đặc tính cụ thể khác với các polymer tự nhiên khác Chủ yếu bao gồm hai

dư lượng axit uronic: axit β-D-mannuronic (khối M) và axit α-L-guluronic (khối G) Hai đơn vị axit này được liên kết bằng liên kết glycosid β-1,4 theo trình tự ba loại khối Loại thứ hai có thể là khối homo-polymer (-M-M-M- hoặc -G-G-G-) hoặc khối co-polymer (-M-M-M-) [12] (Hình 1.2) Điều quan trọng cần lưu ý là sự phân bố (đa phân tán) và chiều dài của các khối phụ thuộc vào loài và bộ phận của tảo mà axit alginic được chiết xuất

SA được đặc trưng bởi một số đặc tính như chi phí thấp, không độc hại, tương thích sinh học, khả năng phân hủy sinh học, khả năng hấp thụ chất lỏng, không gây miễn dịch, tính

sẵn có dồi dào trong tự nhiên và dễ tạo dẫn xuất hóa học Những đặc tính này làm cho alginate trở thành một trong những polymer sinh học được sử dụng phổ biến nhất trong nhiều lĩnh vực ứng dụng, chẳng hạn như chất làm đặc trong nhiều sản phẩm thực phẩm, công thức dược phẩm, kỹ thuật mô, nuôi cấy tế bào và chất in dệt [12]

Hình 1.2 Cấu trúc của khối SA (Guluronic (GG) và Mannuronic (MM)) [13]

1.2.1.2 Tính chất

Tính chất hóa lý của SA: SA là một polysaccharide hòa tan trong nước và không độc

hại Nó có dạng bột màu trắng hoặc vàng nhạt

+ Độ hòa tan: Axit alginic tinh khiết không tan trong nước Độ hòa tan của nó trong nước hay không phụ thuộc vào loại muối liên kết với nó Các muối natri, amoni và kali hòa tan hoàn toàn trong dung dịch nước, tạo ra dung dịch có độ nhớt cao Ngược lại, muối magiê và canxi không hòa tan SA hòa tan trong nước ở giá trị cường độ ion thấp

Sự hòa tan của polyanion trở nên chậm hơn khi độ mặn của môi trường tăng lên Khả năng hòa tan của SA trong nước bị ảnh hưởng bởi ba yếu tố là pH của dung môi, lực liên kết ion và sự tồn tại của các ion trong dung dịch [13]

+ Độ pH: pH của dung dịch và cường độ ion của dung môi đóng vai trò quan trọng trong độ hòa tan của SA Sự phân tách pha hoặc thậm chí sự hình thành hydrogel có thể xảy ra khi độ pH của dung dịch thấp hơn pKa của axit guluronic (pKa = 3,65) và axit mannuronic (pKa = 3,38) Tốc độ hòa tan của alginate giảm khi cường độ ion tăng [14] + SA có thể ổn định trong vài tháng và có thể được bảo quản ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng mặt trời Ở nhiệt độ thấp, SA có thể được lưu trữ trong vài năm mà trọng lượng phân tử của nó không giảm đáng kể Mặt khác, axit alginic khô có độ ổn định rất hạn chế ở nhiệt độ thông thường do sự phân hủy nội phân tử của nó [15]

+ Độ nhớt: Các dung dịch SA nói chung có độ nhớt cao do cấu dạng cồng kềnh của phân tử Độ nhớt của SA phụ thuộc lực liên kết ion của dung dịch Khi lực liên kết ion cao, phân tử có dạng ít chuỗi dài sẽ có độ nhớt thấp hơn Độ nhớt tương đối của dung dịch alginate có thể bị giảm nghiêm trọng trong một khoảng thời gian ngắn trong các điều kiện thuận lợi cho sự phân hủy [13]

+ Khả năng tạo gel:

SA ngày càng được sử dụng nhiều vì khả năng tạo gel và chính xác hơn là hydrogel

Có hai loại hydrogel là hydrogel hóa học và hydrogel vật lý Các nút của mạng là liên kết cộng hóa trị, trong trường hợp hydrogel hóa học Loại hydrogel này không thể đảo ngược do tính chất không thể đảo ngược của liên kết cộng hóa trị [16] Hydrogel vật lý được hình thành bởi sự liên kết hydro, liên kết ion và tương tác van der Waals Những tương tác vật lý này có năng lượng thấp, cho phép hydrogel có khả năng thuận nghịch [17]

SA có khả năng tạo thành hydrogel vật lý thông qua tương tác giữa các chuỗi [18] Khả năng tạo gel chắc chắn khi bổ sung các ion kim loại hóa trị hai và hóa trị ba như kim loại kiềm thổ hóa trị hai Ca2+, Sr2+ và Ba2+ hoặc các ion Fe3+ và Al3+ hóa trị ba Đây

là kết quả của sự tương tác ion và liên kết nội phân tử giữa các nhóm axit cacboxylic nằm trên mạch polymer và các cation có mặt Các vùng của monome Guluronate trong một phân tử SA có thể được liên kết với vùng tương tự trong phân tử khác bằng canxi hoặc các cation hóa trị hai khác Với sự có mặt của các ion canxi hóa trị hai, canxi được thay thế ion ở vị trí carboxylic Mạch SA thứ hai cũng có thể kết nối với ion canxi, tạo thành liên kết trong đó ion Ca2+ gắn hai mạch SA lại với nhau Kết quả là một chuỗi các sợi SA liên kết với canxi tạo thành gel rắn Các đặc tính của sự hình thành gel SA bị ảnh hưởng bởi trọng lượng phân tử, các ion hóa trị hai và cấu trúc hóa học [19]

+ Đặc tính sinh học của SA:

Thành phần SA có vai trò rất quan trọng đối với tính chất tương thích sinh học của

nó Trên thực tế, SA có hàm lượng M cao đã được báo cáo là có khả năng gây miễn dịch

và cảm ứng sản xuất cytokine mạnh hơn so với SA có hàm lượng G cao

Phản ứng sinh miễn dịch trong quá trình tiêm SA hoặc tại vị trí cấy ghép có thể là

do các tạp chất khác nhau còn lại trong SA qua quá trình chiết Tuy nhiên, các nghiên

cứu của Orive et al [20], Jangwook và Kuen Yong Lee [21] đã chỉ ra rằng việc tinh chế Alginate không gây ra phản ứng miễn dịch ở động vật

Hơn nữa, chất tự nhiên này còn có ưu điểm là có tác dụng cầm máu Sự trao đổi giữa các ion natri Na+ có trong dịch tiết vết thương và ion canxi Ca2+ sẽ tạo thành một loại gel ưa nước không bám dính lấp đầy vết thương và tạo ra một vi khí hậu thuận lợi cho việc chữa lành [22]

1.2.1.3 Ứng dụng

SA được đặc trưng bởi một số đặc tính như chi phí thấp, không độc hại, tương thích sinh học, khả năng phân hủy sinh học, khả năng hấp thụ chất lỏng, không gây miễn dịch, tính sẵn có dồi dào trong tự nhiên và dễ tạo dẫn xuất hóa học Những đặc tính này làm cho

SA trở thành một trong những polymer sinh học được sử dụng phổ biến nhất trong nhiều lĩnh vực như các ngành công nghiệp bao gồm thực phẩm, dược phẩm, mỹ phẩm, dệt may, y sinh, nông nghiệp và nhiều ngành khác…

Trong công nghiệp thực phẩm: SA được sử dụng như một chất làm đặc, tạo gel và ổn

định trong các sản phẩm như kem, chocolate, sốt mayonnaise, bánh ngọt, món tráng miệng, yến mạch

Trong công nghiệp:

+ Xử lí nước thải: Việc loại bỏ các phân tử thuốc nhuộm khỏi nước thải là một cơ chế phức tạp do tính trơ của chúng Các nhóm hydroxyl và carboxyl hoạt động của SA đã được nghiên cứu để loại bỏ các phân tử thuốc nhuộm khỏi nước thải [23]

+ Kỹ thuật mô: Gel SA có nhiều ứng dụng trong kỹ thuật mô vì nó có các đặc tính cần thiết để tạo thành một khung đỡ tốt cho kỹ thuật mô như chất không độc hại, trơ và không gây miễn dịch [13]

Trong công nghiệp mỹ phẩm: Nó được sử dụng như một chất làm đặc và tạo gel trong

các sản phẩm như kem dưỡng da, mặt nạ và dầu dưỡng

1.2.2 Ứng dụng của Sodium Alginate trong công nghiệp mỹ phẩm

Các đặc tính chống nhăn, làm trắng da, chống tia cực tím, chống viêm và chống dị ứng

là một số chức năng được báo cáo từ các sản phẩm tự nhiên có nguồn gốc từ tảo SA có nhiều đặc tính chữa lành bao gồm khả năng thúc đẩy quá trình lành vết thương, tác dụng chống viêm và khả năng chống oxy hóa Bên cạnh đó với khả năng hấp thụ nước nhanh chóng vốn có, SA có thể cung cấp độ ẩm rất cần thiết cho da, khiến chúng đặc biệt hữu ích trong các công thức mặt nạ dưỡng da

Tuy nhiên, SA có thể trải qua quá trình tạo phức với các ion kim loại hóa trị nhiều như dưới dạng canxi và kết tủa trong điều kiện pH giảm Do đó, các công thức mỹ phẩm sử dụng SA phải chứa nồng độ muối thấp, thích hợp chất đệm để duy trì độ pH trung tính

1.3 Tổng quan về nấm linh chi

1.3.1 Mô tả nấm linh chi

Nấm linh chi (Ganoderma lucidum) được biết đến là một loài nấm phổ biến ở các nước

Á Đông Ở Trung Quốc, Nhật Bản và một số nước châu Á, nấm linh chi dã được sử như một loại thảo dược với khả năng giúp tăng cường sức khỏe và kéo dài tuổi thọ của con người Đây là một loại nấm lớn thường có hình quạt hay hình bán nguyệt và màu sắc đỏ sẫm, nâu đỏ hoặc đen đỏ được phân bố rộng rãi ở các nước Á Đông và thường mọc trên các cây gỗ mục nát hoặc bị suy yếu và chết đi [24]

Loại nấm này thường được gọi là Reish ở Nhật Bản và Lingzhi ở Trung Quốc Ganoderma lucidum, một loài điển hình thuộc chi Ganoderma đã được coi là nguồn cung cấp các hợp chất hoạt tính sinh học tự nhiên truyền thống trong nhiều thế kỷ và đóng một vai trò rất quan trọng trong y học cổ truyền Trung Quốc

1.3.2 Thành phần trong nấm linh chi

Hình 1.3 Thành phần hoạt tính sinh học chính trong nấm linh chi bao gồm Polysaccharides

và Triterpenoids [25]

Có khoảng 400 hợp chất được phân lập từ nấm linh chi (NLC) Các hợp chất có hoạt tính sinh học chẳng hạn như triterpenoid, polysaccharides, protein, enzyme, vitamin, axit amin, flavonoid, steroid, ancaloit và khoáng chất [26] Ngoài ra, có nhiều loại protein trong NLC, bao gồm protein điều hòa miễn dịch của nấm (FIP), protein bất hoạt ribosome (RIP), lectin, glycoprotein và enzyme Trong số các protein này, hầu hết chúng đều đóng vai trò thiết yếu trong việc điều chỉnh cơ chế miễn dịch của cơ thể một cách trực tiếp hoặc gián tiếp [27]

Trong số các thành phần hoạt tính sinh học kể trên, polysaccharides và triterpenoid (Hình 1.3) của NLC được các nghiên cứu quan tâm chính vì có hàm lượng cao trong nấm, cấu trúc đa dạng và hoạt tính sinh học đáng kể Chúng được coi là những hợp chất

có hoạt tính sinh học cao nhất với nhiều lợi ích sức khỏe Cụ thể:

+ Triterpenoid của nấm linh chi (GLT), một chất chuyển hóa thứ cấp của NLC Là một dẫn xuất lanostane bị oxy hóa cao, chủ yếu bao gồm axit ganoderic (GA), axit lucidenic (LA), ganoderiol, ganodermantriol, lucialdehyd và lanostanoid [28] Đặc biệt,

GA đã thu hút được sự chú ý rộng rãi do hoạt tính chống khối u đáng kể của nó

+ Polysaccharides của nấm linh chi (GLP) là một phân tử đa carbohydrate bao gồm các chuỗi dài gồm ít nhất mười đơn vị monosaccharide được liên kết với nhau bằng liên kết glycosidic, α-D-glucan, β -D-glucan và phức hợp polysaccharide-protein là các

thành phần hoạt tính chính Sự khác biệt về cấu trúc chuỗi chính và chuỗi bên của

polysaccharid dẫn đến sự đa dạng tác dụng dược lý Cấu trúc chuỗi chính càng dài, sinh khối càng lớn, hoạt tính sinh học càng cao [28].

1.3.3 Công dụng của nấm linh chi

Hình 1.4 Các ứng dụng của nấm linh chi [29]

Nghiên cứu y học hiện đại đã chỉ ra rằng NLC chứa nhiều hợp chất có tác dụng chống ung thư, hạ đường huyết, bảo vệ gan và chống viêm (Hình 1.4) Vì vậy, NLC đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển dược phẩm, dinh dưỡng… Các nghiên cứu cũng cho thấy NLC có đặc tính chống oxy hóa mạnh chống hình thành hắc tố, chống lão hóa và phục hồi hàng rào bảo vệ da vì vậy mà nó có tiềm năng lớn như một thành phần mỹ phẩm

Hơn nữa, về hoạt động dược lý của protein liên quan đến mỹ phẩm, chẳng hạn như hoạt động chống oxy hóa, ức chế melanin, hoạt động kháng khuẩn và điều hòa các chất trung gian gây viêm, ức chế sự phát triển của melanin và thúc đẩy sự hấp thụ của da [27]

1.3.4 Tiềm năng ứng dụng của nấm linh chi trong mỹ phẩm

Mỹ phẩm là sản phẩm chăm sóc cá nhân được sử dụng để làm sạch và làm đẹp da Trong những năm này, mọi người có nhu cầu ngày càng tăng về mỹ phẩm thiên nhiên có thành phần tự nhiên vì chúng tốt cho sức khỏe, hữu cơ và thân thiện với môi trường hơn các loại mỹ phẩm khác Do đó, hàng chục loại thuốc thảo dược Trung Quốc được sử dụng trong các sản phẩm mỹ phẩm, bao gồm công dụng của chúng trong mỹ phẩm làm trắng,

kem chống nắng, chống lão hóa, mỹ phẩm dưỡng ẩm và mỹ phẩm dành cho tóc [30] Trong số các nguyên liệu thô thuốc thảo dược Trung Quốc được sử dụng, NLC đã nhận được sự chú ý rộng rãi nhờ các hoạt chất và tác dụng duy trì trên da

Ngoài việc được sử dụng làm nguyên liệu thực phẩm chức năng trong đời sống hàng ngày, NLC còn là một phần của một số loại mỹ phẩm như làm sáng da, được sản xuất chủ yếu ở Trung Quốc, Hàn Quốc, Mỹ và một số nước châu Á và châu Âu khác Enzyme Tyrosinase là enzyme chủ chốt trong việc hình thành melanin và NLC đã cho thấy hoạt động ức chế tyrosinase [26] Do đó, nhiều mỹ phẩm mặt nạ trên thị trường có chứa chiết xuất NLC giúp làm trắng da [31]

Bên cạnh các polysaccharides và triterpenes của nấm linh chi, nhiều loại protein đã được tìm thấy trong NLC Với nghiên cứu chuyên sâu về các protein này, các chức năng dược

lý khác nhau của NLC đã trở nên quan trọng trong việc khám phá và phát triển các sản phẩm mới [27]

Một số học giả đã nghiên cứu ứng dụng và hiệu quả của chiết xuất NLC trong mỹ phẩm, bao gồm việc loại bỏ gốc tự do, trì hoãn lão hóa da, làm trắng da, loại bỏ đốm, giữ ẩm, chống viêm, chống dị ứng, làm mới làn da và các tác dụng khác Vì vậy, có thể suy đoán rằng mỹ phẩm có chứa chiết xuất NLC đang trở thành một điểm nóng trong ngành mỹ phẩm [27]

1.4 Các kỹ thuật chiết xuất thành phần hoạt tính sinh học từ bã nấm linh chi

Hiện nay, NLC có thể sử dụng nhiều kỹ thuật chiết xuất khác nhau để chiết xuất các thành phần hoạt tính sinh học Các lựa chọn chiết xuất quan trọng nhất có thể được phân thành ba nhóm: Kỹ thuật truyền thống; kỹ thuật hồi lưu và Soxhlet; các kỹ thuật hiện đại được phát triển gần đây [32]

1.4.1 Kỹ thuật chiết xuất truyền thống

1.4.1.1 Ngâm

Đây là kỹ thuật chiết xuất phổ biến nhất, tùy thuộc vào mục đích sử dụng mà có thể chọn dung môi cho quá trính chiết xuất là nước, ethanol hoặc hỗn hợp nước-ethanol để chiết xuất Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là thời gian chiết dài hơn, độ chọn lọc và hiệu quả chiết thấp hơn so với các phương pháp khác [33] Phương pháp ngâm được áp dụng để chiết xuất các sản phẩm thực vật có chứa các hoạt chất ít tan trong dung