2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
2.2. Các phương pháp xác định đặc tính của chitosan
Hai đặc tính quan trọng nhất quyết định khả năng ứng dụng của chitosan là trọng lượng phân tử và độ deacetyl hóa (DD) của nó đã được xác định bằng phương pháp độ nhớt và phổ hồng ngoại chuyển hóa Furrier.
2.2.1 Xác định khối lượng phân tử trung bình của chitosan
Khác với các hợp chất thấp phân tử có khối lượng phân tử là một hằng số, đặc trưng cho tính chất của một hợp chất nhất định, các hợp chất cao phân tử (polymer) được cấu tạo từ các đơn vị monomer liên kết với nhau thành mạch phân tử có độ dài thay đổi trong một khoảng nhất định.
Hình 10. Hệ nhớt kế mao quản Vì vậy, không thể có được polymer có trọng lượng chính xác, người ta đưa ra khái niệm khối lượng phân tử trung bình ) là giá trị trung bình thống kê của các mạch phân tử có trong sản phẩm polymer. Bên cạnh đó, phân bố trọng lượng phân tử cũng được xác định để đánh giá mức độ phân tán của các mạch phân tử có độ dài khác nhau. Để xác định trọng lượng phân tử trung bình của sản phẩm chitosan đạt được, trong nghiên cứu này phương pháp độ nhớt đã được sử dụng. Trong đó, chitosan
được hòa tan vào hệ dung môi gồm axit axetic (CH3COOH) 0,5 M và sodium axetat (CH3COONa) 0,2 M thành các dung dịch có nồng độ (c) từ 0.01 đến 0.1%. Độ nhớt tương đối của dung dịch chitosan được tính bằng tỷ số giữa thời gian chảy của dung dịch chitosan (t) và dung môi (t0) trong ống mao quản của nhớt kế ở 25C như trình bày trên hình 10. Các giá trị khác gồm độ nhớt đặc trưng, độ nhớt giới hạn, độ nhớt cố hữu của dung dịch chitosan được xác định theo công thức:
Độ nhớt tương đối: r /0 t/t0 (2.1) Độ nhớt đặc trưng: sp r 1 (2.2) Độ nhớt giới hạn: red sp /c (2.3) Độ nhớt cố hữu: inh lnr /c (2.4) Độ nhớt thực [] của chitosan được ngoại suy từ đồ thị phụ thuộc của độ nhớt giới hạn theo nồng độ dung dịch chitosan đến nồng độ c = 0 theo phương trình Huggins như sau:
sp/c = [] + k’[]2c (2.5) Trọng lượng phân tử trung bình của chitosan được tính từ độ nhớt thực theo phương trình Mark – Houwink –Sarada [31]:
(2.6)
Trong đó:
: khối lượng phân tử trung bình nhớt tính được
: độ nhớt thực của sản phẩm chitosan (ml/g) k, : là các thông số thực nghiệm tùy thuộc vào polyme và hệ dung môi sử dụng.
Trong nghiên cứu này k = 3.5 × 104 và = 0,76.
2.2.2 Xác định độ deacetyl của chitosan thu được
Nhiều kỹ thuật khác nhau đã được sử dụng để xác định mức DD của
chitosan, trong nghiên cứu này chúng tôi sử dụng phương pháp tính toán dựa trên các đỉnh phổ đặc trưng
cho nhóm chức khác nhau của chitosan trên phổ hồng ngoại chuyển hóa Furrier (FT-IR) của nó.
Hình 11. Hệ phổ hồng ngoại FT-IR Khoảng 5 mg mẫu chitosan được nghiền nhỏ cùng với 100 mg KBr thành dạng bột mịn, ép thành dạng đĩa mỏng trên thiết bị tạo mẫu. Mẫu chitosan được đặt trên giá để mẫu và đưa vào hệ đo phổ hồng ngoại thuộc Đại học Khoa học Tự nhiên như trên hình 11. Phổ được ghi theo số sóng từ 600 - 4000 cm-1, trong khoảng 30 giây. Phổ môi trường cũng được ghi lại trước mỗi lần đo để hiệu chỉnh đường nền. Từ hình ảnh phổ IR của chitosan, diện tích phổ (Absorbance A), đặc trưng cho nhóm chức hydroxyl (OH) và acetyl (CH3C=O) của chitosan tại số sóng khoảng 3450 và 1650 cm-1 được xác định bằng diện tích đồ thị giới hạn bởi tiếp tuyến dựng được từ hai số sóng liền trước và liền sau chúng. Độ acetyl và deaxetyl hóa được tính theo công thức:
DA (%) = (A1655/A3450) 115 (2.7)
DD (%) = 100% - DA (%) (2.8)