Nh ng năm g n đơy, trong s các nghiên c u v v n đ này t i Vi t Nam, có khá nhi u k t qu công b v v n đ t i u hóa quá trình tách chi t, ch ng h n tác gi Lê Xuân H i, ẳ Nguy n Th Lan đư công b trên t p chí phát tri n KH&CN, t p 11, s 09-2008 v ắTối u hóa đa mục tiêu ng d ng trong quá trình chi t tách ụ ế màu anthocyanin”. Hay m t s công b v k t
qu nghiên c u tách chi t v qu măng c t thì ch y u t p trung xác đ nh thƠnh ph n d c tính, nh tác gi ĐƠo Hùng C ng vƠ Đỗ Th Thúy Vơn vƠo năm β010 đư công b công trình nghiên c u chi t tách vƠ xác đ nh Xanhthones từ v qu măng c t [4], hay năm β01γ tác gi ĐƠm Sao Mai vƠ Lê Văn Tán, Đ i h c Công nghi p Tp.HCM đư công b nghiên c u cô l p ọ Anthocyanin t v quừ măng c t [61]. Tuy nhiên k t qu công b cho h ng nghiên c u ng d ng ch t mƠu t nhiên không nhi u, ch m i lƠ nh ng kh o sát mang tính t phát, ch a đ c công b trên các t p chí uy tín. Đ i v i qu mặc n a thì ch a tìm th y công trình nghiên c u nƠo công b ngoài k t qu c a lu n án nƠy v.vầ
T i Vi t σam, tính đ n th i đi m này, các tr ng đ i h c và các vi n nghiên cọ u cũng đư có khá nhi u nghiên c u v công ngh nhu m v i b ng ch t màu t nhiên t nhi u loằ ừ i th c v t khác nhau. Tuy nhiên, các Ủ t ng và xu h ng nghiên c u này ch y u là v n d a trên các công trình nghiên c u c a PGS.TS Hoàng Th Lĩnh, Khoa Công ngh D t may và Th i trang, Đ i h c Bách khoa Hà N i. PGS.TS Hoàng Th Lĩnh đư tìm ra công ngh nhu m v i cotton và ọ l a t tằm b ng lá bàng, lá xà c , c nâu, lá trằ ừ u không, chƠm, lá thiên lỦ, lá tre, lá găng, ng i c u, lá b ch đƠn, lá chè, lá h ng xiêm, v cây xà c , chè, cây lá móng, cây xà c , ngh , b ch ừ ừ đƠn, sapocheầ
Là chuyên gia hóa nhu m, bằng đam mê khoa học PGS.TS Hoàng Th Lĩnh đư b t đ u nghiên c u lĩnh v c này t ừ năm 1996, đ n nay BƠ đư ch nhi m r t nhi u đ tài, d án v công ngh nhu m v t li u d t b ng ch t màu t ằ nhiên. Trong đó, ph i k đ n đ tài Ngh đ nh th h p tác gi a chính ph Vi t Nam và chính ph Áo: ắNghiên c u kh năng sử ụ d ng ch t màu t nhiên ấ ự
để nhu m vộ i bông và tơ tằm, thi t l p qui trình công ngh và tri n khai ng d ng cho m t s ế ậ ệ ể ụ ộ ố cơ sở làng ngh d t nhu m . Trong d án này PGS.TS Hoàng Th ề ệ ộ Lĩnh đư nghiên c u thành ph n và b n ch t c a các lo i ch t màu có ngu n g c thiên nhiên, t ừ đó xơy d ng, l a ch n và ọ t i u hóa các quá trình tách chi t ch t màu v i các thông s công ngh phù h p; đư xơy d ng quy trình nhu m b ng ch t màu chi t tách t lá chè, lá bàng, lá xà c và hằ ừ ừ t đi u màu cho v i bông và v i t tằm; nghiên c u các bi n pháp x lý sau nhu m nơng cao đ b n màu c a s n ph m. Khẩ ẳng đ nh đ b n mƠu cũng nh m t s tính ch t u vi t c a s n ph m nhu m màu t ẩ ừ 4 lo i th o m c nh kh năng ch ng nhàu, kh năng hút ẩm, đ thóang khí. Nghiên c u đa d ng hóa màu s c c a s n ph m nhu m b ng ch t màu chi t tách t 4 lo i th o m c b ng cách phẩ ằ ừ ằ i ghép nguyên li u ho c cặ m mƠu đ nơng cao đ b n màu [26]. S thành công c a d án còn ph i k đ n là có th chuy n giao công ngh cho nông dơn đ s n xu t hàng th công, góp ph n xoá đói, gi m nghèo, mang Ủ nghĩa an sinh xư h i r t cao. Ngoài ra, PGS.TS Hoàng Th Lĩnh còn th c hi n thành công d án k t h p v i doanh nghi p “Thay thế ch t nhu m hóa h c b ng ấ ộ ọ ằ chất màu t nhiên - ự Ph ơng pháp s n ấxu t s ch và hi u qu ệ hơn” tri n khai vƠ đư nghi m thu 2012-2013, v i s tài tr c a d án Đ i m i Sáng t o Vi t Nam - Ph n Lan (IPP), Công ty TNHH D t nhu m Trung Th H ng Yên đư ph- i h p nghiên c u áp d ng thành công công ngh nhu m v i b ng các chằ t màu t nhiên thay th ch t nhu m hóa h c. K t qu d án phọ n
12
nào khẳng đ nh s thành công c a công ngh nhu m v t li u d t b ng ch t màu t nhiên thân ằ thi n môi tr ng, gi m thi u hi n t ng ô nhi m môi tr ng.
Hình 1.8 S n phẩm đ ợc làm t ừ chấ ệt li u v i d t nhu m màu t nhiên [26] ệ ộ ự
σăm β011, nhóm nghiên c u đ tài thu c Khoa Sinh học Tr ng Đ i học ĐƠ L t cũng đư ti n hành đ tƠi ắĐi u tra, kh o sát các loài cây cho ch t nhu m t nhiên Lơm Đ ng và kh năng ng d ng c a nó trong ngành nhu m d t v i th c m cẩ a đ ng bào Dân t c thi u s b n đ a” đư đ c S Khoa h c và Công ngh ọ đánh giá cao v Ủ nghĩa vƠ hi u qu kinh t ; tuy nhiên k t qu cũng ch m i d ng lừ i nh ng kh o sát ban đ u.
Bên c nh nh ng nghiên c u đư đ c p, hi n nay đ ng bào dân t c thi u s mi n núi phía B c v n duy trì truy n th ng nhu m v i b ng m t s ằ lo i ch t màu t nhiên nh c nơu, chƠmầ; ng i dân An Giang v n còn dùng qu mặc n a đ nhu m v i t tằm và v i polymide. Tuy nhiên công ngh nhu m truy n th ng m t r t nhi u th i gian, ch mang tính ch t th công, khó s n xu t đ i trà, s n phẩm nhu m không đ m b o các ch tiêu v đ b n màu.
Ngoài ra, m t đ tài c p b đư đ c nghi m thu c a Vi n kỹ thu t D t may Tp.HCM, trong đó có đ c p đ n vi c nhu m v qu măng c t trên v i t tằm. Tuy nhiên k t qu ch mang tính ch t kh o sát s b đ a ra đ n công ngh nhu m đ n gi n; hoƠn toƠn không đ c p đ n quá trình trích ly cũng nh nghiên c u sâu v các y u t nh h ng nh k t qu nghiên c u c a lu n án này.
1.3 T ng quan v lý thuyt màu s c và ch t màu t nhiên
1.3.1 S h p th xut hi n màu c a các h p ch t h u 1.3.1.1 S h p th ánh sáng ự ấ ụ
Khi ánh sáng tr ng chi u vào m t v t th tán x hoàn toàn thì m t th y v t th y màu tr ng. σg c l i, n u toàn b các tia đ p lên v t b h p thu h t thì v t y có mƠu đen. Còn đ i v i nh ng v t th h p thu m t s nh ng tia đ n s c đ p vào và tán x nh ng tia còn l i thì m t th y có mƠu. σh v y, màu s c là k t qu c a s h p thu ch n l c nh ng miọ ọ n xác đ nh trong ph liên t c c a ánh sáng tr ng đ p vào. Ví d : n u m t v t th h p thu các tia đ thì màu c a v t th nƠy đ c t o thành do s ph i h p các tia còn l i trong ánh sáng tr ng (thi u mƠu đ ) t c là màu l c. σg c l i, n u v t th h p thu các v t th tán x t t c các tia trông th y nên nó v n có màu tr ng. Có nhi u tr ng h p v t th không h p thu tia nào c a ph trông th y, nh ng h p thu các tia h ng ngo i ho c t ngo i c a phặ , nh v y v t th tán x t t c các tia trông th y nên nó v n có màu tr ng [1,5].
13
Theo thuy t đi n t c đi n, ánh sáng là s chuy n đ ng sóng có năng l ng thay đ i t ỷ l v i c ng đ b c x và không ph thu c vào t n s . Nghiên c u hi u ng quang đi n, A.Einstein cho r ng v mằ t s tính ch t thì ánh sáng gi ng v i m t dòng h t h n vƠ ông gọi đó là h t photon. σh th các l ng t c a Planck cũng lƠ các photon c a Einstein và là ph n t bé nh t c a năng l ng b c x . σăng l ng này ph thu c vào t n s vƠ đ c xác đ nh b i công th c [1]: c h v h E . (1.1)
Trong đó: E lƠ năng l ng l ng t (erg/mol)
v là t n s dao đ ng (cm-1) λ lƠ b c sóng ánh sáng h = 6,625.10-27 erg/s h ng s Planck ậ ằ c = 3.108 m/s v n t c ánh sáng ậ
Ánh sáng lan truy n nh m t chuy n đ ng sóng nh ng các nguyên t v t ch t l i h p thu nó nh d ng h t. σăng l ng đ c nguyên t h p thu nh ng cũng tăng không ph i t t mà ừ ừ t ng phừ n, nghĩa lƠ m t cách nh y v t và trọ ng thái năng l ng bao g m các giá tr gián đo n, hay nói m t cách khác là b l ng t hóa. S h p thu m t l ng t ánh sáng có năng l ng hv b ng hi u s ằ gi a Es1-Es0 d n đ n vi c chuy n m t đi n t c a v t th h p thu lên m c s1. N u năng l ng h p thu b ng Esằ 2-Es0thì đi n t s chuy n lên m c S2.Tr ng thái S0 có spin t ng c ng là (+1/2) + (-1/β) = 0 đ c g i là tr ng thái singlet Sọ 0. Khi kích thích đi n t chuy n sang tr ng thái khác, nh ng spin v n không đ i, spin t ng c ng cũng bằng 0, đi n t tr ng thái S*
0. σh ng n u khi kích thích đi n t chuy n sang tr ng thái khác mà giá tr spin c a nó thay đ i, khi đó spin t ng c ng bằng đ n v (+1/2) + (+1/2)=1 hay (-1/2) - (-1/2) =1, tr ng thái nƠy đ c là triplet T*.
Hình 1.9 Các b ớc thay đổi năng l ợng [11]
Tr ng thái T*có năng l ng th p h n so v i tr ng thái kích thích S*. Sau m t th i gian đi n t cho năng l ng t chuy n t m c kích thích singlet sang mừ c triplet vƠ th ng kèm theo nh ng hi u ng màu s c s c sặ ỡ. Đó lƠ hi n t ng lân quang, phát quang, hu nh quang. ỳ Chính quá trình này quy t đ nh s phát sáng c a các ch t khác nhau trong t i.
14
Hình 1.10 Tr ng thái chuyển điệ ửn t [11]
σh v y, l ng t ánh sáng tác đ ng lên các đi n t c a phân t , chuy n các đi n t này sang tr ng thái khác. Màu s c c a các ch t là do hi n t ng h p th chọ ọn l c b c x đi n từ. Tuy nhiên màu ch xu t hi n khi s h p th chọ ọn l c x y ra trong lĩnh v c ph th y đ c, t c là trong kho ng 400÷750 nm. N u m t ch t h p th hoàn toàn d i b c sóng này, s có màu đen; ng c l i, n u m t ch t ph n x hoàn toàn ánh sáng thu c d i song này s có màu tr ng. Trong tr ng h p m t ch t h p th ch n l c m t dọ ọ i có đ dƠi sóng xác đ nh trong vùng này, nó s có màu. Màu h p th và màu th y đ c khác nhau, chúng đ c g i là 2 màu ph nhau ọ [16].
B ng 1.2 ả S liên h ự ệ giữa b ớc sóng h p thu và màu s c c a v t h p thu [1] ấ ắ ậ ấ
B c sóng c a dưy h p thu (nm) MƠu c a ánh sáng h p thu MƠu c a ch t
400 435 ậ Tím L c ậ vàng 435 480 ậ Lam Vàng 480 490 ậ Lam ậ l c nh t Da cam 490 500 ậ L c ậ lam nh t Đ 500 560 ậ L c Đ tía 560 580 ậ L c ậvàng Tím 580 595 ậ Vàng Lam 595 605 ậ Da cam Lam ậ l c nh t 605 750 ậ Đ L c ậ lam nh t
1.3.1.2 Cơ chế xu t hi n màu c a các h p ch t hấ ệ ủ ợ ấ ữu cơ [1,11,16,39,40,42,51,73,101]
Trong các h p ch t h u c các đi n t vòng ngoài c a ch t màu m i tham gia vào quá trình h p th ánh sáng kèm theo s chuy n đ ng c a chúng, l p đi n t ngoƠi có tính linh đ ng cao do nh h ng c a các y u t nh : c u t o phân t , h th ng n i đôi liên h p, nhóm th , s ion hóa phân t và các nguyên t khác ngoài cacbon.
a. nh hưởng c a c u t o phân t ủ ấ ử (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Theo thuy t đi n t , đ phân t h p ch t h u c có mƠu sơu thì phơn t c a nó ph i có c u t o ph ng, nh v y s ẳ t ng tác c a các đi n t không b c n tr . B t kỳ y u t nào phá vỡ yêu c u nƠy cũng lƠm nh h ng đ n màu c a h p ch t. N u nh c u t o ph ng c a phân t ẳ ch a b phá v hoàn toàn thì tác dỡ ng t ng hỗ gi a các đi n t ch a b m t h n mà ch gây ra ẳ s gián cách t ng ph n c a m ch liên hừ p hai phía k t v trí phá h y tr c song song cừ a đám mơy đi n t . Đi u này làm cho h p ch t h p th các tia sáng có b c sóng ng n h n vƠ
15
màu s nh t đi. σăng l ng E c a ánh sáng đ p vào m t v t ph thu c vƠo đ dƠi sóng λ c a l ng t theo công th c (1.1). σh v y năng l ng c n thi t đ kích thích m t phân t là:
) / ( 28000 mol kcal c h E
Trong nguyên t , các đi n t bên trong đ c liên k t ch t chặ . Đ kích thích các đi n t này c n ph i có các tia r nghen cùng có năng l ng 103-106 Kcal/mol. Do đó, năng l ng c a ánh sáng nhìn th y đ c 110-69 Kcal/mol quá nh không th gơy ra tác đ ng rõ r t đ n nh ng đi n t này. Các đi n t hóa tr tham gia vào liên k t hóa h c d ọ thay đ i tr ng thái h n. Liên k t c ng hóa tr Ń lƠ ki u liên k t b n. Đ phá v liên k t này ph i dùng trên 595 Kcal/mol, còn ỡ đ kích thích thì c n m t năng l ng 181 Kcal/mol t ng ng v i s h p thu m t b c x có b c sóng nh h n β00 nm, nghĩa lƠ trong mi n t ngo i.
Hình 1.11 Mô hình s h p thu ánh sáng và màu sự ấ ắ ởc vùng kh kiến [101]
Theo thuy t Mτ các đi n t trong phân t đ c phân b trên các m c năng l ng t ng ng v i các MO theo th t năng l ng tăng d n. Trong nh ng tr ng h p đ n gi n th t m c năng l ng đ c s p x p nh sau:
16
Hình 1.12 Th t phân b các mự ố c năng l ợng [101]
D i tác d ng c a ánh sáng do nh n thêm năng l ng d i d ng quang năng, đi n t linh đ ng có m c năng l ng cao nh t s chuy n lên m c năng l ng cao h n vƠ khi đó phơn t t ừ tr ng thái c b n chuy n sang tr ng thái kích thích, sai bi t gi a hai m c năng l ng này s cho phép xác đ nh đ c λ c a ánh sáng h p thu. Theo s đ năng l ng trên th y thông th ng s t o màu là do s chuy n d ch đi n t n → π* hoặc π → π*. Đi n t π cƠng linh đ ng, s chuy n d ch đi n π từ tr ng thái c b n sang tr ng thái kích thích càng d dàng, hi u s ẤE gi a hai tr ng thái c b n và kích thích gi m xu ng.
σh v y, t t c nh ng bi n đ i c u trúc nào mà không phá v c u t o ph ng c a phân t ỡ ẳ vƠ thúc đẩy s chuy n d ch h đi n t π c a phân t thì gây ra s phân c c c a phân t làm cho phân t d chuy n sang tr ng thái kích thích d i tác d ng c a các l ng t ánh sáng vùng kh ki n, nghĩa lƠ t o đi u ki n cho s xu t hi n màu.
b. nh hưởng c a h ủ ệthống nối đôi liên hợp
Trong các h p ch t h u c th ng g p hai lo i liên kặ t c b n: liên k t đ n vƠ liên k t