Khả năng hòa tan của fibroin tơ tằm trong các hệ dung môi

9. Kết cấu của luận án

3.2.1.Khả năng hòa tan của fibroin tơ tằm trong các hệ dung môi

Theo các nghiên cứu đã công bố, tơ tằm đã chuội hòa tan được trong một số dung môi và hệ dung dịch nhất định do nó chứa các polypeptit liên kết với nhau bởi các tương tác phân tử, liên kết hydro, liên kết ion tạo nên các vùng vi tinh thể bền vững [152, 172]. Hơn nữa, mỗi giống tằm cho tơ có chất lượng khác nhau nên khả năng hòa tan fibroin với một dung môi xác định có thể sẽ khác nhau. Để đánh giá khả năng hòa tan của fibroin tơ tằm Việt Nam, các phương án khảo sát trình bày trong Bảng 2.3 đã được thực hiện và kết quả thể hiện trong Hình 3.16. Theo đó, ở điều kiện nghiên cứu này, fibroin tơ tằm chỉ trương nở và nhạt màu trong các hệ dung môi chứa muối CaCl2; tan hoàn toàn trong các hệ dung môi chứa muối LiBr, trừ dung dịch LiW. Hiện tượng tơ tằm chỉ trương nở mà không hòa tan trong các hệ dung môi chứa CaCl2 có thể là do các thí nghiệm không sử dụng thiết bị khuấy trộn hay rung lắc cơ học để tăng động lực cho quá trình hòa tan [225]. Dung dịch LiW chỉ làm tơ tằm trương nở dù kéo dài thời gian gia nhiệt ở 80C đến 3 giờ. Khi thay thế dung môi nước trong dung dịch LiW bởi etanol với cùng tỉ lệ khối lượng để tạo dung dịch LiEt thì fibroin tơ tằm tan hoàn toàn sau 1 giờ gia nhiệt ở 80C. Như vậy, so với nước các phân tử etanol có ái lực với các polypeptit trong fibroin tơ tằm tốt hơn nên làm fibroin tơ tằm trương nở mạnh hơn. Khi đó, các ion Li+ dễ dàng xâm nhập, tạo phức với các nhóm chức trên polypeptit, phá vỡ các liên kết hydro nội và ngoại phân tử, làm giảm tương tác giữa các đại mạch phân tử, giúp chúng hòa tan vào trong dung môi [152, 225].

Hình 3.16: Hình ảnh kết quả các phương án hòa tan fibroin tơ tằm.

Khi thay thế một phần etanol bởi nước để tạo hệ dung môi LiEtW có tỉ lệ khối lượng 45:44:11, fibroin tơ tằm cũng hòa tan hoàn toàn sau 1 giờ gia nhiệt. Điều này chứng tỏ hiệu quả tương tác đồng thời của các phân tử etanol và nước đến các đoạn mạch polypeptit đã làm fibroin tơ tằm trương nở mạnh và kéo các mạch polypeptit liên kết lỏng lẻo vào dung dịch. Việc thay thế một phần dung môi etanol bởi nước sẽ làm giảm giá thành và tác hại đến môi trường, có ý nghĩa lớn trong thực tế sản xuất nên hệ dung môi LiEtW với tỷ lệ khối lượng 45:44:11 được lựa chọn cho các thí nghiệm tiếp theo.

Trong các nghiên cứu đã công bố, với mục đích nghiên cứu tính lưu biến, tạo màng nuôi cấy tế bào, tạo sợi tơ tái sinh [152, 172, 226] nên thường sử dụng mức hòa tan thấp, khoảng 0,2 g fibroin/10 ml dung dịch LiEtW. Với mục đích sử dụng fibroin để xử lý cho vật liệu dệt, luận án đã nghiên cứu khả năng hòa tan của tơ tằm Việt Nam sau chuội trong hệ dung dịch LiEtW (45:44:11). Khi tăng lượng fibroin trong

91

một thể tích xác định của hệ dung môi LiEtW, fibroin tan hoàn toàn, độ nhớt dung dịch thu được tăng dần và màu dung dịch chuyển từ vàng nhạt đến vàng sậm.

Hình 3.17: Hình ảnh các dung dịch fibroin tơ tằm thu được khi hòa tan. (a) 1,4 g; (b) 2,8 g và (c) 4,2 g fibroin tơ tằm trong 10 ml dung dịch LiEtW.

Hình 3.17 thể hiện các dung dịch fibroin tơ tằm thu được khi hoà tan 1,4 g; 2,8 g và 4,2 g fibroin tơ tằm trong 10 ml dung dịch LiEtW. Các dung dịch đều cho thấy fibroin tan hoàn toàn dù lượng fibroin sử dụng đã tăng lên so với các nghiên cứu đã công bố 21 lần [172, 227]. Tuy nhiên, khi tiến hành loại muối LiBr khỏi dung dịch fibroin trên thiết bị lọc dòng ngang thì dung dịch thu được ở mức hòa tan 4,2 g fibroin có hiện tượng fibroin tái sinh, kết tụ trên màng siêu lọc 10 kDa, dù đã pha loãng dung dịch lên 15 lần trước khi lọc. Do vậy, luận án chọn dung dịch có tỷ lệ hòa tan 2,8 g fibroin tơ tằm/10 ml LiEtW để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo do dung dịch này ổn định sau khi lọc phân đoạn trên thiết bị lọc dòng ngang.