Tình hình nghiên cứu và sử dụng polyphenol

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Error! Bookmark not defined.

1.3. Tổng quan về polyphenol

1.3.5. Tình hình nghiên cứu và sử dụng polyphenol

1.3.5.1. Trong đời sống và trong y, dƣợc học

Các nhà khoa học đã cho rằng polyphenol là các chất chống oxi hóa giữ vai trị chủ đạo. Những chất chống oxi hóa này trung hịa các gốc tự do - thứ sản phẩm có hại trong quá trình trao đổi chất trong cơ thể. Hoạt tính tiêu biểu nhất của polyphenol khi bảo vệ cơ thể chống lại các gốc tự do chính là ngừa ung thư và làm giảm nguy cơ mắc bệnh tim mạch. Có thể polyphenol có 3 tác dụng:

- Trước tiên, nó ngăn ngừa các gốc tự do phá hoại các ADN, mô thức khởi phát ung thư.

- Thứ hai, nó ngăn ngừa hiện tượng phát triển khơng kiểm soát được của tế bào, nghĩa là làm chậm phát triển ung thư.

- Thứ ba, một số polyphenol có khả năng giết các tế bào ung thư mà không đụng đến tế bào lành.

Do vậy, loại thực phẩm này được khuyến khích sử dụng như một loại thuốc có thể phịng ngừa, bảo vệ cơ thể khỏi một số bệnh như: bệnh nhồi máu cơ tim, bệnh loãng xương ở phụ nữ, ung thư, giúp xương thêm chắc, làm giảm nguy cơ ung thư buồng trứng, làm giảm tác hại của thuốc lá.

1.3.5.2. Trong cơng nghiệp

Trong phịng thí nghiệm, polyphenol nhóm tanin được chiết bằng dung mơi ete có chứa cồn và nước. Trong công nghệ thuộc da, polyphenol được chiết bằng nước nóng.

G. Matamala, W. Smelter và G. Droguetl (1994) đã sử dụng tanin làm lớp lót cho sơn để chống ăn mòn kim loại nhằm cải thiện hệ thống lớp sơn phủ truyền thống. Kết quả cho thấy, sơn lót bằng tanin đã ngăn chặn được sự ăn mòn nhờ việc cải thiện sự bám của lớp ngoài. Việc sử dụng tanin để chống ăn mịn trên quy mơ lớn đã tốt hơn hẳn so với lớp sơn lót cổ truyền (300%) tính theo tỉ lệ ăn mịn với cùng độ dày của lớp màng khơ. Đồng thời tác giả cịn cho thấy, sơn lót bằng tanin có thể được sử dụng như một lớp sơn lót vạn năng hoặc có thể tẩy sáng gỉ thép và có thể thay đổi bề mặt xù xì của thép.

Ở Việt Nam, hiện nay tiềm năng sử dụng tanin rất lớn nhưng việc nghiên cứu và hiệu quả sử dụng vẫn chưa cao.

1.4. Gỗ MDF

Hiện nay gỗ ép thông dụng nhất là MDF, viết tắt của từ Medium Density Fiberboard nghĩa là gỗ ép tỉ trọng trung bình để phân biệt với các loại gỗ ép LDF gỗ ép tỉ trọng cực thấp.

Do có độ dày khác nhau và khả năng áp dụng các máy móc chế biến gỗ hiện đại, gỗ ép rất được ưa chộng trọng ngành nội thất và xây dựng và nó đang dần thay thế các loại gỗ thịt vốn càng ngày càng trở nên khan hiếm. Ngoài ra do người ta dần kiểm soát được độ ẩm trong gỗ, nên gỗ MDF có nhiều ứng dụng khác nhau.

Gỗ MDF có thể được sản xuất từ các loại gỗ cứng và gỗ mềm. Thành phần chính của gỗ MDF là các sợi gỗ được chế biến từ các loại gỗ mềm, ngồi ra người ta có thể thêm vào một số thành phần gỗ cứng tùy theo các nhà sản xuất chọn được loại nguyên liệu gỗ cứng sẵn có gần đó.

Theo tiêu chuẩn của Anh, thành phần gỗ MDF là 82% sợi gỗ, 10% keo và hóa chất tổng hợp, 7% nước và 1% paraffin cứng và khoảng 0.05% silicon. Thành phần kết dính chính là urea-formaldehyde mặc dù tùy thuộc phẩm cấp và mục đích sử dụng, người ta sử dụng các loại keo khác như melamine urea-formaldehyde, hoặc keo phenolic và polymeric methylene di-isocyonate (PMDI).

Q trình chính trong sản xuất gỗ MDF là việc chế biến từ gỗ tự nhiên ra các sợi gỗ sau đó được làm mềm bằng cơ học rồi trộn lẫn với keo. Các sợi gỗ sau khi kết dính được định hình bằng khn và đưa vào ép nhiệt.

1.5. Phƣơng pháp chụp SEM

1.5.1. Giới thiệu về phương pháp chụp SEM

SEM là từ viết tắt của Scanning Electron Microscope, nghĩa là kính hiển vi điện tử quét , là một loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra ảnh với độ phân giải cao của bề mặt mẫu vật bằng cách sử dụng một chùm điện tử (chùm các electron) hẹp quét trên bề mặt mẫu. Là một thiết bị hiện đại và là một công cụ hiệu quả cho việc nghiên cứu về mẫu thậm chí ở cấp độ phân tử. Việc tạo ảnh của mẫu vật được thực

hiện thơng qua việc ghi nhận và phân tích các bức xạ phát ra từ tương tác của chùm điện tử với bề mặt mẫu vật.

1.5.2. Nguyên tắc hoạt động

Điện tủ được tăng tốc bằng một thế từ 10 kV đến 50 kV và hội tụ thành một chùm điện tử hẹp sau khi được phát ra từ súng phóng điện tử (có thể là phát xạ nhiệt, hay phát xạ trường), sau đó các cuộn quét tĩnh điện sẽ quét trên bề mặt mẫu.

Độ phân giải của SEM phụ thuộc vào tương tác giữa vật liệu tại bề mặt mẫu vật và điện tử. Khi điện tử tương tác với bề mặt mẫu vật, sẽ có các bức xạ phát ra, sự tạo ảnh trong SEM và các phép phân tích được thực hiện thơng qua việc phân tích các bức xạ này.

CHƢƠNG 2

NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nguyên liệu, hóa chất tổng hợp keo polyphenol – urotropin

2.1.1. Polyphenol rắn

Vỏ cây keo lá Tràm sau khi lấy về, đem rửa sạch, bỏ phần vỏ chết bên ngồi, bỏ phần bị sâu, sấy ở 800C đến khơ và xay thành dạng bột mịn. Chưng ninh bột với dung môi nước. Xử lý dịch lọc bằng cloroform, cô loại dung môi thu được bột polyphenol rắn.

2.1.2. Urotropin

Công thức phân tử: C6H12N4

Công thức cấu tạo:

Một số tên gọi khác của urotropin: Hexamethylenetetramine, 1,3,5,7tetraazaadamantane, Formin, Hexamine, Methenamine.

2.1.2.1. Tính chất vật lý:

Urotropin là chất rắn màu trắng, dạng tinh thể, độ tan trong nước 85,3g/100ml (ở 250C), tan tốt trong các dung môi phân cực.

Urotropin là chất dễ cháy, nhiệt độ sôi 2800C, khối lượng riêng 1,33g/cm3

(ở 200C), nhiệt độ nóng chảy 4100

C.

2.1.2.2. Tính chất hố học

a. Phản ứng của alkyl (halomethyl) furancarboxylates với Urotropin

b. Phản ứng Delépine

Phản ứng Delépine cho phép tổng hợp các amin chính từ alkyl halogenua phản ứng hexamethylentetramine.

Cơ chế phản ứng được mô tả như sau:

Đầu tiên cặp electron của nitơ sẽ tấn cơng vào C tích điện dương của alkyl halogenua

Tiếp theo là quá trình thuỷ phân sản phẩm thu được muối amoni.

Cuối cùng từ muối amoni thuỷ phân trong môi trường kiềm để thu được amin.

Urotropin (Hexamethylenetetramine) được điều chế từ amoniac và formaldehyde theo phương trình phản ứng sau

2.1.2.4. Ứng dụng của Urotropin

Urotropin được sử dụng như một phụ gia thực phẩm có tác dụng như là một chất bảo quản.

Urotropin là một thành phần của viên nén nhiên liệu rắn sử dụng trong quân đội, hoặc các hoạt động ngoài giờ, năng lượng toả ra là 30,0 MJ / kg.

Một lượng lớn urotropin được sử dụng để sản xuất các loại chế phẩm dạng bột hoặc lỏng các loại nhựa phenolic, ngoài ra cịn được sử dụng làm chất đóng rắn.

2.1.3. Những hóa chất khác được sử dụng: Natri sunfit, dung dịch FeCl3, dung dịch CH3COONa, dung dịch HCHO, dung dịch HCl, dung dịch NaOH 33%.

2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu

2.2.1. Xác định một số chỉ tiêu hóa lý trong bột vỏ keo lá tràm

Tiến hành xác định độ ẩm và hàm lượng tro trong mẫu bột nguyên liệu khô.

2.2.1.1. Xác định độ ẩm

- Nguyên tắc: áp dụng phương pháp sấy khô đến sản phẩm không đổi. - Cách tiến hành:

Sấy cốc cân sạch trong tủ sấy ở nhiệt độ 105o

C đến trọng lượng khơng đổi, dùng cân phân tích cân xác định trọng lượng cốc cân mo (g). Bỏ vào cốc khoảng 2 – 1g bột, đem cân phân tích, ghi nhận khối lượng, khi đó tổng lượng cốc cân và mẫu là m1(g).

Đặt cốc vào tủ sấy đang ở nhiệt độ 105oC, sấy khoảng 4 giờ thì lấy cốc mẫu ra để nguội 15 phút trong bình hút ẩm có chất hút ẩm. Cân cốc mẫu đã sấy.

Cân xong để cốc vào sấy tiếp khoảng 2 giờ thì cân lại lần nữa cho đến khi trọng lượng cốc mẫu giữa các lần sấy không thay đổi. Ghi nhận khối lượng m2(g).

W = (m1 - m2)*100/(m1 - m0) (%)

Trong đó mo: Khối lượng cốc sau khi sấy đến khối lượng không đổi. m1: Khối lượng cốc và mẫu trước khi sấy.

m2: Khối lượng cốc và mẫu sau khi sấy đến khối lượng không đổi.

2.2.1.2. Xác định hàm lƣợng tro

- Ngun tắc: Tro hố mẫu bằng nhiệt; sau đó xác định hàm lượng tro bằng phương pháp khối lượng.

- Cách tiến hành

Rửa sạch cốc nung bằng nước, sấy trong tủ sấy ở 1050

C trong 30 phút nung trong lò nung ở 525 ± 250C trong 30 phút. Làm nguội trong bình hút ẩm và cân với độ chính xác đến 0,01g. Q trình nung được lặp lại cho đến khi cốc nung có khối lượng khơng đổi m0.

Lấy khoảng 5g mẫu với độ chính xác 0,01g trong cốc nung đã chuẩn bị. Cô trên bếp cách thủy hoặc sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 1050C đến khô (khoảng 2 – 3 h). Đem cân có khối lượng m1 .

Đốt cẩn thận trên bếp điện đến than hoá.

Nung ở nhiệt độ 525 ± 250C cho đến khi thu được tro màu trắng ngà (khi có mặt sắt sẽ có màu đỏ gạch, có mặt đồng và mangan có màu xanh nhạt).

Làm nguội trong bình hút ẩm. Quá trình nung được lặp lại cho đến khi cốc nung có khối lượng khơng đổi m2.

Để tăng nhanh q trình tro hố có thể cho vào cốc chứa tro (đã nguội) 3 – 5 giọt hydroperoxyt 5%, sau đó tiến hành như trên.

Hàm lượng tro (X) tính bằng % theo cơng thức:

X = [(m2-m0)*100]/m1-m0

Trong đó: m0: khối lượng cốc nung, g

m1: khối lượng cốc nung và mẫu ban đầu m2: khối lượng cốc nung và tro, g.

Kết quả là trung bình cộng kết quả 2 lần xác định song song.

Tiến hành định tính xác định sự có mặt của polyphenol trong dịch chiết ra.

2.2.2.1. Định tính phân biệt polyphenol nhóm tanin ngƣng tụ

Cách tiến hành: chuẩn bị 1 bản sứ có lỗ, cho vào lỗ bản sứ một ít dịch chiết tanin từ vỏ keo lá tràm. Nhỏ vào đó vài giọt FeCl3 5%, nếu hỗn hợp chuyển sang màu xanh đen là phản ứng dương tính.

2.2.2.2. Định tính phân biệt nhóm tanin thủy phân

Cách tiến hành: cho 50ml dịch lọc vào bình tam giác dung tích 250ml, cho thêm vào 10ml HCHO 37% và 5ml HCl đậm đặc. Đun cách thủy trong thời gian 20 phút, nếu xuất hiện kết tủa vón màu đỏ thì có polyphenol nhóm tanin ngưng tụ. Lọc bỏ kết tủa lấy dịch lọc cho dung dịch CH3COONa dư vào, rồi thêm vài giọt dung dịch FeCl3 nếu có màu xanh xuất hiện thì có polyphenol nhóm tanin thủy phân.

2.2.3. Tách polyphenol rắn

Polyphenol rắn được tách theo quy trình có sẵn.

2.2.3.1. Dụng cụ, thiết bị

- Bình cầu 3 cổ 1000ml. - Sinh hàn ruột gà. - Bếp cách thủy. - Phễu chiết.

- Bộ quay cất chân khơng.

2.2.3.2. Quy trình tách polyphenol rắn

Sau khi xử lí vỏ cây keo lá Tràm bằng dung mơi chiết là nước, thì thu được dịch chiết. Ngồi tanin trong dịch chiết cịn có tạp chất, để tách tạp chất, dịch chiết được xử lí với clorofom. Sau khi tách tướng clorofom thì dịch chiết cịn lại là polyphenol. Cơ cạn thu được tanin.

Quy trình tách tanin rắn

2.2.3.3. Phổ hồng ngoại của tanin

a. Sơ lƣợc về cơ sở vật lý về phân tích phổ hồng ngoại

Phổ hồng ngoại (IR), xuất hiện do phân tử hấp thụ năng lượng bức xạ điện từ trong vùng hồng ngoại. Khi hấp thụ các bức xạ này (từ 2- 50m, tương ứng với số sóng 5000- 200cm-1), sẽ dẫn đến sự dao động của phân tử.

Có hai loại dao động chính :

- Dao động hóa trị (ký hiệu : v) : là những dao động làm thay đổi độ dài liên kết giữa hai nguyên tử trong phân tử, nhưng khơng làm thay đổi góc liên kết.

- Dao động biến dạng (kí hiệu : δ) là những dao động làm thay đổi góc liên kết nhưng khơng làm thay đổi độ dài liên kết.

Hình 2.2. Sơ đồ tách tanin rắn Sấy Nghiền Vỏ cây keo lá tràm Chất khô Dịch chiết chiết bằng nước Tannin rắn Dịch chiết Tannin Chiết bằng clorofom Cô đuổi dung môi

Mỗi loại dao động trên còn được phân chia thành dao động đối xứng (kí hiệu là : vas, δas ). Mỗi loại dao động thường có mức năng lượng khác nhau nên mỗi loại tần số hấp thụ khác nhau đặc trưng cho từng liên kết.

Số lượng các dao động riêng của phân tử phụ thuộc vào số lượng các nguyên tử trong phân tử. Một phân tử có N ngun tử thì tổng số các dao động riêng sẽ là :

3N – 5: Đối với phân tử có cấu trúc thẳng

3N – 6 : Đối với phân tử có cấu trúc khơng thẳng. Tần số dao động của một số nhóm chức hữu cơ.

Bảng 2.1. Tần số dao động của một số nhóm chức hữu cơ.

Tần số, cm-1 Loại dao động Tần số, cm-1 Loại dao động 3700- 3200 1900- 1550 1600- 1450 1310 - 1210 -OH(ht) C=O (ht) C = C thơm (ht) Ete thơm (ht) 1140 – 1085 1200 – 1000 860 – 800 900 - 650 Ete mạch hở (ht) C- O (ht) CH bezen thế para (bd) CH thơm (bd) ht : hóa trị, bd : biến dạng.

b. Phƣơng pháp chuẩn bị mẫu ghi phổ hồng ngoại

Chất đem ghi phổ hồng ngoại có thể ở trạng thái rắn, lỏng hay khí. Đối với mỗi trường hợp cần có một cuvet riêng và cách chuẩn bị mẫu phù hợp.

- Mẫu ở dạng lỏng: Chất lỏng tinh khiết được bơm vào khoảng giữa hai tấm

KBr, chiều dày lớp chất lỏng từ 0,01- 0,05mm. Có thể ghi phổ ở dạng dung dịch bằng cách hòa tan chất nghiên cứu (lỏng hay rắn) vào dung môi phù hợp (CCl4, CHCl3…) rồi bơm dung dịch vào cuvet.

- Mẫu ở dạng rắn: Chất nghiên cứu (2-5mg) được nghiền nhỏ, trộn với bột

KBr khan rồi ép thành tấm mỏng. Đặt tấm mỏng vào cuvet để ghi phổ.

c. Ứng dụng của phổ hồng ngoại trong hóa học

Phổ hồng ngoại được ứng dụng rất nhiều trong nghiên cứu hóa học

Dựa vào giá trị tần số và cường độ của các đỉnh hấp thụ đặc trưng, xác định sự có mặt của các nhóm nguyên tử trong phân tử, từ đó suy ra cấu trúc của phân tử. Để khẳng định được cấu trúc phân tử cần kết hợp các phương pháp phổ khác.

c.2. Phân tích định tính

Để nhận biết một hợp chất hữu cơ cần so sánh phổ của nó với phổ chuẩn. Với mục đích này cần phải ghi phổ của chất cần nghiên cứu cùng điều kiện với phổ chuẩn.

2.2.4. Nghiên cứu ảnh hưởng các yếu tố đến phản ứng tổng hợp keo polyphenol – urotropin – urotropin

Nghiên cứu ảnh hưởng của yếu tố tỉ lệ khối lượng polyphenol : tỉ lệ khối lượng urotropin và yếu tố thời gian, yếu tố nhiệt độ và yếu tố pH đến phản ứng tạo keo polyphenol – urotropin.

2.2.4.1. Thiết bị, dụng cụ

- Bình cầu ba cổ 250ml. - Bộ máy khuấy cơ. - Nhiệt kế 1000C. - Sinh hàn thẳng 14. - Bếp điện. - Bếp cách thủy. - Sinh hàn ruột gà. - Máy đo pH 2.2.4.2. Quy trình tổng hợp

Cho m(g) polyphenol vào bình cầu 250ml, thêm 100ml H2O, và 0,2g Na2SO3, hoàn lưu trong bếp cách thủy trong 90 phút, ở 900C nhằm depolyme hóa polyphenol [6].

Lấy dung dịch polyphenol ra cho m(g) urotropin, sau đó điều chỉnh pH bằng dung dịch NaOH 33% [1].

Lắp dụng cụ , tiến hành gia nhiệt. Sau thời gian t giờ tính từ thời điểm đạt nhiệt độ t0C khảo sát thì dừng phản ứng. Điều chỉnh pH khơng đổi trong quá trình tổng hợp trừ khoảng thời gian 1h trước điểm kết thúc.

Tháo bình cầu đổ hỗn hợp ra lọc loại bỏ sản phẩm gel, lấy dịch keo ở dưới và sấy ở 700

Dd NaOH 33% H2O Urotropin Gia nhiệt Depolyme hóa Điều chỉnh pH Gia nhiệt Khuấy Trùng ngưng Lọc Sấy Keo sản phẩm Tannin rắn Na2SO3 rắn