2.5.1. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo dịch chiết lá chè
Qui trình chuẩn bị dịch chiết lá chè gốc nhƣ sau:
Lá chè tươi được rửa sạch, phơi khô, thái nhỏ cho vào cốc chứa sẵn 100mL nước cất. Khuấy đều rồi đun trong bếp cách thuỷ 100 oC, để nguội. Hỗn hợp dịch chiết thu đƣợc đem lọc ta thu đƣợc dịch chiết lá chè gốc có màu vàng.
a. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến dịch chiết lá chè Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết được thực hiện như sau:
Chuẩn bị dịch chiết lá chè gốc nhƣ trên, thay đổi thời gian đun trên bếp cách thủy lần lƣợt là 5 phút, 10 phút, 15 phút, 20 phút, 25 phút tại 100oC. Mẫu dịch chiết tại các giá trị thời gian chiết khác nhau đƣợc kí hiệu nhƣ Bảng 2.1
Lấy lần lƣợt 2mL mỗi dịch chiết thu đƣợc, sau đó điều chế nano vàng theo qui trình thực nghiệm với 20 mL dung dịch HAuCl4 nồng độ 100ppm. Pha loãng mẫu thu đƣợc 10 lần. Để ổn định mẫu sau 30 phút, tiến hành đo phổ UV-Vis để tìm dung dịch có mật độ quang cực đại ta sẽ xác định giá trị thời gian chiết tối ƣu.
Bảng 2.1: Mẫu dịch chiết tại các giá trị thời gian chiết khác nhau STT Tên mẫu Thời gian chiết,
phút
Khối lƣợng lá chè, gam
Thể tích nước cất, mL
1 DC-5p 5
2 100
2 DC-10p 10
3 DC-15p 15
4 DC-20p 20
5 DC-25p 25
b. Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng lá chè với thể tích nước cất
Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng lá chè với thể tích nước cất được thực hiện nhƣ sau:
Chuẩn bị dịch chiết lá chè gốc ứng với thời gian khảo sát tối ƣu. Thay đổi khối lƣợng lá chè lần lƣợt là 1 gam, 2 gam, 3 gam, 4 gam, 5 gam; cho thêm lần lƣợt 100mL nước cất, các mẫu được đun trong bếp cách thủy ở 100oC trong thời gian tối
ƣu khảo sát ở trên. Mẫu dịch chiết tại các khối lƣợng lá chè khác nhau đƣợc trình bày nhƣ Bảng 2.2
Sau đó, tiến hành điều chế nano vàng theo quy trình thực nghiệm. Pha loãng mẫu 10 lần, để ổn định 30 phút rồi tiến hành đo UV-Vis.
Bảng 2.2. Mẫu dịch chiết tại các khối lượng lá chè khác nhau STT Tên mẫu Khối lƣợng lá chè,
gam
Thời gian chiết, phút
Thể tích nước cất, mL
1 DC-1g 1
10 100
2 DC-2g 2
3 DC-3g 3
4 DC-4g 4
5 DC-5g 5
2.5.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tạo nano vàng từ dịch chiết a. Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích dịch chiết lá chè với thể tích dung
dịch HAuCl4
Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ thể tích dịch chiết lá chè với thể tích dung dịch HAuCl4 đƣợc thực hiện nhƣ sau:
Chuẩn bị dịch chiết lá chè gốc với khối lƣợng và thời gian chiết tối ƣu nhƣ trên.
Quy trình tổng hợp nano vàng đƣợc thực hiện nhƣ quy trình thực nghiệm.
Lấy 20 mL dung dịch HAuCl4 nồng độ 100 ppm cho vào 5 bình tam giác. Thể tích dịch chiết đƣợc thay đổi lần lƣợt là 1mL, 2mL, 3mL, 4mL và 5mL ứng với 5 bình.
Lắc đều và để ổn định cho quá trình tạo nano là 30 phút, tại nhiệt độ phòng. Pha loãng mẫu thu đƣợc 10 lần. Tiến hành đo UV-Vis các mẫu này để chọn giá trị thể tích dịch chiết tối ƣu.
Kí hiệu mẫu NDC tại các thể tích dịch chiết khác nhau đƣợc trình bày nhƣ trên Bảng 2.3.
Bảng 2.3. Mẫu nano vàng tại các thể tích dịch chiết khác nhau STT Tên mẫu Thể tích dịch chiết,
mL
Thể tích dung dịch HAuCl4, mL
Thời gian tạo nano, phút
1 NDC–1mL 1
20 30
2 NDC–2mL 2
3 NDC–3mL 3
4 NDC–4mL 4
5 NDC –5mL 5
b. Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình tạo nano vàng từ dịch chiết
Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ khử đến quá trình tạo nano vàng từ dịch chiết lá chè đƣợc thực hiện nhƣ sau:
Qui trình tổng hợp nano vàng đƣợc thực hiện theo quy trình thực nghiệm, nhiệt độ tạo nano vàng đƣợc thay đổi lần lƣợt là 30 oC, 40 oC, 50 oC, 60 oC, 70 oC.
Ổn định mẫu, pha loãng mẫu 10 lần rồi tiến hành đo phổ UV-Vis các mẫu để chọn giá trị nhiệt độ tối ƣu.
Kí hiệu mẫu NDC tại các giá trị nhiệt độ khác nhau đƣợc trình bày nhƣ trên bảng 2.4
Bảng 2.4. Mẫu nano vàng tại các nhiệt độ khác nhau STT Tên mẫu Nhiệt độ
tạo nano,
0C
Thể tích dung dịch HAuCl4,
mL
Thời gian tạo nano,
phút
Thể tích dịch chiết,
mL 1 NDC – 300C 30
20 30 Tối ƣu
2 NDC – 400C 40 3 NDC – 500C 50 4 NDC – 600C 60 5 NDC – 700C 70
2.5.3. Khảo sát ảnh hưởng khối lượng bột Tanin chè đến quá trình tổng hợp nano vàng
Quy trình chuẩn bị bột tanin tách từ dịch chiết lá chè:
Tổng hợp dịch chiết lá chè gốc ứng với khối lƣợng tối ƣu cho vào 100 mL nước cất, đun trên bếp cách thủy ở 100oC ở thời gian khảo sát tối ưu. Hỗn hợp dịch chiết đƣợc lọc qua giấy lọc thu đƣợc dịch chiết lá chè. Cô cạn cho dịch chiết bốc hơi nước hoàn toàn rồi sấy khô ta thu được bột tanin tách từ lá chè.
Cân lần lƣợt 1 gam, 2 gam, 3 gam, 4 gam, 5 gam bột Tanin thu đƣợc từ lá chè được điều chế như trên cho vào bình định mức 1000 mL, hòa tan bằng nước cất, định mức đến vạch, lắc đều ta đƣợc dịch chiết từ bột tanin chè.
Hút lần lƣợt mỗi mẫu dịch chiết pha ở trên với thể tích tối ƣu đã khảo sát ở trên cho vào 5 bình tam giác đã có sẵn 20 mL dung dịch HAuCl4 nồng độ 100 ppm.
Lắc đều, để yên 30 phút để tạo nano vàng. Pha loãng dung dịch 10 lần, tiến hành đo phổ trên thiết bị UV-Vis.
Kí hiệu mẫu NBT tại tỉ lê khối lƣợng bột tanin khác nhau đƣợc trình bày nhƣ trên bảng 2.5
Bảng 2.5. Mẫu nano vàng từ bột tanin chè với khối lượng bột tanin khác nhau STT
Tên mẫu
Khối lƣợng bột tanin chè, gam
Thể tích dung dịch HAuCl4,
mL
Thể tích dịch chiết,
mL
Thời gian tạo nano,
phút
1 NBT-1g 1
20 Tối ƣu 30
2 NBT-2g 2
3 NBT-3g 3
4 NBT-4g 4
5 NBT-5g 5
2.5.4. Nghiên cứu đặc trƣng sản phẩm bột tanin chè và nano vàng a. Nghiên cứu đặc trưng sản phẩm bột tanin chè
Tiến hành điều chế chiết tách bột tanin từ lá chè với điều kiện tối ƣu rồi đem mẫu thu đƣợc đo phổ hồng ngoại IR để xác định các cấu trúc đặc trƣng có trong bột
tanin chiết từ lá chè thu đƣợc.
b. Nghiên cứu đặc trưng sản phẩm nano vàng
Tiến hành điều chế dung dịch nano vàng để đo EDX, TEM theo sơ đồ nhƣ Hình 2.6 thu đƣợc 2 mẫu nano vàng từ dịch chiết lá chè và từ bột tanin chè với các giá trị thể tích, khối lƣợng, nồng độ, nhệt độ và thời gian là các giá rị tối ƣu theo các khảo sát ở trên rồi đem đo TEM và EDX.
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TẠO DỊCH CHIẾT LÁ CHÈ
3.1.1. Khảo sát ảnh hưởng của thời gian đến dịch chiết lá chè
Khảo sát ảnh hưởng của thời gian chiết được thực hiện bằng cách thay đổi thời gian đun sôi trên bếp cách thủy lần lƣợt là 5 phút, 10 phút, 15 phút, 20 phút, 25 phút, đun trong bếp cách thủy ở 100oC. Sau khi đun và lọc ta thu đƣợc dung dịch chè gốc nhƣ Hình 3.1
Hình 3.1. Màu dung dịch chè gốc với tỉ lệ thời gian chiết lá chè khác nhau Hiệu suất chiết các chất hữu cơ trong lá chè với dung môi nước được đánh giá thông qua hiệu suất tạo nano vàng, sau đó lấy lần lƣợt 2mL mỗi dịch chiết thu đƣợc, sau đó điều chế nano vàng theo qui trình với 20 mL dung dịch HAuCl4 nồng độ 100ppm.
Màu vàng của dung dịch HAuCl4 chuyển sang màu tím là dấu hiệu cho thấy sự hình thành các hạt nano vàng. Phản ứng xảy ra là do trong chè có chứa hợp chất tanin đóng vai trò nhƣ tác nhân khử, khử các ion Au3+ thành nano vàng.
Sự thay đổi màu sắc của dung dịch trong quá trình tạo nano vàng với sự thay đổi thời gian chiết lá chè đƣợc thể hiện ở Hình 3.2
Hình 3.2. Màu dung dịch nano vàng tại các thời gian chiết lá chè khác nhau Sau 30 phút để ổn định dung dịch, pha loãng mẫu thu đƣợc 10 lần rồi tiến hành đo phổ UV-Vis để tìm dung dịch có mật độ quang cực đại ứng với thời gian chiết lá chè tối ƣu nhất, ta thu đƣợc kết quả nhƣ Hình 3.3
Hình 3.3. Phổ UV-Vis của nano vàng tại thời gian chiết lá chè khác nhau Dựa vào kết quả ghi phổ UV-Vis ta thấy, bước sóng hấp thụ cực đại nằm trong khoảng 535-550nm. Khi tăng thời gian đun từ 5 phút lên 10 phút thì độ hấp thụ cực đại của dung dịch nano vàng từ dịch chiết thu được có giá trị tăng dần, nhưng cường độ hấp thụ cực đại có khuynh hướng giảm khi tăng thời gian đun lên 15 phút và không ổn định ở khoảng thời gian sau 15 phút nếu kéo dài thời gian đun.
DC-5ph DC-10ph DC-15ph DC-20ph DC-25ph
Có thể lí giải điều này nhƣ sau: Nhìn chung, thời gian chiết tách mỗi loại nguyên liệu phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu, dung môi và nhiệt độ của quá trình chiết. Khi bắt đầu chiết, các chất có phân tử khối nhỏ sẽ đƣợc hòa tan và khuếch tán vào dung môi trước, sau đó mới đến các chất có phân tử khối lớn. Do đó, nếu thời gian chiết xuất ngắn sẽ không chiết đƣợc các chất trong nguyên liệu rắn ban đầu hay nói cách khác khi thời gian chiết tăng thì hiệu xuất chiết cũng tăng theo. Tuy nhiên, đến nột ngƣỡng nhất định, việc tăng thời gian chiết, không làm tăng hiệu suất chiết mà ngược lại nó còn ảnh hưởng đến chất lượng dịch chiết, làm tăng lượng dung môi bị bay hơi hoặc trong quá trình chiết quá dài và có thể đã tách ra các chất không có lợi cho quá trình tạo nano dẫn đến giảm hiệu suất của cả quá trình. Chính vì vậy mà việc chọn khoảng thời gian chiết hợp lý sẽ điều chế đƣợc nano với hiệu suất cao và đảm bảo không bị lẫn một số tạp chất khác.
Nhƣ vậy, thời gian10 phút là tối ƣu nhất để điều chế dịch chiết cho các khảo sát tiếp theo.
3.1.2. Khảo sát ảnh hưởng tỉ lệ khối lượng lá chè với thể tích nước cất
Khảo sát ảnh hưởng của tỉ lệ khối lượng lá chè với thể tích nước cất được thực hiện bằng cách thay đổi khối lƣợng lá chè lần lƣợt là 1 gam, 2 gam, 3 gam, 4 gam, 5 gam theo qui trình điều chế dịch chiết với 100mL nước cất, đun trong bếp cách thủy ở 100oC trong 10 phút. Sau khi đun trên bếp cách thủy và lọc ta thu đƣợc dung dịch trà gốc nhƣ Hình 3.4
Hình 3.4. Màu dung dịch trà gốc với tỉ lệ khối lượng lá chè khác nhau
Sự thay đổi màu sắc của dung dịch trong quá trình tạo nano vàng với sự thay khối lƣợng lá chè đƣợc thể hiện ở Hình 3.5
Hình 3.5. Màu dung dịch nano vàng tại các khối lượng lá chè khác nhau Sau 30 phút để ổn định dung dịch, pha loãng mẫu thu đƣợc 10 lần rồi tiến hành đo phổ UV-Vis để tìm dung dịch có mật độ quang cực đại. Đối với nano vàng phổ hấp thụ của dung dịch có chiều cao tương ứng với bước sóng vào khoảng 500 - 600nm. Dung dịch keo nào có độ hấp thụ cực đại (Amax) lớn nhất thì tương ứng giá trị khối lương lá chè ban đầu tối ưu nhất. Đo phổ UV-Vis ta thu được kết quả Hình 3.6
Hình 3.6. Phổ UV-Vis của nano vàng tại các khối lượng lá chè khác nhau
DC-1g DC-2g DC-3g DC-4g DC-5g
Kết quả ghi phổ UV-Vis cho thấy, nano vàng tạo thành trong khoảng bước sóng cực đại từ 530-537nm, tại khối lƣợng lá chè 3 gam đạt giá trị hấp phụ cực đại là 0,250 nên ta chọn đây là khối lƣợng tối ƣu cho quá trình chiết tách. Giá trị mật độ quang tăng dần từ 1gam đến 3 gam là đạt cực đại sau đó bắt đầu giảm dần ở 4 gam và 5 gam, tức hiệu suất chiết cũng giảm dần. Điều này có thể đƣợc giải thích nhƣ sau: Như chúng ta đã biết, khi gia nhiệt hỗn hợp nguyên liệu và nước, nước thấm vào trong các lớp tế bào, các tế bào bị phá vỡ, giúp các chất hữu cơ trong lá chè được chiết ra ngoài theo nước. Ứng với cùng một thể tích nước, khi tăng khối lượng nguyên liệu, lƣợng các chất hữu cơ trong lá chè tách ra càng nhiều. Tuy nhiên, nếu khối lƣợng nguyên liệu quá nhiều, thì bề mặt tiếp xúc giữa nguyên liệu và dung môi nước giảm, làm giảm hiệu suất chiết.
Như vậy, tỉ lệ khối lượng nguyên liệu và thể tích nước tối ưu được chọn cho các khảo sát tiếp theo là 3 gam lá chè với 100mL nước.