Nghiên cứu xử lý nâng cao độ bền màu của vải bông nhuộm bằng chất màu tự nhiên từ củ nghệ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.22 MB, 55 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------
ĐẶNG THỊ ĐAN
NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NÂNG CAO ĐỘ BỀN MÀU CỦA VẢI BÔNG
NHUỘM BẰNG CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TỪ CỦ NGHỆ
LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU DỆT MAY
NGƢỜI HƢỚNG DẪN:
Hà Nội – Năm 2016
TS. VŨ MẠNH HẢI
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
MỤC LỤC
MỤC LỤC .................................................................................................................. 1
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 3
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 4
DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................. 5
DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG............................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ ................................................. 7
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 8
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................ 8
2. Lịch sử nghiên cứu ............................................................................................. 9
3. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của luận văn .............................. 10
4. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................. 10
5. Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả .............. 11
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN ..................................................................................... 12
1.1. Giới thiệu về nghệ ...................................................................................... 12
1.1.1. Sơ lƣợc về cây nghệ vàng .................................................................... 12
1.1.2. Tình hình sản xuất nghệ vàng ................................................................ 16
1.1.2. Thành phần, tính chất hóa học của củ nghệ ......................................... 18
1.1.4. Các ứng dụng của củ nghệ ..................................................................... 22
1.2. Phƣơng pháp nhuộm màu bằng chất màu tự nhiên ....................................... 24
1.2.1. Phƣơng pháp nhuộm tận trích ................................................................ 24
1.2.2. Phƣơng pháp nhuộm ngấm ép cuộn ủ ................................................... 25
1.2.3. Phƣơng pháp nhuộm liên tục ................................................................. 26
1.3. Các phƣơng pháp cầm màu cho vải nhuộm .................................................. 28
1.3.1. Xử lý cầm màu ....................................................................................... 28
1.3.2. Xử lý cầm màu bằng chất cầm màu cation ............................................ 28
1.3.3. Xử lý cầm màu bằng chất cầm màu cation và muối kim loại ............... 29
1.3.4. Xử lý bằng nhựa và các chất tạo liên kết ngang .................................... 30
1.4. Các phƣơng pháp đánh giá độ bền màu ........................................................ 31
1.4.1. Phƣơng pháp đánh giá độ bền màu với giặt .......................................... 32
LUẬN VĂN THẠC SỸ
1
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
1.4.2. Phƣơng pháp đánh giá độ bền màu với ánh sáng đèn xenon ................. 35
1.4.3. Phƣơng pháp đánh giá độ bền màu với ma sát ...................................... 36
1.4.4. Phƣơng pháp đánh giá độ bền màu với hóa chất ................................... 36
1.5. Tiểu kết tổng quan ......................................................................................... 36
CHƢƠNG II ............................................................................................................. 38
ĐỐI TƢỢNG – NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................... 38
2.1. Mục tiêu nghiên cứu:..................................................................................... 38
2.2. Đối tƣợng nghiên cứu:................................................................................... 38
2.2.1. Củ nghệ .................................................................................................. 38
2.2.2. Vải bông ................................................................................................. 38
2.2.3. Các hóa chất sử dụng ............................................................................. 38
2.3. Nội dung nghiên cứu: .................................................................................... 39
2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu và thiết bị sử dụng: ............................................... 41
2.4.1. Trang thiết bị phục vụ nghiên cứu ......................................................... 41
2.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm .................................................. 43
CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ............................................................ 46
3.1. Nghiên cứu lựa chọn quy trình nhuộm.......................................................... 46
3.2. Nghiên cứu lựa chọn các chất cầm màu ........................................................ 47
3.3. Ảnh hƣởng của nồng độ và nhiệt độ cầm màu tới độ bền màu của vải ........ 50
3.4. Kết luận ......................................................................................................... 51
KẾT LUẬN CHUNG ............................................................................................... 52
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................. 53
LUẬN VĂN THẠC SỸ
2
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
LỜI CAM ĐOAN
Tác giả xin cam đoan toàn bộ kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận văn
là do tác giả cùng thầy giáo hƣớng dẫn nghiên cứu, do tác giả tự trình bày, không sao
chép từ các luận văn khác. Tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trƣớc pháp luật về
những nội dung, hình ảnh cũng nhƣ các kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận
văn.
Hà nội, ngày 16 tháng 10 năm 2016
Ngƣời thực hiện
Đặng Thị Đan
LUẬN VĂN THẠC SỸ
3
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cả các thầy cô trong Viện
Dệt may – Da giầy và Thời trang cùng toàn thể thầy cô trong Bộ môn Vật liệu và Công
nghệ Hóa dệt của trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình truyền đạt kiến thức
cho em trong suốt quá trình em học tập và nghiên cứu.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TS. Vũ Mạnh Hải, ngƣời đã luôn tạo mọi
điều kiện tốt nhất để em nghiên cứu thực hiện đề tài này. Thầy tận tình giúp đỡ, dìu dắt
em trong suốt quá trình thực hiện cũng nhƣ hoàn thành nghiên cứu.
Tuy đã rất nỗ lực và cố gắng nhƣng bài luận văn của em không tránh khỏi những
thiếu sót, em rất mong nhận đƣợc sự quan tâm và góp ý của quý thầy cô và tất cả các
bạn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà nội, ngày 16 tháng 10 năm 2016
Ngƣời thực hiện
Đặng Thị Đan
LUẬN VĂN THẠC SỸ
4
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
DANH SÁCH CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Viện HLKHVN: Viện Hàn Lâm Khoa Học Việt Nam
KHKT
: Khoa học kỹ thuật
TPCN
: Thành phần công nghệ
ĐHBK
: Đại Học Bách Khoa
HVCH
: Học viên cao học
LUẬN VĂN THẠC SỸ
5
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của củ nghệ ............................................................. 18
Bảng 1.2: Giới hạn kim loại nặng cho vải tiếp xúc với da( mg/kg) ......................... 30
Giới hạn kim loại nặng cho vải tiếp xúc với da( mg/kg) .......................................... 30
Bảng 1.3: Mối liên quan giữa đánh giá theo thang thƣớc xám và giá trị Delta E .... 31
Bảng 1.4: Quy định về vải thử kèm .......................................................................... 33
Bảng 1.5: Các cặp vải thử kèm ................................................................................. 34
Bảng 3.1: Các phƣơng án nhuộm cho vải bông ....................................................... 46
Bảng 3.2: Kết quả nhuộm dƣới các phƣơng án khác nhau ....................................... 47
Bảng 3.3: Các phƣơng án khảo sát khả năng cầm màu của một số ion kim loại và chất
tạo màng ................................................................................................................... 48
Bảng 3.4: Kết quả đánh giá sau khi xử lý bằng một số tác nhân cầm màu .............. 49
Bảng 3.5: Bố trí thực nghiệm các phƣơng án cầm màu bằng ion Fe2+ và Optifix. .. 50
Bảng 3.6: Kết quả đánh giá các phƣơng án công nghệ cầm màu bằng ion Fe2+ và
Optifix ....................................................................................................................... 50
LUẬN VĂN THẠC SỸ
6
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1.1: Cây nghệ............................................................................................... 12
Hình 1.2: Hoa nghệ .............................................................................................. 13
Hình 1.3: Củ nghệ ................................................................................................ 13
Hình 1.4: Bột nghệ ............................................................................................... 14
Hình 1.5: Cụm hoa Nghệ khô hạn Curcuma arida Škorničk................................ 15
Hình 1.6: Nghệ Curcuma pambrosima Škorničk. Nghệ Curcuma vitellina Škorničk
............................................................................................................................... 15
Hình 1.7: Nghệ sa huỳnh Curcuma sahuynhensis Škorničk. Nghệ C. xanthella
Škorničk ................................................................................................................ 15
Hình 1.8: Cấu trúc hóa học của curcuminoid. ...................................................... 20
Hình 1.9: Các hợp chất curcuminoid.................................................................... 20
Hình 1.10: Đồng phân hình học dạng cis-trans của curcumin. ............................ 21
Hình 1.11: Dạng keto và enol của curcumin. ....................................................... 21
Hình 1.12: Ứng dụng curcumin trong lĩnh vực làm đẹp ...................................... 24
Hình 2.1: Sơ đồ nội dung nghiên cứu .................................................................. 40
Hình 2.2: Cân điện tử ........................................................................................... 41
Hình 2.3: Máy nhuộm Ti – Color I ...................................................................... 42
Hình 2.4: Buồng ánh sáng chuẩn Gretag Macbeth The Jugde II ......................... 42
Hình 2.5: Chất cầm màu, thang thƣớc xám, củ nghệ ........................................... 43
Hình 3.1. Đồ thị độ phản xạ R của các mẫu nhuộm và cầm màu ........................ 48
LUẬN VĂN THẠC SỸ
7
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Khi xã hội phát triển thì nhu cầu và mong muốn của con ngƣời ngày càng tăng
lên. Màu sắc không chỉ dừng lại ở sự đa dạng và phong phú mà còn đòi hỏi sự đảm
bảo an toàn cho ngƣời sử dụng. Hiện nay, các chất màu tổng hợp đƣợc sử dụng rộng
rãi và phổ biến với đặc tính màu sắc đa dạng, độ bền màu cao, rẻ, tiện lợi nhƣng giá
trị sinh thái còn hạn chế. Các chất màu tự nhiên dùng để nhuộm vải đƣợc công nhận là
an toàn vì hầu hết trong số đó không dị ứng, có khả năng phân hủy sinh học, không
độc hại và không gây ung thƣ. Do đó, việc ứng dụng chất màu tự nhiên để tạo màu cho
các sản phẩm trong các lĩnh vực dƣợc phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm, may mặc đang là
xu hƣớng đƣợc ƣa chuộng.
Việc sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm màu cho vải là nghề truyền thống đã
có từ lâu đời trên thế giới. Ở trong nƣớc, các vật liệu tự nhiên nhƣ củ nâu, lá chàm,
cánh kiến đã đƣợc dân gian sử dụng để nhuộm màu cho vải sử dụng hàng ngày, hình
thành các loại vải nhƣ diềm bâu, lãnh, các mặt hàng thổ cẩm. Trong quá trình nhuộm
màu, ngƣời ta thấy rằng vải đƣợc nhuộm bằng chất màu tự nhiên thƣờng có độ bền
màu với giặt, với ánh sáng kém. Chính vì vậy trong dân gian đã sử dụng kinh nghiệm
của mình để cầm màu cho vải, giúp cho vải nhuộm màu tự nhiên có độ bền màu tốt
hơn. Đối với vải nhuộm bằng củ nâu, ngƣời ta đã biết ngâm xuống bùn để lợi dụng ion
sắt có sẵn trong bùn cầm màu cho vải. Một số loại lá có tanin cao cũng đã đƣợc sử
dụng để cầm màu cho sản phẩm nhuộm từ lá chàm, ví dụ nhƣ lá trầu không.
Trên thế giới, ngƣời ta cũng đã sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm màu cho
vải và cầm màu để tăng độ bền. Nghiên cứu cho thấy rằng khi nhuộm màu bằng rễ cây
Thiên thảo (Madder) để tạo màu đỏ, ngƣời ta cũng đã sử dụng ion sắt để cầm màu,
giúp cho độ bền màu của vải tăng từ 1 đến 2 cấp bền màu [1].
Củ nghệ (Turmeric) từ lâu đã đƣợc sử dụng làm phẩm màu trong lĩnh vực thực
phẩm. Thành phần chính của củ nghệ là Curcumin, một chất cho màu vàng kim. Đây
là màu khá hiếm trong tự nhiên vì đa phần màu sắc tự nhiên có gam màu trầm.
Curcumin cũng đƣợc biết đến nhƣ một chất có dƣợc tính cao, giúp tăng cƣờng khả
LUẬN VĂN THẠC SỸ
8
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
năng kháng sinh, đƣợc dùng nhƣ một thực phẩm chức năng để hỗ trợ chữa bệnh. Gần
đây một số nghiên cứu đã đề cập đến khả năng nhuộm màu cho vải của chất màu chiết
xuất từ củ nghệ [3]. Tuy nhiên qua nghiên cứu sơ bộ cho thấy, độ bền màu của vải
nhuộm bằng củ nghệ rất kém.Từ đó thấy rằng việc nghiên cứu khả năng cầm màu cho
vải sau khi nhuộm màu bằng chất màu tự nhiên tách chiết từ củ nghệ là cần thiết.
Trong các nghiên cứu về cầm màu cho vải, phƣơng pháp sử dụng ion kim loại
thƣờng đƣợc ứng dụng. Các ion kim loại đƣợc sử dụng là những ion có độ âm điện
lớn, có khả năng tạo phức với các hợp chất hữu cơ. Sau khi tạo phức, các hợp chất hữu
cơ mang màu sẽ hình thành mạng liên kết không gian trên vật liệu, tăng cƣờng khả
năng liên kết với vật liệu giúp cho độ bền màu tốt hơn. Rào cản lớn nhất hiện nay
chính là việc một số ion kim loại đã bị khống chế hàm lƣợng trên vải, hoặc bị cấm
theo tiêu chuẩn Oekotex [4]. Chính vì vậy việc lựa chọn phƣơng pháp cầm màu phù
hợp cũng là một nghiên cứu cần quan tâm.
Với những lý do trên, tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu xử lý nâng cao độ
bền màu của vải bông nhuộm bằng chất màu tự nhiên từ củ nghệ’’ nhằm đóng góp
một giải pháp góp phần nâng cao độ bền màu cho vải bông, làm phong phú và đa dạng
hơn nữa màu sắc nhuộm từ chất màu tự nhiên.
Đối tƣợng tác giả hƣớng đến nghiên cứu là củ nghệ mua ngoài thị trƣờng với thời
gian khác nhau, vải dùng để nhuộm có thành phần 100% vải bông, đƣợc sản xuất tại
công ty dệt 8/3.
Khi chọn đề tài này tác giả cũng đã hƣớng theo hai mục tiêu lớn:
-Khả năng xử lý nâng cao độ bền màu của vải bông khi nhuộm bằng chất màu
tự nhiên từ củ nghệ vàng tại Việt Nam.
-Xác định chất cầm màu để nâng cao độ bền màu cho vải bông nhuộm từ chất
màu từ củ nghệ.
2. Lịch sử nghiên cứu
Nghiên cứu này là sự tiếp tục phát triển các nghiên cứu về chất màu tự nhiên từ
các đề tài nghiên cứu của PGS. Hoàng Thị Lĩnh và nghiên cứu của HVCH khóa 2013B
Nguyễn Thị Mai.
LUẬN VĂN THẠC SỸ
9
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
3. Mục đích, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của luận văn
Mục đích nghiên cứu
Mục đích của đề tài là khảo sát, xác định đƣợc hóa chất, công nghệ cầm màu cho
vải bông nhuộm bằng chất màu tách chiết từ củ nghệ. Nhằm nâng cao độ bền màu với
giặt.
Đối tƣợng nghiên cứu
+ Củ nghệ dạng thƣơng phẩm, đƣợc mua trên thị trƣờng.
+Vải bông 100% sản xuất tại công ty Dệt 8/3 đã qua nấu, tẩy trắng.
Các thông số cơ bản:
Thành phần: 100% bông.
Kiểu dệt thoi: vân điểm.
Khối lƣợng 120 g/m².
+ Hóa chất sử dụng: Hóa chất sử dụng đƣợc mua tại cửa hàng thuộc Công ty cổ
phần hóa chất và vật tƣ KHKT, 39 Phố Tràng tiền, có xuất xứ Trung Quốc.
- CuSO4 (CuSO4.5H2O), % ≥ 99.0
- ZnSO4( ZnSO4.7H2O), % ≥ 99.5
- FeSO4 (FeSO4.7H2O), % 99.0 ~ 100.0
-Al2 (SO4)3
- Chất cầm màu Optifix RSL của hãng Clariant.
Phạm vi nghiên cứu
+ Khảo sát lựa chọn nhiệt độ, thời gian nhuộm.
- Nghiên cứu ảnh hƣởng của tỷ lệ chất cầm màu, thời gian, nhiệt độ đến khả năng
cầm màu của vải bông.
+ Khảo sát nhiệt độ và thời gian cầm màu.
+ Khảo sát nồng độ chất cầm màu.
- Đánh giá khả năng cầm màu thông qua độ bền giặt.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết.
- Nghiên cứu thực nghiệm.
+ Nghiên cứu khả năng cầm màu bằng các ion kim loại.
LUẬN VĂN THẠC SỸ
10
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
+ Nghiên cứu khả năng cầm màu bằng màng cao phân tử.
+ Đánh giá khả năng cầm màu bằng nhóm tiêu chuẩn ISO – 105 – C về độ bền
giặt.
5. Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản và đóng góp mới của tác giả
Chất màu tự nhiên đƣợc tách chiết từ củ nghệ có thể đƣợc sử dụng để nhuộm cho
vải bông. Chất màu cho màu vàng ánh kim, là màu tự nhiên khá hiếm. Đề tài đã tiến
hành khảo sát và lựa chọn nhiệt độ nhuộm là 60 oC, thời gian nhuộm 45 phút, dung tỷ
nhuộm 1:30.
Độ bền màu với giặt của vải bông đƣợc nhuộm bằng nghệ khá thấp, chỉ đạt cấp
2 hoặc cấp 2-3. Chính vì vậy việc nghiên cứu để cầm màu cho vải nhuộm là cần thiết.
Trong khuôn khổ nghiên cứu của mình, đề tài đã lựa chọn và sử dụng Ion sắt
(FeSO4) là tác nhân cầm màu. Kết quả nghiên cứu cho thấy sau khi cầm màu cho vải
bông, độ bền màu của vải có thể đạt cấp 4. Nghiên cứu cũng cho thấy cầm màu ở nhiệt
độ 95o C, nồng độ 2 g/l, dung tỷ 1:30 là thích hợp.
Bên cạnh Ion sắt, lựa chọn hóa chất cầm màu Optifix RSL của hãng Clariant
cũng có thể đảm bảo độ bền màu với giặt đạt cấp 3-4. Công nghệ cầm màu phù hợp
với chất này là nồng độ 2 g/l, nhiệt độ 95o C với dung tỷ 1:30.
LUẬN VĂN THẠC SỸ
11
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
CHƢƠNG I: TỔNG QUAN
1.1.
Giới thiệu về nghệ [8]
1.1.1. Sơ lƣợc về cây nghệ vàng
Nguồn gốc, phân bố
Nghệ vàng là cây thân thảo lâu năm thuộc họ Gừng (Zingiberaceae) có tên khoa
học là Curcuma Longa đƣợc đặt tên vào năm 1753, có củ (thân rễ) dƣới mặt đất. Ngày
nay nghệ đƣợc trồng ở Ấn Độ, Pakitan, Malaysia, Myanmar, Việt nam, Thái Lan,
Philippines, Nhật, Trung quốc, Hàn Quốc, Sri lanka, Nepal, những hòn đảo ở Nam
Thái Bình Dƣơng, Đông và Tây Phi, các đảo ở biển Caribean, Châu mỹ, nhƣng Ấn Độ
vẫn là nơi sản xuất và xuất khẩu nghệ vàng chủ yếu hiện nay.
Hình 1.1: Cây nghệ
LUẬN VĂN THẠC SỸ
12
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
Hình 1.2: Hoa nghệ
Hình 1.3: Củ nghệ
LUẬN VĂN THẠC SỸ
13
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
Hình 1.4: Bột nghệ
Nghệ mọc hoang dại và phân bổ khắp những vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới,
thích nghi ở nhiệt độ 20º C - 30º C. Đây là loại cây thu hoạch theo năm, rễ và củ của
chúng có thể tái sinh chồi mới trong nhiều năm. Ở Việt Nam nhiều loại nghệ nhƣ
Curcuma aeruginosa (nghệ xanh) đã đƣợc trồng ở miền Bắc, Curcuma
angustifolia (nghệ
lá
hẹp)
có
ở
Đắc
Lắc,
Curcuma
longa Linn
hay C.domestica Valeton: Nghệ vàng, uất kim, khƣơng hoàng. Một số tài liệu cho đây
là hai loài nghệ khác nhau có nhiều ở Quảng Bình, Quảng Nam, Đắc Nông...
Ở Ấn Độ, nghệ vàng đƣợc sử dụng từ lâu đời: dùng làm gia vị, dung trong các
phƣơng thuốc truyền thống của ngƣời Ấn Độ. Ngày nay nó còn đƣợc dùng trong công
nghiệp thực phẩm (chủ yếu là chất màu), công nghiệp dƣợc phẩm (chống oxy hóa,
chữa bệnh, kháng khuẩn, chống viêm, làm đẹp ....)
LUẬN VĂN THẠC SỸ
14
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
Hình 1.5: Cụm hoa Nghệ khô hạn Curcuma arida Škorničk.
Hình 1.6: Nghệ Curcuma pambrosima Škorničk. Nghệ Curcuma vitellina Škorničk
Hình 1.7: Nghệ sa huỳnh Curcuma sahuynhensis Škorničk. Nghệ C. xanthella
Škorničk
LUẬN VĂN THẠC SỸ
15
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
Đặc điểm
Cây nghệ thuộc loại cây thân thảo, tán lá cao khoảng 70 -100 cm. Củ nghệ có
hình trụ hay hình bầu dục, phân nhánh có đƣờng kính 1,5 - 2 cm, có màu vàng tƣơi, có
nhiều đốt, tại các đốt có những vảy khô do lá biến đổi thành.
Lá có hình dài, trái xoan, có kích thƣớc dài 45 cm rộng 18 cm , hai mặt nhẵn,
màu xanh lục đậm ở mặt trên, nhạt ở mặt dƣới. Bẹ lá hình lòng máng, dài 18 - 28 cm,
ôm sát vào nhau tạo thành một thân cây có màu xanh, trên bẹ lá có các đƣờng gân dọc
song song. Lƣỡi nhỏ là một màng mỏng màu trắng, cao 2-3 mm.
Hoa mọc từ giữa các lá lên thành hình nón thƣa, cánh hoa ngoài màu xanh lục
vàng nhạt, chia thành ba thùy. Thùy trên to hơn, phiến cánh hoa trong cũng chia thành
ba thùy, hai thùy hai bên đứng và phẳng, thùy dƣới hõm thành máng sâu. Quả nang
mở ba ngăn, mở bằng ba van. Hạt có áo hạt.
Trồng trọt: Đất phải đƣợc cày xới 6 – 8 lần cho đất đƣợc tơi xốp. Sau đó đất
đƣợc đánh luống để thuận tiện cho việc chăm bón, tƣới tiêu và thoát nƣớc tốt.
Thời gian trồng trọt là từ giữa tháng 6 đến giữa tháng 7. Giống là những củ to,
chắc, chiếm khoảng từ 15 – 20% lƣợng thu hoạch của mùa vụ trƣớc. Trong thời
gian trồng, cần làm cỏ và bón phân đầy đủ. Đồng thời, phải có các biện pháp
phòng và trống các bệnh thƣờng gặp nhƣ bệnh vết lá, đốm lá và bệnh cuốn lá do
sâu bệnh gây ra.
Thu hoạch: Nghệ ra bông vào khoảng tháng 8 và đƣợc thu hoạch vào mùa thu.
Khi thu hoạch, rễ để riêng, thân để riêng. Để thuận tiện cho việc thu hoạch,
ngƣời dân thƣờng cắt bỏ phần trên của cây nghệ bao gồm phần thân, lá và hoa.
Sau đó ngƣời dân cày hay cuốc cho đất vỡ ra và từng cụm nghệ đƣợc kéo lên
một cách cẩn thận. Nghệ sau khi thu hoạch đƣợc rửa qua nƣớc để làm sạch đất,
rễ và vảy sau đó đƣợc cất vào kho. Muốn để nghệ đƣợc lâu ngƣời ta phải đồ
hoặc hấp từ 6 – 12h, sau đó để ráo nƣớc rồi đem phơi nắng hay sấy khô.
1.1.2. Tình hình sản xuất nghệ vàng
Trong những năm qua, ở Việt nam và nhiều nƣớc châu Á đã tăng cƣờng tìm
kiếm công nghệ mới để sản xuất Curumin cũng nhƣ các sản phẩm từ củ nghệ. Với sản
LUẬN VĂN THẠC SỸ
16
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
lƣợng cao nhằm sử dụng vào mục đích chữa bệnh và làm chất màu tự nhiên có độ an
toàn vệ sinh thực phẩm cao nhất. Để cung ứng nguyên liệu nghệ vàng cho các cơ sở
chế biến trong nƣớc cũng nhƣ xuất khẩu. Một số địa phƣơng thuộc các tỉnh Thanh
Hóa, hòa Bình, Hƣng Yên, Bắc Ninh, Quảng Ninh…..đã trồng thử nghiệm và phát
triển cây nghệ trên quy mô hàng trăm ha taị mỗi địa phƣơng trong những năm gần đây.
Tuy nhiên, do việc áp dụng giống địa phƣơng và kỹ thuật canh tác truyền thống nên đã
làm hạn chế đáng kể đến năng suất và hiệu quả kinh tế. Chƣa tƣơng xứng với tiềm
năng và điều kiện tự nhiên, khí hậu của vùng. Các kết quả điều tra về hiệu quả cach tác
nghệ đã cho thấy năng suất nghệ trong điều kiện sản xuất đại trà biến động từ 10 – 15
tấn/ha/năm, trong khi một số giống nghệ triển vọng do trung tâm tài nguyên thực vật
nghiên cứu có tiềm năng 25 – 40 tấn/ha. Trong đó nghệ (N8) là một giống điển hình
với năng suất > 30 tấn/ha, hàm lƣợng Curumin > 6 %, rất thích hợp cho việc mở rộng
sản xuất và nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất nghệ ở một số địa phƣơng.
Hiện nay, nhiều sản phẩm thuốc đƣợc chiết xuất từ cây nghệ có chất lƣợng, có
tác dụng kháng khuẩn, chống viêm, chữa dạ dày….đƣợc nhiều ngƣời tin dùng. Tuy
nhiên, để phát triển các sản phẩm từ cây nghệ và tiến tới xuất khẩu thì vẫn còn nhiều
khó khăn, vƣớng mắc.
Các tổ chức nghiên cứu của Vƣơng quốc Anh đã mang đến kinh nghiệm cũng
nhƣ sự hỗ trợ về công nghệ sinh học phân tử, công nghệ gien, công nghệ tinh chế,
công nghệ bào chế, công nghệ bào chế và phát triển dạng sản phẩm ƣu việt từ
curcumin, đảm bảo chất lƣợng và phát triển nông nghiệp bền vững. Dự án này đƣợc
các nhà khoa học hai bên lựa chọ dựa trên cơ sở ngững thành công ban đầu mà các nhà
khoa học thuộc Viện hóa học phối hợp Liên hiệp Khoa học Công nghệ hóa học và môi
trƣờng (Hội hóa học Việt nam) đã đạt đƣợc trong việc chiết xuất tinh nghệ từ củ nghệ
vàng và hoạt chất enzyme Bromelain từ cây dứa để sản xuất thành công thực phẩm
chức năng tinh nghệ và dứa. Sản phẩm Brocurma C-B xuất phát từ nguồn gốc thiên
nhiên nhƣ nghệ và dứa, đƣợc sử dụng nhƣ thực phẩm chức năng an toàn nhằm tăng
cƣờng miễn dịch và khả năng đề kháng của cơ thể, tăng khả năng phòng một số bệnh,
đồng thời hỗ trợ trong điều trị các bệnh nan y, hiểm nghèo nhờ hoạt tính sinh học cộng
hƣởng của nghệ và dứa.
LUẬN VĂN THẠC SỸ
17
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
Hiện nay có một số đơn vị nghiên cứu, doanh nghiệp đã chiết xuất curcumin từ
cây nghệ. Tuy nhiên để nghiên cứu tổng thể toàn diện về cây nghệ, phát triển cây nghệ
thành cây trồng công nghiệp để sản xuất thuốc, thực phẩm chức năng thì là một nghiên
cứu cấp thiết và cần đƣợc quan tâm. Khí hậu và đất đồi núi ở Việt nam rất thuận lợi
cho việc trồng nghệ ở quy mô lớn, trong khi phần lớn bà con nông dân hiện nay vẫn
trồng cây nghệ một cách tự phát. Vì vậy, một phần mục tiêu của Dự án phát triển toàn
diện cây nghệ ở Việt Nam là tận dụng quỹ đất chƣa đƣợc khai thác ở miền núi, tạo
công ăn việc làm cho nông dân địa phƣơng.
Bên cạnh đó, các phòng thí nghiệm thuộc dự án liên kết Việt - Anh đã đánh giá
tiềm năng của cây nghệ để có thể tạo ra một loạt các sản phẩm có giá trị cao tại Việt
Nam, có khả năng ứng dụng thực tiễn trong công nghệ thực phẩm, bảo vệ sức khỏe
hay bảo vệ thực vật. Hiện nay, ngoài việc sản xuất ra sản phẩm tinh bột nghệ là chính,
các nhà khoa học cũng đang tiến hành nghiên cứu để tận dụng các phế phẩm để sản
xuất ra các sản phẩm khác. Thí dụ bã nghệ có thể sử dụng làm phân bón, tinh dầu có
khả năng xua đuổi muỗi, côn trùng, thuốc bảo vệ thực vật dành cho hoa quả...
1.1.2. Thành phần, tính chất hóa học của củ nghệ [3]
Thành phần hóa học
Thành phần trong củ nghệ vàng gồm có: chất màu curcƣmin (curcuminoids), tinh
dầu nghệ dễ bay hơi, chất xơ, chất khoáng, protein, chất béo, lƣợng ẩm, và
carbohydrate.
Bảng 1.1: Thành phần hóa học của củ nghệ
Thành phần của củ nghệ vàng Turmeric
Curcumin (Curcuminoids)
2-8%
Tinh dâu (Volatile essential oil)
3-7%
Chât xơ (Fiber)
2-7%
Chât khoáng (Mineral matter)
3-7%
Protein
6-8%
Chât béo (Fat)
5-10 %
Lƣợng ẩm (Moisture)
6-13%
Carbohydrates
60-70 %
LUẬN VĂN THẠC SỸ
18
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
Theo Ishita Chattopadhyay (2004), trong tinh dầu (5.8%) thu đƣợc bằng chƣng cất lôi
cuốn hơi nƣớc của củ nghệ gồm có a-phellandren (1%), sabinene (0.6%), cineol (1%),
bomeol (0.5%), zingiberene (25%) và sesquiterpines (53%)
Giới thiệu về curcumin.
Curcumin là các hợp chất có tác dụng tạo nên màu vàng cho củ nghệ. Cùng với
tinh dầu, các hợp chất curcumin tạo nên vị cay và mùi hăng đặc trƣng cho củ nghệ.
Ngoài ra curcumin còn bảo vệ nghệ chống lại sự xâm nhập của nấm và vi sinh vật.
Curcumin là thành phần quan trọng nhất và linh động nhất trong củ nghệ. Nó có
hoạt tính sinh học quan trọng nhƣ hoạt tính kháng viêm; chống oxy hóa, dị ứng; liền
vết thƣơng; chống co thắt; kháng khuẩn, nấm và khối u... .
Ở Mỹ, curcumin đƣợc dùng nhƣ một chất tạo màu trong pho mát, mustard, ngũ
cốc, hoa quả dầm, bột khoai tây, trong súp, kem và cả yogurts.
Cấu trúc hóa học của curcumin.
Năm 1815, cấu trúc của curcumin (C21 H20 06 ) lần đầu tiên đƣợc miêu tả bởi Volger
và Pelletier. Và năm 1913, cấu trúc hóa học của curcumin đƣợc Lampe xác định qua
một loạt các phản ứng:
• Khi đun curcumin với kiềm tạo thành vanilic acid và ferulic acid
• Curcumin nóng chảy vớii kiềm cho protocatechuic acid ((OH)2C6H3COOH)
•
Oxy hóa bằng permanganat tạo thành vanilin
•
Tác dụng với hydroxylamin tạo dẫn xuất isoxozol
• Hydro hóa dẫn xuất diacetyl của curcumin cho hỗn hợp dẫn xuất hexahydro và
tetrahydro.
Từ những phản ứng trên, cấu trúc của curcumin đƣợc xác định là diferuloymethan.
Cấu trúc hóa học của các hợp chất curcumin trong nghệ
Curcƣmin là các hợp chất của phenol có trong củ nghệ. Curcumin gồm chủ yếu là
ba hợp chất tạo màu cơ bản cho củ nghệ, tồn tại trong củ nghệ với những tỉ lệ khác
nhau và đều là những dẫn xuất dicinnamoylmethane:
1) 1,7-Bis-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione
= diferuloylmethane = curcumin
(CTHH: C21 H2o06: C.A.S. number: 458-37-7, M = 368)
LUẬN VĂN THẠC SỸ
19
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
1 -(4-Hydroxyphenyl)-7-(4-hydroxy-3 -methoxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5 dione
= p-hydroxyciimamoylferuloylmethane = demethoxycurcumin
(CTHH: C20 H18 05: C.A.S. number: 33171-16-3, M = 338)
2) 1,7-Bis-(4-hydroxyphenyl)-hepta-1,6-diene-3,5-dione
= p,p-dihiđroxydicimiamoylmethane = bisdemethoxycurcumin
(CTHH: C19H1604: C.A.S. number: 33171-05-0, M = 308)
Hình 1.8: Cấu trúc hóa học của curcuminoid.
1) Curcumin: R1 = R2 = OCH3
2) Demethoxycurcumin: R1 = OCH3 , R2 = H
3) Bisdemethoxycurcumin: R1 = R2 = H
Hình 1.9: Các hợp chất curcuminoid.
LUẬN VĂN THẠC SỸ
20
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
Trong ba hợp chất trên, curcumin thƣờng chiếm tỉ lệ chủ yếu, sau đó là
demeứioxycurcumin, và bisdemethoxycurcumin thƣờng ít linh động hơn.
Bên cạnh ba thành phần chủ yếu, ngƣời ta cũng tách ra đƣợc ba thành phần phụ
đƣợc cho là các đồng phân hình học của ba hợp chất trên. Một trong ba thành phần
phụ này đƣợc cho là đồng phân hình học dạng cis-trans của curcumin dựa trên phổ uv
của nó (curcumin có cấu hình trans-trans). Đồng phân này có điểm nóng chảy thấp hơn
và ít ổn định hơn trong dung dịch cũng nhƣ trong ánh sáng so với curcumin .
Hình 1.10: Đồng phân hình học dạng cis-trans của curcumin.
Hình 1.11: Dạng keto và enol của curcumin.
LUẬN VĂN THẠC SỸ
21
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
1.1.4. Các ứng dụng của củ nghệ [5] [6] [14] [15]
Ứng dụng trong y học:
Trong y học cổ truyền, nghệ vàng (Curcuma longa) đƣợc sử dụng nhƣ một vị thuốc
với rất nhiều công dụng nhƣ liền vết thƣơng, mờ sẹo, chữa đau dạ dày, giải độc gan, co
hồi tử cung sau sinh…..
Hoạt chất đem lại tác dụng của nghệ vàng là Curcumin, chỉ chiếm khoảng 0, 3%.
Nhiều nghiên cứu trên thực nghiệm đã xác minh Curcumin có nhiều hoạt tính sinh học
quý nhƣ: Chống viêm, chống oxy hóa, kháng khuẩn, chống ung biếu, bảo vệ gan, bảo
vệ thận, ức chế tắc mạch, phòng nhồi máu cơ tim, chống thấp khớp. Đặc biệt nhiều
nghiên cứu đã chứng minh Curcumin có tác dụng tiêu diệt tế bào ung bƣớu mạnh do
ức chế cả ba giai đoạn hình thành, phát triển và di căn ung bƣớu. Đồng thời Curcumin
có khả năng dung nạp tốt, an toàn ngay cả khi dùng với liều cao và kéo dài.
Tuy nhiên, Curcumin không tan trong nƣớc, hấp thụ kém, đồng thời lại bị chuyển
hóa nhanh do vậy khả năng sử dụng trong thực tế của Curcumin chỉ đạt 2 – 3%. Theo
tính toán của các nhà khoa học, để đạt hiệu quả hỗ chợ điều trị bệnh phải dùng dung từ
4 – 12g curcumin/ngày tƣơng đƣơng 1 – 4kg nghệ tƣơi. Đây là liều rất cao, bệnh nhân
khó tuân thủ trong thời gian dài. Do vậy hạn chế khả năng sử dụng tinh nghệ và tinh
chất Curcumin trong thực tiễn hỗ trợ điều trị bệnh.
Curcumin đƣợc bào chế bằng công nghệ Nano giúp tăng độ tan, cải thiện độ hấp
thu, ổn định đồng bộ trong máu, tăng hiệu quả hỗ trợ điều trị bệnh đồng thời có thể
gắn các yếu tố ảnh hƣởng, mục đích để tăng tác dụng diệt tế bào ung biếu của
Curcumin.
Các dƣợc chất không tan trong nƣớc gặp phải rào cản là không hấp thụ đƣợc vào
máu, các tá dƣợc trợ tan lại có nhƣợc điểm là rất độc, khó sử dụng trong dƣợc phẩm.
Curcumin có độ an toàn cao, nhiều tác dụng nhƣng có nhƣợc điểm là không tan
trong nƣớc, chỉ có 2% đƣợc hấp thu vào máu. Viện HLKHVN đã nghiên cứu chế tạo
đƣợc hạt Mixen Polyme có kích thƣớc Nano tan trong nƣớc theo „mô hình virus‟ với
kích thƣớc siêu nhỏ 30 – 100nm, cấu trúc với hai phần vỏ chứa nƣớc, nhân kỵ nƣớc.
Hạt mixen trở thành chất mang, đóng gói Curcumin đi qua hang rào miễn dịch, xâm
nhập vào mạch máu.
LUẬN VĂN THẠC SỸ
22
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
Vậy viện HLKHVN đã chế tạo thành công Nano Curcumin với kích thƣớc 30 –
100 nm với Khả năng sử dụng cao hơn nhiều so với Curcumin thƣờng và sản xuất
đƣợc nguyên liệu với quy mô pilot đủ cho một công ty cung ứng sản phẩm ra thị
trƣờng với tên thƣơng mại TPCN Cumargold đạt tiêu chuẩn chất lƣợng tƣơng đƣơng
chế phẩm Nano Curcumin của Mỹ, cao hơn chế phẩm của Ấn Độ, Trung quốc, Đài
Loan….
Bƣớc đầu các nhà khoa học đã nghiên cứu so sánh dƣợc động học của Nano
Curcumin và Curcumin cho thấy nồng độ cực đại trong máu Cmax của Nano Curumin
cao hơn từ 50 – 70 lần so với giá trị Cmax của các mẫu Curcumin
Kết quả cho thấy Nano Curcumin tan trong nƣớc, có khả năng xâm nhập tốt, đạt
nồng độ cao tại các tế bào và khối tế bào ung bƣớu, trong khi Curcumin không tan và
không có khả năng xâm nhập vào khối tế bào ung bƣớu, đồng thời Nano Curcumin có
khả năng tiêu diệt tế bào ung thƣ vú, ung bƣớu phổi, ung bƣớu đại trực tràng ngay ở
nồng độ rất thấp, còn Curcumin phải ở nồng độ gấp hàng chục lần mới có tác dụng.
Nhƣ vậy có thể đánh giá Nano Curcumin ƣu việt hơn hẳn Curcumin cả về độ tan, độ
xâm nhập và khả năng tiêu diệt tế bào ung bƣớu đáp ứng một phần nhu cầu phòng và
chữa bệnh của nhân dân.
Ứng dụng trong làm đẹp
Làm đẹp da
Nghệ còn giúp chống lão hóa da, ngăn ngừa sự hình thành các nếp nhăn, vết
nám, làm cho da mịn màng, tƣơi trẻ. Nghệ còn hỗ trợ chống viêm, do ức chế các chất
trung gian gây viêm nhƣ cyclooxygenaza (COX – 2), lipooxy – genaza (LOX)… Hỗ
trợ chống xơ vữa động mạch do cholesterl và tăng độ bền mao mạch ngoại vi.
LUẬN VĂN THẠC SỸ
23
ĐẶNG THỊ ĐAN
Trường Đại học Bách khoa Hà Nội
Viện Dệt may – Da giầy và Thời trang
Hình 1.12: Ứng dụng curcumin trong lĩnh vực làm đẹp
Nghệ làm giảm mụn trứng cá: Nghệ chứa tinh chất kháng khuẩn và khử trùng
giúp làm giảm mụn trứng cá. Nghệ cũng giúp kiểm soát sự tiết dàu trên da rất tốt cho
những ngƣời có làn da quá nhờn và làm mờ dần các vết sẹo mụn trứng cá theo thời
gian. Để tự trị liệu bạn có thể trộn một ít bột nghệ với bột gỗ đàn hƣơng và một lƣợng
nhỏ nƣớc cốt chanh. Thoa mặt nạ và đợi cho mặt nạ khô, sau đó rửa lại bằng nƣớc
lạnh. Nghệ làm da sáng lên và rạng rỡ. Đó chính là lý do những cô dâu mới ở vùng
Nam Á thƣờng sử dụng nghệ trƣớc ngày cƣới của mình để trở nên xinh đẹp và lộng
lẫy.
1.2. Phƣơng pháp nhuộm màu bằng chất màu tự nhiên [10]
1.2.1. Phƣơng pháp nhuộm tận trích
Định nghĩa
Nhuộm tận trích là quá trình công nghệ đƣa thuốc nhuộm vào sâu trong lõi xơ
sợi bằng phƣơng pháp chuyển dịch cân bằng nồng độ từ dung dịch nhuộm vào
xơ, thông qua các quá trình nhiệt động học. Thuốc nhuộm sẽ chuyển dịch từ nơi
có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp.
Nhuộm tận trích là phƣơng pháp nhuộm mà vật liệu đƣợc ngâm trong dung dịch
suốt quá trình nhuộm. Nhờ vậy, chất màu có trong dung dịch nhuộm đƣợc đƣa
lên vật liệu đồng thời thực hiện các liên kết với vật liệu đề gắn màu cho vật liệu.
LUẬN VĂN THẠC SỸ
24
ĐẶNG THỊ ĐAN
