ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHỬ PROTÊIN TRONG LATEX CAO SU THIÊN THIÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHỬ PROTÊIN TRONG LATEX CAO
SU THIÊN THIÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

Họ và tên sinh viên : LÂM TRÍ HIẾU
Ngành : CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Niên khóa : 2005-2009

Bình Dương, tháng 8/2009
1


ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG KHỬ PROTÊIN TRONG LATEX CAO SU
THIÊN THIÊN BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HỌC

Tác giả

LÂM TRÍ HIẾU

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng cấp bằng Kỹ sư ngành
Công nghệ hóa học

Giáo viên hướng dẫn :
Tiến sĩ Nguyễn Ngọc Bích

Tháng 8 năm 2009
i

Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại Học
Nông Lâm Tp.HCM đã truyền đạt cho em những kiến thức quý
báu trong thời em học tập tại trường. Đặc biệt, xin hân thành cảm
ơn thầy Nguyễn Ngọc Bích và chị Nguyễn Thị Huệ Trang đã tận
tình hướng dẫn em hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cám ơn toàn thể cô chú, anh chị công tác tại
Viện Nghiên Cứu Cao Su Việt Nam đã tạo mọi điều kiện thật tốt
cho em trong thời gian lưu trú tại Viện.
Sinh viên thực hiện
Lâm Trí Hiếu

ii


TÓM TẮT

Luận văn tốt nghiệp đại học chuyên ngành Công nghệ Hóa Học được thực hiện
nhằm nghiên cứu và đánh giá khả năng khử protêin trong latex cao su thiên nhiên bằng
phương pháp hóa học. Từ đó, phân tích hiệu quả đạt được phương pháp khử, nhằm
chọn ra được quy trình khử tốt nhất, ứng dụng vào thực tế sản xuất. Các thí nghiệm đã
thực hiện là (i) khử protêin trong giai đoạn latex bằng polyvinyl alcohol (PVA), (ii)
khử protêin trong giai đoạn latex bằng urea, (iii) khử protêin trong giai đoạn sản phẩm
trước và sau lưu hóa bằng ngâm rửa trong dung dịch chlorine, (iv) khử protêin trong
giai đoạn đoạn phẩm trước và sau lưu hóa bằng ngâm rửa trong dung dịch Natri Clorua
( NaCl). Luận văn cũng tiến hành nghiên cứu tính chất cơ lý của sản phẩm từ latex cao
su thiên nhiên đã được loại protêin bằng các phương pháp nêu trên.
Kết quả có được từ các thí nghiệm khử protêin trong giai đoạn latex cho thấy, quá

trình gia công ly tâm đã loại bỏ 86,38% hàm lượng protêin trong tan được trong nước
(EP) có trong mủ ly tâm HA. Màng cao su hình thành từ mủ ly tâm HA khử hay không
khử protêin có hàm lượng EP trung bình lần lượt là 0,3715 mg/g và 2,3304 mg/g.
Trong khi đó, hiệu quả khử protêin trong mủ ly tâm HA bằng phương pháp ủ mủ ly
tâm HA với PVA và urea không đáng kể. Đồng thời, ủ mủ ly tâm HA với PVA và urea
không ảnh hưởng đến cường lực của màng cao su.
Khử protêin trong giai đoạn sản phẩm bằng ngâm rửa màng cao su trước và sau
lưu hóa trong dung dịch NaOCl và NaCl, cho hiệu quả khử protêin đáng kể. Ngâm rửa
màng cao su sau lưu hóa cho hiệu quả khử protêin cao khi ngâm rửa màng cao su
trước lưu hóa. Dung dịch NaCl cho hiệu quả khử protêin cao hơn dung dịch NaOCl.
Phương pháp ngâm rửa màng cao su sau lưu hóa cho không gây ảnh hưởng đến cường
lực của màng cao su so với ngâm rửa màng cao su trước lưu hóa.

iii


ABSTRACT
Graduation tractate from university chemical engineering speciality is made to
study and evaluate the possibility of reducing protein in natural rubber latex using
chemical methods. Since then, analysis of the effectiveness of the deproteinization
methods, in order to select the best deproteinization procedure, applied in actual
production.. The experiments were made (i) reduction of leachable proteins in the latex
stage with polyvinyl alcohol (PVA), (ii) reduction of leachable proteins in the latex
stage with urea, (iii) reduction of leachable proteins in the product stage by rinsing
unvulcanised and Post-vulcanised latex film in chlorine solution, (iv) reduction of
leachable proteins in the product stage by rinsing unvulcanised and Post-vulcanised
latex film in sodium chloride solution (NaCl). Tractate also researched on physical
properties of products from natural rubber latex had been deproteinised using the
methods above.
Results obtained from experiments reduced protein in the latex stage showed that

the centrifugation removed 86.38% of the extractable protein (EP) in HA latex. Latex
film was formed from HA latex which was reduced or not reduced protein, had EP
content in turn is 0.3715 mg / g and 2.3304 mg / g . Meanwhile, it was found that PVA
and urea didn’t reduce the EP content significantly and did’nt affect the tensile
strength of latex film.
Rinsing unvulcanised and Post-vulcanised latex film in chlorine solution and
sodium chloride solution, has a significant effect on the removal of EP. Rinsing Postvulcanised latex film was far more effective than rinsing unvulcanised latex film for
achieving lower EP content. Sodium chloride solution is more effective than chlorine
solution. Rinsing unvulcanised latex film has a significant effect on the tensile strenght
of latex film.

iv


MỤC LỤC
Trang
TRANG TỰA
LỜI CÁM ƠN
TÓM TẮT LUẬN VĂN
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
DANH SÁCH CÁC HÌNH
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Chương 1. MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
1.2 Mục đích đề tài
1.3 Nội dung đề tài
1.4 Yêu cầu
Chương 2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Cấu tạo và thành phần của latex cao su thiên nhiên

2.1.1 Phần tử hạt cao su
2.1.2 Lutoids
2.1.3 Phần tử Frey Wyssling
2.1.4 Lipid
2.1.5 Glucid
2.1.6 Khoáng
2.1.7Cấu tạo protêin
2.1.7.1 Peptide
2.1.7.2 Cấu trúc protêin
2.1.7.2.a Cấu trúc bậc nhất
2.1.7.2.b Cấu trúc bậc hai
2.1.7.2..c Cấu trúc bậc ba
2.1.7.2.d Cấu trúc bậc bốn
2.1.7.2..e Domain cấu trúc
2.1.7..3 Protêin trong latex cao su thiên nhiên
2.1.7.3.3 α -Globulin và Hevein
2.1.7.3.b Các protêin cơ bản
2.2 Dị ứng latex cao su thiên nhiên
2.2.1 Nhữnng nhóm thường gặp và rủi ro
2.2.2 Triệu chứng
2.2.3 Những chất gây dị ứng latex cao su thiên nhiên
2.3 Phương pháp phân tích protêin trong latex
2.3.1 Phương pháp hóa học
2.3.1.1 Phương pháp Kjeldalh
2.3.1.2 Phương pháp Bradford
2.3.1.3 Phương pháp Biuret
2.3.1.4 Phương pháp Lowry
2.3.1.4.a Phân tích Lowry cổ điển
2.3.1.4.b Phân tích Lowry cải tiến
2.3.2 Phương pháp miễn dịch học

v

i
ii
iii
v
vii
viii
ix
1
1
2
2
2
3
3
4
5
5
6
7
8
8
8
9
9
10
12
13
14

15
16
16
17
18
18
19
20
20
20
20
21
21
21
22
22


2.3.2.1 Phân tích hấp thu miễn dịch – phóng xạ (RAST)
2.3.2.2 Phân tích hấp thu miễn dịch liên kết với enzyme trên protêin gây dị
ứng trong latex (LEAP)
2.3.2.3 Phân tích cản trở ELISA sử dụng những kháng thể đơn dòng
2.4 Tình hình nghiên cứu các phương pháp khử protêin
2.4.1 Phương pháp khử protêin trong giai đoạn latex
2.4.2 Phương pháp khử protêin trong giai đoạn sản phẩm
Chương 3. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP
3.1 Vật liệu
3.1.1 Hỗn hợp sản phẩm nhúng điển hình
3.1.2 Dung dịch đông tụ
3.1.3 Tạo màng cao su

3.2 Phương pháp thí nghiệm
3.2.1 Thí nghiệm các phương pháp khử protêin trong giai đoạn latex
3.2.2 Thí nghiệm các phương pháp khử protêin trong giai đoạn sản phẩm
3.2 Xác định các chỉ tiêu
Chương 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Chương 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

vi

22
23
23
24
25
26
27
37
27
28
28
28
28
29
31
32
36
38
39

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
CSTN

Cao su thiên nhiên

DNA

Deoxyribonucleic acid

DRC

Hàm lượng cao su khô (Dry rubber content)

ELISA

Phân tích hấp thu miễn dịch liên kết vối enzyme (Enzyme-linked
immunodsorbent assay)

EP

Protêin chiết xuất (Extractable proteins)

HA

High ammonia

LEAP

Phân tích hấp thu miễn dịch liên kết với enzyme trên protêin gây dị ứng
trong latex (The latex ELISA for allergenic proteins)

LTCSTN

Latex cao su thiên nhiên

MST

Độ ổn định cơ học (Mechanical Stabitily time)

PVA

Polyvinyl alcohol

RAST

Phân tích hấp thu miễn dịch - phóng xạ (Radio-immunosorbant assay)

SPT

Skin prick test

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TS

Lực kéo đứt (Tensile strenght)

vii


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình

Nội dung

Trang

2.1

Ống nghiệm ly tâm siêu tốc với các thành phần của latex bên
trong

4

2.2

Cấu tạo phần tử cao su

5

2.3

Cấu tạo liên kết peptide

8

2.4

Cấu trúc bậc nhất của protêin

9

2.5

Mô hình cấu trúc bậc 2 dạng anpha-helix

10

2.6

Mô hình cấu trúc bậc 2 dạng beta-helix

11

2.7

Các cầu nối trong cấu trúc bậc 3 của protêin

12

2.8

Cấu trúc phân tử collagen (a) và Hb-α2,β2 (b)

13

3.1

Qui trình tạo màng cao su

28

4.1

Hiệu quả khử protêin trong giai đoạn latex bằng Urea và
PVA

33

4.2

Ảnh hưởng tính chất cơ lý bởi do quá trình khử protêin giai
đoạn latex

34

4.3

Hiệu quả khử protêin trong giai đoạn latex bằng ngâm rửa
trong dung dịch Chlorine và NaCl

35

4.4

Ảnh hưởng tính chất cơ lý bởi do quá trình khử protêin giai

đoạn sản phẩm

36

viii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng

Nội dung

Trang

2.1

Thành phần hóa học LTCSTN

3-4

2.2

Thành phần khoáng trong LTCSTN

8

2.3

Triệu chứng ở 160 bệnh nhân dị ứng LTCSTN

19

2.4

Protêin gây dị ứng trong LTXCSTN từ loài Hevea
brasiliensis

19

4.1

Giá trị EP và lực kéo đứt trung bình của sản phẩm theo
phương pháp khử protêin trong giai đoạn latex bằng urea và
PVA

32

4.2

Giá trị EP và lực kéo đứt trung bình của sản phẩm khử
protêin bằng phương pháp ngâm rửa với dung dịch NaOCl
trước và sau lưu hóa

34

ix


Chương 1
MỞ ĐẦU

1.1 Đặt vần đề
Nhiều năm qua, trên thế đã có rất nhiều nghiên cứu về vấn đề dị ứng protêin
trong LTCSTN. Trên lĩnh vực y học, các nhà khoa học đã chứng minh được các triệu
chứng dị ứng do sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc từ CSTN. Các nghiên cứu về cơ
chế và bệnh học dị ứng protêin trong LTCSTN cho thấy cần phải có biện pháp cải tiến
đối với các sản phẩm LTCSTN. Đối tượng mắc các chứng dị ứng protêin LTCSTN
nhiều nhất là nhân viên y tế, do đối tượng này tiếp trức trực tiếp mỗi ngày với găng tay
CSTN. Trên lĩnh vực hóa học, các nhà khoa học không ngừng đưa ra các giải pháp
khắc phục vấn đề này. Nhiều công trình nghiên cứu về protêin trong LTCSTN đã xác
định được một số loại protêin và chuỗi polypeptide có trong LTCSTN. Thực tế cho
đến nay, trong LTCSTN có khoảng 250 protêin và chuỗi polypeptide đã được xác
nhận với kích thước phân tử và đối với một số protêin với chức năng rõ ràng, trong đó
khoảng 50 protêin hoặc chuỗi polypeptide đã được biết là dị ứng nguyên.
Song song với nghiên cứu tìm hiểu về protêin trong LTCSTN, các công trình
nghiên cứu tác động lên đối tượng protêin đã được triển khai và mang lại nhiều kết quả
khả quan. Tuy nhiên, các nghiên cứu vẫn còn rất nhiều hạn chế. Ví dụ, các công trình
sử dụng enzyme cắt các chuỗi protêin thành những đoạn ngắn hơn, nhưng người ta
không biết được những đoạn ngắn có khả năng trở thành dị ứng nguyên không. Trên
lĩnh vực cải tiến sản phẩm, các nhà sản xuất đã sản xuất thành công các sản phẩm có
hàm lượng protêin chiết xuất ở mức khá thấp, giảm thiểu rủi ro mắc phải các dị ứng
cho người sử dụng.
Với định hướng đó, đề tài “Đánh giá khả năng khử protêin trong latex cao su
thiên bằng phương pháp hóa học” được thực hiện nhằm đánh giá hiệu quả của các
phương pháp khử protêin đã được nghiên cứu, áp dụng vào thực tiển sản xuất của
ngành cao su Việt Nam.

1


1.2 Mục đích đề tài

- Xây dưng các qui trình khử protêin trong LTCSTN bằng phương pháp hóa học.
- Đánh giá hiệu quả khử protêin của các phương pháp được thí nghiệm.
- Đánh giá chỉ tiêu cơ lý của sản phẩm sau khi đã được khử protêin.
1.3 Nội dung đề tài
Tiến hành các thí nghiệm khử protêin :
• Khử protêin trong giai đoạn latex bằng PVA (polyvinyl alcohol)
• Khử protêin trong giai đoạn latex bằng urea
• Khử protêin trong giai đoạn sản phẩm trước và sau lưu hóa bằng ngâm rửa trong
dung dịch chlorine
• Khử protêin trong giai đoạn sản phẩm trước và sau lưu hóa bằng ngâm rửa trong
dung dịch NaCl
1.4 Yêu cầu
Đánh giá các kết quả đạt được từ các thí nghiệm trên :
Đối với màng cao su, phân tích protein chiết xuất được bằng nước (Aqueous
Extractable Protein - EP) được thực hiện bằng phương pháp Lowry cải tiến theo mô tả
trong ASTM D5712-05 Xác định lực kéo đứt của mẫu cao su được thực hiện theo
TCVN 4509:2006.
Kết quả từ các phân tích sẽ đánh giá được phương pháp khử protêin ưu việt.

2


Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Cấu tạo và thành phần của latex cao su thiên nhiên.
Theo Chen (1995), thành phần cấu tạo hóa học của latex từ cao su Hevea phức
tạp hơn những latex tổng hợp. Bởi vì latex cao su Hevea là một tế bào chất. Đã từ lâu,
các nghiên cứu cho biết, ngoài việc latex cao su chứa các hydrocacbon cao su, còn
chứa những thành phần phi cao su hiện diện với những lượng tương đối nhỏ. Nhiều
trong số này tan trong môi trường serum của latex, một số khác bám trên bề mặt của

các hạt cao su và các phần tử phi cao su thì lơ lững trong latex. Một cơ sở lập luận đã
được thiết lập rằng những tính chất vậy lý và hóa học của latex được bảo quản, khi đến
tay các quốc gia tiêu thụ, đã khác đi đáng kể so với latex sống được cạo do những thay
đổi xảy ra trong suốt quá trình thu hoạch, bảo quản, cô đặc và quá trình tồn trữ tiếp
theo trong vận chuyển. Những thay đổi tự nhiên này bị tác động bởi nhiều yếu tố bao
gồm thành phần cấu tạo của latex trước khi bảo quản. Trong phần giới thiệu về thành
phần cấu tạo học của latex cao su thiên nhiên này, những thành phần hạt quan trọng và
thành phần hóa học chính của latex được mộ tả ngắn gọn. Những thay đổi gây ra bởi
nồng độ latex, quá trình ly tâm và bảo quản cũng được đề cập.
Vì là sản phẩm từ thiên nhiên, thành phần cấu tạo của latex rất khác nhau giữa
những giới hạn rất rộng. Sau đây là một thành phần cấu tạo phỏng chừng của latex cao
su thiên nhiên :
Bảng 2.1 : Thành phần hóa học LTCSTN
Thành phần

%

Tổng hàm lượng chất rắn

41,5

Hàm lượng cao su khô

36

Protêin

1,4

Lipid

1

Phospholipid

0,6

Tro

0,5
3


Carbohydate

1,6

Khoáng chất

0,3

Nước

58,5

(Nguồn : theo Chen, 1995)
Latex cao su có thể phân riêng thành bốn phần chính khi ly tâm tốc độ cao.
Trong đó có 3 thành phần hạt với lượng lớn, lơ lửng trong môi trường serum bao
quanh. Gồm những hạt cao su ( thành phần hạt chính), những hạt được gọi là “lutiods”
và những hạt Frey-Wyssling. Sự phân bố của các phần chính trong ống ly tâm sau khi

ly tâm tốc độ cao, được thể hiên rõ qua hình 2.1:

Hình 2.1: Ống nghiệm ly tâm siêu tốc với các thành phần của latex bên trong.
(Nguồn : theo Chen, 1995)
Lớp trên cùng là chứa các hạt cao su. Bên dưới lớp này là các hạt FreyWyssling với phần dịch serum bên dưới và cuối cùng phần đáy chủ yếu chứa các hạt
lutiods. Các hạt Frey-Wissling có thể được tìm thấy ngay bên trên phần đáy. Khi latex
được thu hoạch và ly tâm ở nhiệt độ dưới 5 0C, có thể thấy chúng được phân bố thành
11 phần.
2.1.1 Phần tử hạt cao su
Theo Chen (1995), phần tử hạt cao su trong latex tươi chiếm 25 % - 45 % khối
lượng của latex. Hạt cao su trong latex tươi được bao bọc bởi một màng phức tạp chứa
protêin và phospholipid. Cao su chứa trong hạt là dạng không tan được trong nước và
với bản chất là khối tập hợp phân tử. Ví dụ như, một phần tử cao su với đường kính
0,1 μ m chứa 483 phân tử cao su với khối lượng phân tử 6x105. Hydrocarbon trong
cao su chủ yếu là cis-1,4-polyisoprene ( khoảng 99 % ). Các phần tử cao su thường có

4


hình cầu với đường kính trong khoảng 0,02 μ m đến 3 μ m, nhưng latex từ một vài
dòng vô tính trưởng thành, các phần tử lớn hơn có dạng quả lê.

Hình 2.2 : Cấu tạo phần tử cao su
2.1.2 Lutoids
Theo Chen (1995), các phần tử phi cao su chiếm nhiều hơn hết là lutiods. Đây
là những thể có màng bao hình quả lê đường kính đặc trưng từ 2-5 μ m và nặng hơn
các hạt cao su. Chúng hình thành phần chủ yếu của lớp đáy cùng, chiếm 10 %-20 %
thể tích của tổng latex và chứa 12 % chất rắn. Bên trong lutoid là dung dịch nước
(thường gọi là “B-serum”), chứa các hợp chất hòa tan như axít, muối khoáng, protêin,
đường và một polyphenol oxidase. Do đó pH của lutoid vào khoảng 5,5 so với dịch

serum bao quanh là 6,9. Hiện tượng chuyển điện chất hồ đặc quánh cho thấy phát hiện
tám loại protêin trong nhựa lutoid. Latex từ những cây mới lớn, một vài protêin xuất
hiện với hình dạng sợi khâu vắt. Polyphenol oxydase là nguyên nhân của hiện tượng
sạm màu của cao su đông tụ khi phơi ra ngoài không khí hay oxy. Hiên tại, một lượng
lớn lutoid với lượng đủ lớn làm ảnh hưởng đến độ nhớt và tính chất keo của latex tươi.
Ví dụ, sự hiện diện của lutoids giúp việc đông tụ nhanh hơn so với bất kì thành phần
nào khác, và latex đã tách bỏ lutoids khó xảy ra đông tụ so với latex ban đầu. Lutoids
thoái hóa nhanh trong nhiệt độ môi trường nhiệt đới. Thay đổi hiển nhiên đầu tiên
trong lutoids là sự chấm dứt chuyển động Brownian bên trong, do dính vào màng bao
xung quanh. Sau đó màng bị đứt phóng thích những thành phần trên màng vào pha
serum. Những phần màng còn lại được tách rời như một vật liệu không thể kết dính,
5


làm cho việc đông tụ dễ dàng hơn. Những lutoids không bị thay đổi trong môi trường
nước, dễ bị căng nỡ và vỡ ra và chính hiện tượng này đã làm tăng độ nhớt của latex.
2.1.3 Phần tử hạt Frey-Wyssling
Theo Chen (1995), những phần tử này có hình quả lê, thường có màu vàng tươi
và thuộc nhóm có tính khúc xạ cao. Chúng có kích thước lớn hơn và có tỷ trọng cao
hơn không nhiều so với các hạt cao su. Chúng thường xuất hiện thành những cụm.
Màu vàng được xác định do hiện sự hiện diện của các sắc tố carotenoid. Màu sắc của
latex phụ thuộc không chỉ dựa vào số lượng của các phần tử Frey-Wissling, mà phụ
thuộc những sắc tố hiện diện bên trong latex. Về bản chất, những phần tử này chủ yếu
là lipid và không hiện diện trong latex cao su cô đặc bảo quản bằng ammonia. Dường
như, chúng đã bị loại ra khi ly tâm latex hoặc bị hòa tan vào môi trường serum khi
latex được ammonia hóa.
Những thành phần phi cao su chiếm lượng nhiều ( trừ nước ) trong latex tươi
gồm protêin, lipid và các muối vô cơ. Một số lớn các hợp chất khác hiện diện với
lượng rất nhỏ.
2.1.4 Lipid

Theo Nguyễn Hữu Trí (2003), trong latex, lipid và dẫn xuất của chúng chiếm
khoảng 2%, ta có thể trích ly được bằng rượu hay aceton. Lipid thường bị hiểu lầm là
chất nhựa (resines).
Từ năm 1924, Whitby đã chứng minh chất trích ly bằng aceton có chứa các chất
đơn giản như acid oleic, acid linoleic, acid stearic và aicd palmitic, đồng thời cũng có
chứa các chất phức tạp hơn như các sterol (phytostrerol) và các ester của sterol.
Eaton đã lập luận rằng các sắc tố ảnh hưởng lên tiến trình nhuộm màu vàng của
carotenoid.
Vào năm 1930, Rhodes và Bishop đã chứng minh ngoài các lipid đơn giản, việc
xử lý latex cũng như cao su có thể trích ra được các hợp chất thuộc lipid như là chất
phosphatid. Sau đó, các glycolipid, amino lipid và sulfolipid cũng được người ta trích
ra.
R.H.Smith gần đây đã cho bảng phân tích phospholipid latex như sau :
- Lecithin có chứa chất đường khử oxygen hóa hợp ------------------ 51 %

6


- Phosphatidat kim loại có chứa inositol hóa hợp và chất đường khử oxugen
10,5%
- Phosphatidyl ethanolamine --------------------------------------------- 3 %
- Triglyceride --------------------------------------------------------------- 20 %
- Chất không savon hóa được -------------------------------------------- 15,5 %

Ta chú ý việc trích ly lipid bằng rượu hay aceton đã chứng minh được latex có
chứa hàm lượng acid béo có phân tử khối càng lớn bao nhiêu thì latex đó càng cũ hơn
bấy nhiêu. Về sự phân bố của chúng, lipid và dẫn xuất của chúng chứa ở latex dưới ba
hình thức khác nhau :
-

Chủ yếu chúng cấu tạo nên các phần tử Frey-Wyssling.

-

Chúng tham dự vào thành phần mặt trong các phần tử cao su.

-

Những phần có phân tử khối nhỏ hơn, như các acid béo bay hơi hay muối
của chúng đều tan hoàn toàn trong serum.

Các hợp chất lipid và dẫn xuất của chúng cũng là một yếu tố ảnh hưởng tới tính
chất latex.
Tổng quát, những chất này là những chất hoạt động bề mặt và chúng có tham
gia vào tính ổn định thể giao trạng của latex tươi và latex ly tâm. Chẳng hạn như chỉ
cần một lượng nhỏ savon thấp nhất cũng đủ để ổn định tính chất cơ lý latex đã ly tâm.
Về lĩnh vực ổn định, phosphorus của phospholipid tham gia vào phản ứng với
magnsium của latex sẽ sinh ra tác dụng đông đặc latex. Tỷ lệ Mg/P trong latex không
thích hợp sẽ gây ra đông đặc latex không hợp lúc ở trên cây; mặt khác, ta sẽ thấy lại
phosphorus dưới dạng phosphate ammonium-magnnesium ở bộ phận “bol” của máy ly
tâm.
2.1.5 Glucid
Theo Nguyễn Hữu Trí (2003), trong lúc protêin và lipid ảnh hưởng tới tính chất
của latex thì glucid cấu tạo chủ yếu từ những chất tan được (tỉ lệ glucid chiếm từ 2-3
% trong latex lại không có quan hệ tới một tính chất nào của latex. Ngoài quebrachitol
(1-methyl inositol) các glucid chính tìm thấy ở latex là Dambonite: 1,2-domethyl
inositol, Dambose: inositol.
Những chất tan được trong nước chỉ lẩn trong cao su với một tỉ lệ rất nhỏ (cao
su tờ xông khói hay mủ tờ có thể chứa khoảng từ 0,1 % đến 0,2 %). Tỉ lệ này có thể
7

tăng lên trong vài trường hợp đặc biệt, nhất là cao su có được từ sự đông đặc serum
loại ra từ máy ly tâm. Như trường hợp này, cac su sẽ có độ hút ẩm rất cao và sẽ bị vi
khuẩn và nấm mốc tấn công rất mạnh.
2.1.6 Khoáng
Theo Nguyễn Hữu Trí (2003), vào năm 1939, C.P.Flint đã cho bảng nuyên tố
có trong một latex chưa đậm đặc hóa nhưng đã được tác dụng với ammonia như sau: (
những số này được tính theo tổng số tro):
Bảng 2-2 : Thành phần khoáng trong CSTN
Na

K

Rb

Ca

Mn

Fe

Mg

Cu

0,96

96

0,72

0,43

0,02

1,7

0,36

0,07

(Nguồn : Nguyễn Hữu Trí, 2003)
Ta phải chú ý là latex đã cho amoniac vào rồi sẽ có một ảnh hưởng rõ rệt tới
hàm lượng của vài nguyên tố nhất là với magnesium.
2.1.7 Cấu tạo của protêin
2.1.7.1 Peptide
Peptide bao gồm hai hay nhiều gốc amino acid liên kết với nhau bằng nối
peptide (-CO-NH-). Nối peptide thành lập do nhóm -COOH của amino acid này liên
kết với nhóm của amino khác loại đi một phân tử nước. Quá trình này tiến hành theo
kiểu đa ngưng tụ.
Sơ đồ một nối peptide được biểi diễn như sau :

Hình 2.3 : Cấu tạo liên kết peptide
( Nguồn : Nguyễn Phước Nhuận và cộng sự, 2003)
8


Polypeptide là chuỗi peptide có chứa nhiều amino acid.
Oligopeptide là chuỗi peptide có số cấu tử amino acid ít hơn 20.

Protêin là chuỗi polypeptide có số cấu tử amino acid lớn hơn 50, có tính keo
điển hình và chúng bị sa lắng trong môi trường trichloacetic (CCl3COOH) 10% (
Nguyễn Phước Nhuận và cộng sự, 2003).
2.1.7.2 Cấu trúc protêin
Protêin là polypeptide khổng lồ được xây dựng từ hàng chục đến hàng trăm gốc
amino acid. Liên kết peptide -CO-NH- là liên kết chủ yếu trong phân tử protêin, ngoài
ra còn các liên kết khác như liên kết S-S, liên kết hydrogen, liên kết giữa các nhóm kỵ
nước… Cấu trúc protêin hết sức phức tạp và phân chia cấu trúc protêin thành bốn bậc.
2.1.7.2.a Cấu trúc bậc nhất
Cấu trúc bậc nhất của phân tử protêin là cấu trúc của một chuỗi polypeptide
nằm trong mặt phẳng, các amino aicd trong polypeptide liên kết với nhau bằng liên kết
peptide và được sắp xếp theo một trình tự nhất định đặc trưng riêng cho từng phân tử
protêin.

Hình 2.4 : Cấu trúc bậc nhất của protêin
( Nguồn : Nguyễn Phước Nhuận và cộng sự, 2003)
Đặc tính cấu trúc bậc nhất
Bộ khung cacbon và nitrogen được phân bố trên cùng một mặt phẳng, các gốc
R và nguyên tử hydrogen đối xứng qua mạch giữa của amino acid.
Khoảng giữa C và N trong liên kết peptode (-CO-NH-) là 0,132 nm, trị số này
năm giữa trị số nối đôi C=N : 0,125 nm và nối đơn C-N : 0,147 nm, nên tại vị trí liên

9


kết peptide dễ xảy ra hện tượng hỗ biến dẫn tới hình thành dạng enol, tạo cho phân tử
protêin khả năng tham gia vào nhiều phản ứng sinh hóa học.
Sườn của chuỗi polypeptide là các đơn vị (-NH-CH-NO-), các gốc bên R tạo
cho phân tử protêin có các cấu trúc không gian phức tạp và có hoạt tính sinh học cao.
Tính đặc trưng sinh học của từng loại protêin do cấu trúc bậc I quyết định, tức

là do trình tự sắp xếp và số lượng các amino acid trong cuỗi polypeptide quyết định.
Trình tự này được mã hóa bởi các codon trên DNA, sự thay đổi trình sắp xếp các
amino acid trên chuỗi peptide sẽ dẫn đến những rối loạn về đặc tính sinh học của phân
tử protêin.
Gọi P (n) là số tổ hợp giữa các cấu tử amino acid thì với 20 amino acid sẽ cho
2.108 tổ hợp (19 tỷ protêin khác nhau), số tổ hợp này tạo cho lớp chất protêin có tính
muôn hình muôn vẻ trong thiên nhiên ( Nguyễn Phước Nhuận và cộng sự, 2003).
2.1.7.2.b Cấu trúc bậc hai

Hình 2.5 : Mô hình cấu trúc bậc 2 dạng anpha-helix
(Nguồn : Nguyễn Phước Nhuận và cộng sự, 2003)
Cấu trúc bậc II là dạng kết cấu tring không gian của chuỗi polypeptide. Vì tất cả
các amino aicd tự nhiên đều bất đối, nên một tính chất quan trọng của các gốc amino
acid là khả năng quay tự do của chúng quanh mối liên kết của C α , kết quả làm cho
10


chúng có khuynh hướng hình thành cấu trúc xoắn theo kiểu cuộn α ( α -helix) hoặc
dạng xếp lớp β , với liên kết ổn định cấu trúc xoắn là liên kết hydrogen. Dạng cấu trúc
α -helix do Pauling và Corry phát hiện (1955). Liên kết hydrogen thành lập giữa

nguyên tử H của gốc amine từ amino acid này với nguyên tử oxygen của gốc carbonyl
0

từ amino acid khác khi khoảng cách là 2,79 ± 0,12 A . Kết quả mạch polypeptide xoắn
lại theo chiều xoắn anpha.
Đặc tính của cấu trúc bậc INSCRIPTION
Mạch xoắn anpha có 36 gốc amino acid trên mỗi vòng xoắn, amino acid thứ
nhất sẽ ở trên cùng một mặt phẳng với amino acid thứ 18.
Cấu trúc bậc II do cấu trúc bậc I quyết định, dạng cấu trúc này rất bền và tốn ít

năng lượng, chúng chỉ tùy thuộc vào loại amino acid thành lập nên mạch xoắn
(Nguyễn Phước Nhuận và cộng sự, 2003).

Hình 2.6 : Mô hình cấu trúc bậc 2 dạng beta-helix
(Nguồn : Nguyễn Phước Nhuận và cộng sự, 2003)

11


2.1.7.2.c Cấu trúc bậc 3

Hình 2.7 : Các cầu nối trong cấu trúc bậc 3 của protêin
(Nguồn : Nguyễn Phước Nhuận và cộng sự, 2003)
Đây là cấu trúc không gia ba chiều của chuỗi polypeptide trong đó xoắn α của
chuỗi polypeptide lại tự xoắn cuộn gập trong không gian, tạo thành hình cầu hay hình
elipsoit cho phân tử protêin. Dạng cấu trúc bậc III được ổn định nhờ các cầu nối phi
peptide như liên kết ion, liên kết hydro gen, liên kết disulfit, liên kết giữa các nhóm kỵ
nước do sức đẩy của dung môi (Hình 2.7).
(I)- Nối tĩnh điện : do sự kết hợp giữa nhóm base và nhóm carbonyl
(II)- Nối Hydrogen : xảy ra giữa nhóm phenolic với nhóm β hay γ carboxyl
(III)- Nối disulfid liên kết giữa hai phân tử sulfur trong vòng xoắn α -helix.
(IV)- Nối kị nước : xảy ra giữa 2 nhân vòng chi hoàn hay gốc bên R không phân cực
Và lực Val der Waals : lực này xảy ra giữa mọi phân tử có khoảng cách 1-2 lần đường
kính phân tử.
Đặc tính cấu trúc bậc ba
Trong cấu trúc bậc III, cầu nối disulfid (S-S) là cầu nối quan trọng nhất, chúng
bền vững và có thể bị phá hủy bởi các chấct oxy hóa – khử mạnh.
Với cấu trúc bậc III, sự tương tác giữa các gốc amino acid trong dung môi tạo
lực chuyển động đẩy các gốc kỵ nước vào bên trong và các gốc ưa nước hướng ra bên

12


ngoài kết hợp với các phân tử nước định cực của dung môi lập nên lớp vỏ thủy hóa ở
bề mặt phân tử protêin.
Phân tử protêin ở dạng cấu trúc bậc ba có dạng cầu ổn định, gọi là các tiểu đơn
vị hay đơm hợp – monomer. Cấu trúc bậc ba có dạng đặc thù riêng cho từng loại
protêin và phù hợp chức năng của chúng. Ở các protêin chức năng như enzyme và các
kháng thể, protêin của hệ thống đông máu.. thông qua cấu trúc bậc ba mà hình thành
các trung tâm hoạt động, là nơi thực hiện chức năng của protêin ( Nguyễn Phước
Nhuận và cộng sự, 2003).
2.1.7.2.d Cấu trúc bậc bốn

Hình 2.8 : Cấu trúc phân tử collagen (a) và Hb-α2,β2 (b)
(Nguồn : Nguyễn Phước Nhuận và cộng sự, 2003)
Đây là trang thái tổ hợp hình thành từ nhiều đơn hợp polypeptide đã có cấu trúc
bậc ba hoàn chỉnh. Cấu trúc bậc bốn hình thành và ổn định nhờ các lực tương tác giữa
các nhóm phân bố trên bề mặt của các đơn hợp protêin hình cầu, các liên kết đó là :
cầu nối ester, cầu nối hydrogen, cầu nối ion, cầu nối kỵ nước… Các cầu nối này không
bền vững, dễ bị phá hủy, làm cho các tiểu đơn vị dễ tách rời nhau ra.
Rất nhiều trường hợp protêin phải tổ hợp lại mới có hoạt tính sinh học. Trong
trường hợp này, cấu trúc bậc bốn là điều kiện để hình thành nên tính năng mới cho
protêin , làm cho phân tử protêin có khả năng thực hiện những chức rất phong phú của
sự sống
13


Một trong những cấu trúc bậc bốn đơn giản được nghiên cứu kỹ là cấu trúc bậc
bốn của hemoglobin:
Phân tử hemoglobin bao gồm bốn tiểu đơn vị : hai mạch α và hai mạch β .

Nếu bốn tiểu phần tách rời nhau thì mỗi tiểu phần không thể vận chuyển được một
phân tử O2. Khi kết hợp lại thành trạng thái tetramer tạo ra một không gia đặc thù gần
như hình tứ diện thì mới có khả năng kết hợp và vận chuyển khí oxy. Một phân tử
hemoglobin vận chuyển được bốn phân tử O2 ( Nguyễn Phước Nhuận và cộng sự,
2003).
2.1.7.2.e Domain cấu trúc (Structural domain)
Ở các chuỗi peptide dài thường hình thành các búi hay các quai nhờ các cầu nối
disulfit trong chuỗi và được gọi là các domain. Các domain cấu trúc nằm trong phân tử
protêin được coi như một phân tử protêin nhỏ, hoàn chỉnh và thường là nơi thực hiện
chức năng liên kết, chức năng lắp ráp của phân tử protêin lớn trong hoạt động chức
năng của nó. Sự hình thành các domain trong phân tử protêin tao ra khả năng tương
tác linh hoạt giữa các đại phân tử, khả năng cơ động, dịch chuyển tương ứng giữa các
bộ phận trong quá trình thực hiện chức năng sinh học. Ví dụ : trong cấu trúc của
globulin miễn dịch (immunoglobulin) mỗi vùng biến đổi hay vùng hằng định đều có
một domain, độ dài của domain bao gồm khoảng 60 amino acid. Như vậy mỗi chuỗi
nhẹ có 2 domain và mỗi chuỗi nặng có từ 4 đến 5 domain tùy thuộc lớp globulin miễn
dịch.
Khi phân tích sự hoạt động của hầu hết các domain đã biết, có thể chia chúng
thành ba nhóm :
(1) Protêin nhóm I có những domain cố định nối với nhau bằng những đoạn khá dài
và dẻo của chuỗi peptide cho phép chúng xê dịch trong những khoảng khá
rộng.
(2) Protêin nhóm II có những domain cố định nối với nhau theoo kiểu ‘bản lề’, nên
phạm vi xê dịch rất hạn chế.
(3) Protêin nhóm III có tính năng động, có chức năng rất đa dạng
Một điều đáng chú ý là những protêin nguồn gốc khác nhau nhưng có chức
năng tương tự thì các domain có cấu trúc tương đối giống nhau ( Nguyễn Phước
Nhuận và cộng sự, 2003).
14

2.1.7.3 Protêin trong latex cao su thiên nhiên
Theo Chen (1995), tổng lượng protêin trong latex tươi xấp xỉ 1-1,5 %, và 20 %
trong lượng protêin đó bám trên bề mặt các hạt cao su và một phần tương đương kết
hợp vào phần đáy. Phần protêin còn lại tan vào môi trường serum. Các protêin và lipid
cùng bám trên hạt cao su tồn tại trong latex ở dạng thể keo, phần còn lại kết hợp với
pha cao su khi latex đông đặc bởi acid trong quá trình sản xuất cao su khô ( cao su tờ,
crepe). Khoảng một nủa dịch serum và protêin trong phần đáy và phần còn lại kết hợp
với pha cao su trong quá trình đông đặc.
Năm 1942, những nghiên cứu cho thấy dịch serum từ latex không được bảo
quản có chứa bảy thành phần protêin. Bảo quản latex cao su trong vài tháng với
amoniac, làm giảm số lượng thành phần xác định được từ bảy xuống còn hai. Tuy
nhiên, các nghiên cứu sau đó vào năm 1960, đã chứng minh có sự hiện diện của 22
thành phần protêin trong pha serum và có ít nhất tám loại protêin trong phần đáy của
latex tươi; một vài thành phần trong số này có thể giống hệt nhau và cùng tan trong
pha serum. Các điểm đẳng điện của các loại protêin này dao động trong khoảng từ pH
= 3 đến pH = 9.
Những protêin bám trên các hạt cao su chưa vẫn chưa được nghiên cứu chi tiết,
do việc tách rời các protêin này ra khỏi bề mặt hạt cao su gặp rất nhiều khó khăn. Tuy
nhiên, các phần tử chuyển điện cho thấy rằng các phần tử latex tươi có các điểm đẳng
điện trong khoảng pH=4,0 đến pH=4,6, phụ thuộc vào dòng vô tính. Sự khác biệt giữa
các điểm đẳng điện có lẽ cho biết rằng có hơn một loại protêin bám trên bề mặt hạt
phần tử cao su và mối liên hệ giữa các protêin đó là đặc điểm vô tính.
2.1.7.3.a α -Globulin và Hevein.
Hai protêin ( α -Globulin và Hevein) hiện diện trong latex với mật độ cao, được
tách rời nhau, làm sạch và những nghiên cứu về tính chất hai loại protêin này thu được
một số thông tin. α -Globulin là protêin hiện diện với nồng độ cao nhất trong serum
latex tươi. Nó tan trong những dung dịch muối ở những giá trị pH cách xa điểm đẳng
điện của nó (pH=4,55), bị động tụ bởi nhiệt, và bám rất nhanh vào bề mặt các
hydrocacbon trong nước. Lượng lưu huỳnh bên trong protêin này rất thấp và có hiện

hiện diện của một ít phốt-pho. Nó bị kết tủa trong dung dịch có giá trị pH gần bằng pH

15