Nghiên cứu khả năng nhuộm màu vải sợi từ lá sakê (artocarpus altilis)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LÊ THỊ LỆ HOA

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG NHUỘM MÀU
VẢI SỢI TỪ LÁ SA KÊ
(ARTOCARPUS ALTILIS)

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC
MÃ NGÀNH:

60 52 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2017


Cơng trình được hồn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG - HCM

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Bùi Mai Hương ....................................................
PGS. TS. Lê Thị Hồng Nhan .....................................
Cán bộ chấm nhận xét 1: TS. Phan Thị Hoàng Anh ..................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2: TS. Mai Huỳnh Cang ........................................................
Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày 5 tháng 1 năm 2017
Thành phần hội đồng đánh giá luận văn gồm:
1. Chủ tịch: PGS. TS. Phạm Thành Quân
2. Phản biện 1: TS. Phan Thị Hoàng Anh

3. Phản biện 2: TS. Mai Huỳnh Cang
4. Ủy viên: TS. Bạch Long Giang
5. Thư ký: TS. Lê Xuân Tiến
Xác nhận của Chủ tịch hội đồng đánh giá luận văn và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có)
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Lê Thị Lệ Hoa

MSHV: 7140190

Ngày, tháng, năm sinh: 17/03/1990

Nơi sinh: Bình Dương

Chun ngành: Kỹ thuật Hóa học

Mã số: 60 52 03 01

1. TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu khả năng nhuô ̣m màu vải sơ ̣i từ lá sa kê (Artocarpus

altilis)
2. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
Nghiên cứu khả năng nhuô ̣m màu vải sơ ̣i protein bằ ng dịch màu trích ly từ lá sa kê.
Nội dung bao gồm:
 Định tính nhóm chất màu có trong dịch chiết
 Khảo sát ảnh hưởng của hệ dung mơi ethanol/nước đến tính chất dịch màu.
Đánh giá tính chất của vải sợi khi nhuộm bằng các mẫu dịch chiết khác nhau.
 Xây dựng quy trình trích ly chất màu từ lá sa kê
 Xây dựng quy trình nhuộm vải sợi phù hợp với tính chất vật liệu và chất màu
3. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 11 tháng 1 năm 2016
4. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 2 tháng 12 năm 2016
5. CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS. Bùi Mai Hương, PGS. TS. Lê Thị Hồng Nhan
Tp. HCM, ngày
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

tháng

năm

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KTHH


i

LỜI CÁM ƠN
Với tấm lịng kính trọng và biết ơn chân thành, tơi kính gửi lời cám ơn đến TS
Bùi Mai Hương, PGS.TS Lê Thị Hồng Nhan đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt cho
tôi những kiến thức, kinh nghiệm nghiên cứu quý báo, luôn quan tâm hỗ trợ và tạo

điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn này.
Tơi cũng xin được bày tỏ lịng biết ơn đến q thầy cơ trường Đại học Bách
Khoa Tp Hồ Chí Minh, quý thầy cô công tác tại khoa Kỹ thuật Hóa học đã truyền
đạt cho tơi những kiến thức nền tản vững chắc trong suốt thời gian học tập và
nghiên cứu.
Xin được gửi lời cám ơn đến các anh chị, các bạn cùng thực hiện luận văn tại
phịng thí nghiệm Hữu cơ khoa Kỹ thuật Hóa học đã giúp đỡ tôi trong thời gian qua.
Lời sau cùng, con xin cám ơn cha mẹ, gia đình đã sinh ra, ni dưỡng con nên
người và luôn bên cạnh động viên, là chỗ dựa tinh thần để con vượt qua khó khăn
trong học tập và cuộc sống.
Xin chân thành cám ơn.
Tp HCM, ngày 17 tháng 12 năm 2016

Lê Thị Lệ Hoa


ii

TÓM TẮT
Đề tài được tiến hành với mục tiêu khảo sát điều kiện trích ly chất màu từ lá sa kê
khô (Artocapus altilis) và khả năng nhuộm màu của dịch chiết lên 2 loại xơ protein
là len và tơ tằm. Hiệu quả q trình trích ly được đánh giá qua hiệu suất, màu sắc
ngoại quan (hệ đo màu CIEL*c*h*), thành phần cơ bản thông qua phổ hấp thu UVVIS). Mẫu nhuộm được đo các thông số trong hệ đo màu CIEL*c*h*, hệ số K/S, độ
bền màu với giặt để đánh giá ảnh hưởng của dịch màu, các điều kiện nhuộm khác
nhau đến tính chất của vải sợi. Kết quả đạt được: hiệu quả q trình trích ly chất
màu từ lá sa kê tốt nhất khi sử dụng dung môi ethanol/nước với nồng độ ethanol là
40 %, nhiệt độ trích ly 60 C duy trì trong thời gian 90 phút, tỷ lệ chiết rắn/lỏng là
1/10 (g/mL), thực hiện trích ly 1 lần. Điều kiện nhuộm thích hợp cho len và tơ tằm
là: nhiệt độ 70 C, thời gian nhuộm 45 phút, dung tỷ 1/40, màu sắc của mẫu nhuộm
đạt được từ màu vàng đến nâu thẫm, tùy thuộc vào chất cầm màu sử dụng. Sau 10

lần giặt, độ bền màu của mẫu đạt cấp 3 theo thang thước xám (Grey scale).


iii

ABSTRACT
In this thesis, investigation of extracting colorant from dried breadfruit leaves
(Artocapus altilis) and dyeing on wool fibers and silk cloths were caried out. The
extracting solution was evaluated by yield, apperance color (CIEL*c*h*system) and
basic ingredients (UV-Vis spectrum). Dyed samples were assessed by apperance
color (CIEL*c*h* system), K/S value and color fastness to washing to understand the
changes in color due to different conditons. To have a good quality of color
solution, the leaves should be extracted with ethanol 40 % at material: slovent ratio
of 1/10 g/ml and at 60 oC for 90 min. The suitable dyeing conditions for both
materials were at liquor ratio of 1/40 g/ml and at 90 C for 45 min. The dyes were
light yellow to greyish brown, depending on dye conditions, especially type of
mordants. Color fastness to washing get class 3 (Grey scale) after 10 times washing.


iv

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan tất cả những kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là
do tôi thực hiện, chưa từng được công bố trong bất kì luận văn cùng cấp nào.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 12 năm 2016
Lê Thị Lệ Hoa


v

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN VẬT LIỆU TRONG NGHIÊN CỨU ..1
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÂY SA KÊ ......................................................................1
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại .............................................................................. 1
1.1.2. Đặc điểm sinh thái ...................................................................................... 2
1.1.3. Các nghiên cứu về lá sa kê ......................................................................... 4
1.2. THUỐC NHUỘM TỰ NHIÊN ........................................................................6
1.2.1. Phân loại ..................................................................................................... 6
1.2.2. Ưu điểm và nhược điểm của thuốc nhuộm tự nhiên .................................. 8
1.2.3. Lịch sử phát triển và ứng dụng thuốc nhuộm tự nhiên ............................ 10
1.3. ĐẶC TÍNH CỦA VẬT LIỆU DỆT DÙNG TRONG NGHIÊN CỨU ..........15
1.3.1. Cấu tạo và tính chất của xơ protein .......................................................... 15
1.3.2. Cơ sở nhuộm xơ protein ........................................................................... 17
1.3.3. Len ............................................................................................................ 18
1.3.4. Tơ tằm ...................................................................................................... 19
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................22
2.1. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU..................................22
2.2. NGUYÊN LIỆU, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ VÀ THIẾT BỊ ..........................23
2.2.1. Nguyên liệu .............................................................................................. 23
2.2.2. Hóa chất sử dụng ...................................................................................... 24
2.2.3. Dụng cụ .................................................................................................... 24
2.2.4. Thiết bị ..................................................................................................... 24
2.3. QUY TRÌNH THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU ..................................................25
2.3.1. Quy trình trích ly dịch màu ...................................................................... 26
2.3.2. Thử nghiê ̣m quá triǹ h nhuô ̣m trên vải sơ ̣i ................................................ 27
2.3.3. Xây dựng quy trình trích ly dich
̣ chiế t ..................................................... 28
2.3.4. Kiể m tra khả năng ứng du ̣ng của quy trình trích ly ................................. 29
2.3.5. Xây dựng quy trình nhuộm ...................................................................... 29
2.4. PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ TÍNH CHẤT DỊCH MÀU VÀ CHẤT

LƯỢNG VẢI SỢI SAU NHUỘM ........................................................................31


vi

2.4.1. Phương pháp xác định độ ẩm ................................................................... 31
2.4.2. Đánh giá ngoại quan dịch màu và thông số màu của vải sau nhuộm....... 31
2.4.3. Tiêu chuẩn đánh giá độ bền màu với giặt ................................................ 33
2.4.4. Kiểm tra độ tận trích ................................................................................. 34
2.4.5. Định tính nhóm chất màu trong dịch chiết ............................................... 35
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN...............................................................37
3.1. TÍNH CHẤT CỦA NGUN LIỆU .............................................................37
3.2. ẢNH HƯỞNG CỦA DUNG MƠI TRÍCH LY ĐẾN TÍNH CHẤT DỊCH
MÀU VÀ KHẢ NĂNG NHUỘM MÀU TRÊN VẢI SỢI ...................................42
3.2.1. Ảnh hưởng của dung môi đến tính chất của dich
̣ màu ............................. 42
3.2.2.Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu quả nhuộm màu trên xơ len .............. 45
3.2.3. Ảnh hưởng của dung môi đến hiệu quả nhuô ̣m màu trên vải tơ tằ m ....... 53
3.2.5. Kết luận .................................................................................................... 56
3.3. XÂY DỰNG QUY TRÌNH TRÍCH LY DỊCH MÀU ...................................58
3.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly......................................... 58
3.3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ chiết rắn/lỏng đến q trình trích ly ....................... 60
3.3.3.Ảnh hưởng của thời gian chiết đến q trình trích ly................................ 63
3.3.4. Ảnh hưởng của số lần chiết đến q trình trích ly ................................... 65
3.4. KIỂM TRA QUY TRÌNH TRÍCH LY ...........................................................67
3.4.1. Độ lặp lại và nâng cao quy mơ quy trình ................................................. 67
3.4.3. Đánh giá tính chất dịch màu sau thời gian lưu trữ ................................... 69
3.5. XÂY DỰNG QUY TRÌNH NHUỘM ............................................................71
3.5.1. Ảnh hưởng của thời gian nhuộm đến hiệu quả của quá trình nhuộm ...... 71
3.5.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ nhuộm đến hiệu quả của quá trình nhuộm ....... 73

3.5.3. Ảnh hưởng của dung tỷ nhuộm đến hiệu quả của quá trình nhuộm ........ 76
3.5.4. Ảnh hưởng của chất cầm màu đến hiệu quả quá trình nhuộm ................. 78
3.5.5. Kiểm tra độ bền màu của mẫu sau 20 lần giặt ......................................... 82
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................84
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................87
PHỤ LỤC ..................................................................................................................91


vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Cây sa kê và các bộ phận của cây ..............................................................2
Hình 1.2. Cơng thức hóa học indigotin ......................................................................7
Hình 1.3. Cơng thức hóa học Alizarin (1,2-dihydroxy anthraquinone) .....................7
Hình 1.4. Cơng thức hóa học Naphthoquinone ..........................................................7
Hình 1.5. Cơng thức hóa học Luteolin .......................................................................7
Hình 1.6. Cơng thức hóa học bixin.............................................................................8
Hình 1.7. Cơng thức chung của -amino acid .........................................................15
Hình 1.8. Cấu trúc chuỗi polypeptide .......................................................................16
Hình 2.1.Ảnh ngoại quan của vật liệu nhuộm

..........................................23

Hình 2.2. Sơ đồ tiến hành nghiên cứu ......................................................................25
Hình 2.3.Quy trình trích ly lá sa kê ..........................................................................26
Hình 2.4. Giản đồ nhuộm xơ len và vải tơ tằm ........................................................28
Hình 2.5. Giản đồ nhuộm khảo sát ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ và dung tỷ
nhuộm ........................................................................................................................30
Hình 3.1. Ngoa ̣i quan của lá sa kê ............................................................................37
Hình 3.2. Ngoại quan dịch chiế t khi sử du ̣ng dung mơi ...........................................38

Hình 3.3. Quang phổ hấ p thu của các mẫu dich
̣ chiế t khi sử du ̣ng dung mơi khác
nhau ...........................................................................................................................41
Hình 3.4. Hiệu suất thu dịch chiếtkhi sử du ̣ng dung môi với nồng độ ethanol khác
nhau. ..........................................................................................................................42
Hình 3.5. Thơng số màu của dịch khi sử du ̣ng dung môi với nồng độ ethanol khác
nhau. ..........................................................................................................................43
Hình 3.6. Phổ hấ p thu của dịch chiết khi sử du ̣ng dung môi với nồng độ ethanol
khác nhau...................................................................................................................44
Hình 3.7. Độ hấp thu của dịch chiết ở bước sóng 374 nm khi sử du ̣ng dung mơi với
nồng độ ethanol khác nhau. .......................................................................................44
Hình 3.8. Ngoa ̣i quan của dich
̣ chiế t khi sử du ̣ng dung môi với nồng độ ethanol
khác nhau...................................................................................................................46


viii

Hình 3.9. Độ tận trích đớ i với nhuộm xơ len khi sử du ̣ng dich
̣ chiế t với nồng độ
ethanol khác nhau. .....................................................................................................47
Hình 3.10. Quang phở hấ p thu của dich
̣ trước/sau nhuô ̣m đố i với nhuộm xơ len khi
sử du ̣ng dich
̣ chiế t với nồng độ ethanol khác nhau. ..................................................48
Hình 3.11. Tở ng sai biê ̣t màu sau nhuô ̣m và sau giă ̣t đố i với nhuộm xơ len khi sử
du ̣ng dich
̣ chiế t với nồng độ ethanol khác nhau. .......................................................49
Hình 3.12. Thơng số màu sau nhuô ̣m và giă ̣t đố i với nhuộm xơ len khi sử du ̣ng dich
̣

chiế t với nồng độ ethanol khác nhau. ........................................................................50
Hình 3.13. Thơng số K/S của mẫu len khi sử du ̣ng dich
̣ chiế t với nồng độ ethanol
khác nhau...................................................................................................................51
Hình 3.14. Bề mặt xơ len dưới kính hiển vi .............................................................52
Hình 3.15. Phổ hấp thu của dịch trước và sau nhuộm vải tơ tằm.............................54
Hình 3.16. Độ tận trích đớ i với nhuộm tơ tằm khi sử du ̣ng dich
̣ chiế t với nồng độ
ethanol khác nhau. .....................................................................................................54
Hình 3.17. Tở ng sai biê ̣t màu sau nh ̣m và sau giă ̣t đố i với nhuộm tơ tằm khi sử
du ̣ng dich
̣ chiế t với nồng độ ethanol khác nhau. .......................................................55
Hình 3.18. Thơng số màu sau nh ̣m, giặt đố i với nhuộm tơ tằm khi sử du ̣ng dich
̣
chiế t với nồng độ ethanol khác nhau. ........................................................................55
Hình 3.19.Thơng số K/S của mẫu vải tơ tằm khi sử du ̣ng dich
̣ chiế t với nồng độ
ethanol khác nhau ......................................................................................................56
Hình 3.20. Hiệu suất q trình trích ly ở các nhiệt độ khác nhau ............................58
Hình 3.21. Thơng số màu của dịch chiết ở các nhiệt độ khác nhau .........................59
Hình 3.22. Quang phổ hấp thu của dịch chiết ở các nhiệt độ khác nhau .................59
Hình 3.23. Độ hấp thu của dịch chiết ở các nhiệt độ khác nhau .............................60
Hình 3.24. Hiệu suất q trình trích ly ở các tỷ lệ chiết khác nhau .........................60
Hình 3.25. Thơng số màu của dịch chiết ở các tỷ lệ chiết khác nhau ......................61
Hình 3.26. Quang phổ hấp thu của dịch chiết ở các tỷ lệ chiết khác nhau...............62
Hình 3.27. Độ hấp thu của dịch chiết ở các tỷ lệ chiết khác nhau ...........................62
Hình 3.28. Hiệu suất q trình trích ly ở các thời gian khác nhau ...........................63
Hình 3.29. Thơng số màu của dịch chiết ở các thời gian trích ly khác nhau ...........64

ix

Hình 3.30. Quang phổ hấp thu của các mẫu dịch chiết ở các thời gian trích ly khác
nhau ...........................................................................................................................64
Hình 3.31. Độ hấp thu của các mẫu dịch chiết ở các thời gian trích ly khác nhau ..64
Hình 3.32. Hiệu quả trích ly ở các lần trích ly khác nhau ........................................65
Hình 3.33. Phổ hấp thu ở các quy mô khác nhau .....................................................67
Hình 3.34. Thơng số màu của xơ len sau giặt nhuộm bằng mẫu dịch chiết với quy
mơ khác nhau ............................................................................................................68
Hình 3.35. Tính chất của dich
̣ màu theo thời gian lưu trữ .......................................69
Hình 3.36. Tính chất của mẫu len nhuộm bằng mẫu dịch lưu trữ ............................69
Hình 3.37. Độ tận trích của dung dịch nhuộm len ở các thời gian nhuộm khác nhau
...................................................................................................................................71
Hình 3.38. Tính chất của xơ len ở các thời gian nhuộm khác nhau .........................72
Hình 3.39. Độ tận trích của dung dịch nhuộm vải tơ tằm ở các thời gian nhuộm
khác nhau...................................................................................................................72
Hình 3.40. Tính chất của vải tơ tằm ở các thời gian nhuộm khác nhau ...................73
Hình 3.41. Độ tận trích của dung dịch nhuộm xơ len ở các nhiệt độ khác nhau .....73
Hình 3.42. Tính chất của xơ len sau nhuộm ở các nhiệt độ khác nhau ....................74
Hình 3.43. Độ tận trích của dung dịch nhuộm vải tơ tằm ở các nhiệt độ khác nhau75
Hình 3.44. Tính chất vải tơ tằm nhuộm ở các nhiệt độ khác nhau ...........................75
Hình 3.45. Độ tận trích của dung dịch nhuộm tơ tằm ở các dung tỷ khác nhau ......77
Hình 3.46. Thơng số màu của tơ tằm nhuộm ở các dung tỷ khác nhau ...................77
Hình 3.47. Độ tận trích của dung dịch nhuộm len khi sử dụng các chất cầm màu
khác nhau...................................................................................................................79
Hình 3.48. Thông số màu của len khi sử dụng các chất cầm màu khác nhau ..........79
Hình 3.49. Độ tận trích của dung dịch nhuộm tơ tằm khi nhuộm với các chất cầm
màu khác nhau ...........................................................................................................81
Hình 3.50. Thơng số màu của mẫu tơ tằm khi nhuộm với các chất cầm màu khác

nhau ...........................................................................................................................81


x

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của lá sa kê trong các dung môi khác nhau. .............4
Bảng 1.2. Các hợp chất hóa học trích ly từ lá sa kê bằng các dung môi khác nhau ...5
Bảng 2.1.Các thông số cơ bản của len và vải tơ tằm ................................................23
Bảng 2.2. Hóa chất sử dụng trong q trình nghiên cứu ..........................................24
Bảng 2.3. Các cấp độ bền màu .................................................................................34
Bảng 3.1. Kế t quả định tính các hợp chất cơ bản trong dịch chiết ...........................38
Bảng 3.2.Thông số màu của dịch chiết ở các quy mô khác nhau .............................67
Bảng 3.3.Thông số màu của mẫu len nhuộm ở các dung tỷ khác nhau ...................76
Bảng 3.4. Mẫu len nhuộm với các chất cầm màu khác nhau ...................................78
Bảng 3.5. Mẫu tơ tằm nhuộm với các chất cầm màu khác nhau ..............................80
Bảng 3.6. Độ bền màu của xơ len sau 20 lần giặt ....................................................82
Bảng 3.7. Độ bền màu của vải tơ tằm sau 20 lần giặt ..............................................82


xi

DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1.Tính chất của dịch chiết ở các giá trị nồng độ ethanol khác nhau ............91
Phụ lục 2. Độ tận trích của dung dịch nhuộm xơ len ở các nồng độ ethanol khác
nhau ...........................................................................................................................91
Phụ lục 3.Thông số màu của xơ len nhuộm ở các nồng độ ethanol khác nhau (sau
nhuộm) ......................................................................................................................91
Phụ lục 4. Thông số màu của xơ len nhuộm ở các nồng độ ethanol khác nhau (sau
giặt)............................................................................................................................92

Phụ lục 5. Độ tận trích của dung dịch nhuộm tơ tằm ở các nồng độ ethanol khác
nhau ...........................................................................................................................92
Phụ lục 6. Thông số màu của vải tơ tằm nhuộm ở các nồng độ ethanol khác nhau .93
Phụ lục 7. Thông số màu của vải tơ tằm nhuộm ở các nồng độ ethanol khác nhau
(sau giặt) ....................................................................................................................93
Phụ lục 8. Tính chất của dịch chiết ở các giá trị nhiệt độ khác nhau ........................93
Phụ lục 9. Tính chất của dịch chiết ở các tỷ lệ rắn/lỏng khác nhau ..........................94
Phụ lục 10.Tính chất của dịch chiết ở các thời gian trích ly khác nhau ....................94
Phụ lục 11. Tính chất của dịch chiết ở các lần chiết khác nhau ................................94
Phụ lục 12. Thông số màu của xơ len sau giặt, nhuộm bằng mẫu dịch chiết ở các
quy mô khác nhau .....................................................................................................95
Phụ lục 13. Tính chất của dịch chiết theo thời gian lưu trữ ......................................95
Phụ lục 14. Thông số màu của mẫu xơ len, nhuộm bằng dịch chiết lưu trữ ............95
Phụ lục 15. Thông số màu của xơ len ở các thời gian nhuộm khác nhau .................96
Phụ lục 16. Thông số màu của vải tơ tằm ở các thời gian nhuộm khác nhau ...........96
Phụ lục 17.Thông số màu của xơ len ở các nhiệt độ nhuộm khác nhau ...................96
Phụ lục 18. Thông số màu của vải tơ tằm ở các nhiệt độ nhuộm khác nhau ............97
Phụ lục 19. Thông số màu của vải tơ tằm nhuộm ở các dung tỷ khác nhau .............97
Phụ lục 20. Thông số màu của len khi sử dụng các chất cầm màu khác nhau .........97
Phụ lục 21. Thông số màu của vải tơ tằm khi nhuộm với các chất cầm màu khác
nhau ...........................................................................................................................97
Phụ lục 22. Thông số màu của xơ len sau 20 lần giặt ...............................................98


xii

Phụ lục 23. Thông số màu của vải tơ tằm sau 20 lần giặt .........................................98
Phụ lục 24. Bảng tính quy đổi cấp bền màu của xơ len ............................................99
Phụ lục 25. Bảng tính quy đổi cấp bền màu của vải tơ tằm. .....................................99
Phụ lục 26. Mẫu len nhuộm bằng dịch chiết với nồng độ ethanol khác nhau ........101

Phụ lục 27. Mẫu tơ tằm nhuộm bằng dịch chiết với nồng độ ethanol khác nhau ...101
Phụ lục 28. Mẫu len nhuộm ở các thời gian khác nhau ..........................................102
Phụ lục 29. Mẫu tơ tằm nhuộm ở các thời gian khác nhau .....................................102
Phụ lục 30. Mẫu len nhuộm ở các nhiệt độ khác nhau ...........................................102
Phụ lục 31. Mẫu tơ tằm nhuộm ở các nhiệt độ khác nhau ......................................103


xiii

LỜI MỞ ĐẦU
Những di chỉ khảo cổ tìm được trên thế giới cho thấy từ nền văn minh cổ đại
con người đã biết sử dụng thuốc nhuộm. Người ta tìm kiếm thuốc nhuộm từ những
sản phẩm có sẵn trong tự nhiên, lấy từ động vật, thực vật…Từ năm 1856 thuốc
nhuộm tổng hợp ra đời đã nhanh chóng thay thế thuốc nhuộm tự nhiên bởi các tính
chất ưu việt của nó như: màu sắc phong phú, đa dạng, độ bền màu cao, phù hợp với
quy mơ sản xuất cơng nghiệp. Vì thế thuốc nhuộm tự nhiên dần bị lãng quên, không
mấy ai còn nhớ đến những sắc màu tuyệt đẹp mà nó mang lại.
Tuy nhiên, hiện nay thuốc nhuộm tổng hợp đang dần mất chỗ đứng do những
nhận thức mang tính quốc tế về bảo vệ môi trường và sinh thái. Con người có xu
hướng quay lại với thiên nhiên, tìm kiếm các loại thuốc nhuộm tự nhiên để đưa vào
sản xuất, góp phần giải quyết vấn nạn ơ nhiễm mơi trường, tạo ra các sản phẩm
hàng may mặc “xanh”- một xu hướng mới cho ngành công nghiệp dệt may trong thế
kỷ XXI.
Sa kê (tên khoa học là Artocarpus altilis) được xem là một trong những loại
cây lương thực thiết yếu, được trồng rộng rãi ở vùng nhiệt đới nóng ẩm thuộc
vùng Đông Nam Á và các đảo trên biển Thái Bình Dương. Bên cạnh quả sake
với hàm lượng dinh dưỡng cao, các bộ phận như rễ, thân và lá của cây sa kê rất giàu
dược tính, có khả năng kháng khuẩn. Ngồi ra, trong lá sa kê cịn chứa thành phần
mang màu như flavonoids, tannins…có tiềm năng ứng dụng cho ngành nhuộm. Do
đó, đề tài “Nghiên cứu khả năng nhuộm màu vải sợi từ lá sa kê” được tiến hành

nhằm góp phần tạo nên tính đa dạng về ngun liệu, sự phong phú về màu sắc, nâng
cao độ bền màu cho sản phẩm – một trong những hạn chế của lĩnh vực nghiên cứu
thuốc nhuộm tự nhiên hiện nay.


1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN VẬT LIỆU TRONG
NGHIÊN CỨU
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÂY SA KÊ
1.1.1. Nguồn gốc và phân loại
Cây sa kê có tên khoa học là Artocarpus altilis (Parkinson) Fosberg, tên tiếng
Anh là breadfruit. Nguồn gốc của cây sa kê là lồi cây hoang dã, có hạt, với tên gọi
là Artopus Camasi Blanco hoặc breadnut, được tìm thấy ở các vùng New Guinea,
quần đảo Moluccas (Indonesia) và Philippines. Khoảng 3000 năm trước, lần đầu
tiên cây sa kê được trồng ở Tây Thái Bình Dương, sau đó được nhân rộng đến các
vùng nhiệt đới Polynesians và bắt đầu được trồng rộng rãi ở các đảo thuộc Thái
Bình Dương. Vào những thập niên cuối của thế kỷ XVII, một số giống cây sa kê
không hạt được vận chuyển từ New Guinea đến Caribbean, tại đây nó được xem là
thực phẩm cho người nghèo. Sau đó, cây sa kê được phân bố đến khắp các vùng
Trung và Nam Mỹ, Châu Phi, Ấn Độ, Đông Nam Á, Madagascar, Indonesia, Sri
Lanka, miền bắc Australia và nam Florida [1].
Phân loại khoa học[2].
Giới (Kingdom):

Plantae

Ngành (Division):

Magnoliophyta

Lớp (Class):

Magnoliopsida

Phân lớp (Subclass): Hamamelididae
Bộ (Order):

Rosales

Họ (Family):

Moraceae

Chi (Genus):

Artocarpus

Loài (Species):

Artocarpus altilis


2

1.1.2. Đặc điểm sinh thái
Sa kê từ lâu đã là một cây lương thực quan trọng của Polynesia và đã được
trồng rộng rãi ở các nước nhiệt đới Thái Bình Dương, vùng Caribbean và châu Phi
[3]. Cây thích hợp trồng ở các vùng khí hậu cận nhiệt đới và nhiệt đới nóng ẩm,
mưa nhiều. Sa kê là một trong những lồi cây lương thực có sản lượng cao, với một

cây có thể ra tới trên 200 quả mỗi mùa. Tại miền nam Thái Bình Dương, cây cho ra
50 - 150 quả mỗi năm. Tại miền nam Ấn Độ, sản lượng thông thường là 150 - 200
quả mỗi năm [2]. Quả sa kê giàu hàm lượng carbohydrates, khoáng chất, các
vitamin và chất béo [4].

b. Hoa và lá

a. Cây sa kê

c. Quả sa kê

Hình 1.1. Cây sa kê và các bộ phận của cây

 Thân: Cây sa kê có thể đạt tới chiều cao 20 m hoặc cao hơn nữa khi trưởng
thành, thường chều cao trung bình khoảng 12 m – 15 m. Đường kính thân cây có
thể rộng đến 2 m [5]. Gỗ có màu vàng nhưng khi tiếp xúc với khơng khí sẽ chuyển


3

sang màu tối hơn do bị oxy hóa. Tất cả các thành phần của cây đều chứa nhựa mủ
[6].
 Hoa: Sa kê là lồi cây lưỡng tính, có nghĩa là có cả hoa đực và hoa cái trên
cùng một cây. Hoa đực ra trước và sau đó một khoảng thời gian ngắn sẽ ra hoa cái,
mọc thành cụm, chỉ có khả năng thụ phấn được sau khi ra hoa ba ngày. Chùm hoa
có đường kính khoảng 5 cm và dài 45 cm. Hoa đực hình elip, màu xanh, đầu nhọn
dài khoảng 2.5 inch (6.35 cm). Hoa trãi qua quá trình thụ phấn chéo với phấn hoa
được gió và cơn trùng phát tán. Khi cả hoa đực và hoa cái thụ phấn sẽ phát triển
thành nỗn hoa và sau đó phát triển thành quả [6].
 Lá: Lá dày có màu xanh đậm ở phần lưng và bề mặt bóng. Mặt dưới có màu

xanh xám với các gân lá, có lơng nhám. Lá có nhiều kích thước và hình dạng ngay
trên cùng một cây. Cuối nhánh, lá mọc thành cụm, thường mọc so le nhau [6]. Kích
thước lá phụ thuộc vào thân cây, chiều dài khoảng 15 cm – 60 cm [5].
 Quả: Quả sa kê có nhiều hình dạng, kích cỡ. Chúng có thể là hình trịn, oval
hoặc hình thng, đường kính khoảng 9 cm – 20 cm, dài hơn 30 cm, nặng 0.25 kg –
6 kg. Bề mặt quả sa kê có nhiều lỗ thơng khí hoặc gai nhỏ. Quả thường có màu
xanh nhạt, vàng xanh hoặc màu vàng khi chín. Cùi quả có màu trắng kem hoặc vàng
nhạt, có thể có hoặc khơng có hạt, tùy thuộc vào giống cây. Sau 15 – 19 tuần quả
chín có thể thu hoạch và ăn được [5].
Quả sa kê chứa nhiều hàm lượng carbohydrates, ít chất béo, nhiều khống chất
và vitamin. Ở mọi giai đoạn phát triển của quả đều có thể sử dụng làm thức ăn. Khi
quả chín, mềm, có vị ngọt. Quả chưa chín vẫn được sử dụng bằng cách nấu chín
hoặc cắt lát mỏng, luộc, hấp, chiên, nướng. Quả sa kê được đóng hộp bán tại các thị
trường Caribbean và là đặc sản ở Hoa Kỳ, Canada và các nước châu Âu [5].
Trong sa kê có chứa các hợp chất phenolic gồm: flavonoids, stillbenoid,
arylbenzofurons, jacalin…Đã có những nghiên cứu về khả năng kháng viêm, chống
oxi hóa, kháng nấm, kháng khuẩn, khả năng trị bệnh tiểu đường, bệnh lao, viêm
khớp của các hợp chất có hoạt tính sinh học được trích ly từ lá, thân, quả, vỏ của
cây sa kê [7].


4

Ở các qc gia vùng Thái Bình Dương và Caribbean, tất cả các bộ phận của
cây sa kê đều được sử dụng để làm thuốc, đặc biệt là mủ, lá và phần vỏ bên trong
cây. Nhựa mủ của cây được sử dụng thoa da để trị các vết thương gãy xương, bong
gân, giúp giảm đau thần kinh tọa ở cột sống. Lá cây sau khi nghiền có cơng dụng
điều trị các bệnh ngoài da, nấm. Dùng lá vàng nấu với nước có tác dụng hạ huyết
áp, giảm hen suyễn, kiểm soát bệnhtiểu đường. Chất chiết xuất từ rễ và vỏ thân cây
có khả năng kháng khuẩn và có tiềm năng sử dụng trong điều trị các khối u [5].

Gỗ cây sa kê có trọng lượng nhẹ, dễ uốn và có thể chống mối mọt, dùng để
xây dựng nhà ở, làm thuyền, bè. Vỏ bên trong có thể dùng làm vải, nhưng loại trang
phục cổ xưa này chỉ còn ở Marquesas. Ngồi ra cịn dùng làm dây thừng bằng cách
bện chặt vỏ cây lại. Ở khu vực Thái Bình Dương, lá sa kê lớn dùng để bao gói thực
phẩm. Mủ trắng của cây có tác dụng như một chất kết dính. Nó được sử dụng rộng
rãi để dán những khe hở của thuyền, hoặc sử dụng để bẫy chim [5].
1.1.3. Các nghiên cứu về lá sa kê
Mbeayi-Nwaoha và cộng sự [8] đã tiến hành định tính, định lượng thành phần
hóa học, đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất hóa học có trong các cao
chiết phân đoạn ethanol, n-hexane, nước được trích ly từ lá sa kê. Kết quảphân tích
cho thấy trong cả ba phân đoạn cao chiết đều có các hợp chất: alkaloid, tannin,
flavonoid, steroid, đường khử, saponin, carbohydrate hòa tan, hydrogen cyanide và
glycoside. Phân đoạn cao ethanol có hoạt tính kháng khuẩn tốt nhất.
Bảng 1.1. Thành phần hóa học của lá sa kê trong các dung mơi khác nhau [8].

Phyt

RS

Sap

Alk

(mg/100g)

Sol

Ster

HCN Gly

Flav

CH

Nước

1.45

2.2

2.12

0.79

1.92

0.05

2.37

3.11

Ethanol

1.77

2.21

2.99

0.69

1.72

0.04

2.25

3.31

n-Hexane

1.98

2.22

2.52

0.71

1.89

0.04

2.25

3.31

SBLP

2.15

2.37

3.35

0.86

1.94

0.05

2.83

3.94


5

Ghi chú: RS –reducing suger, SAP – saponon, Alk – Alkaloid, Sol CH – Solube
carbohydrate, HCN –hydrogen cyanide, Gly – Glycoside, Flav – Flavonoid, SBLP Seedless breadfruit leaves powder, Phyt- thành phần hóa học.

Pradhan và Mohanty [9] đã sử dụng các dung môi khác nhau như petroleum
ether, ethyl acetate và methanol để trích ly các hợp chất từ lá, quả sa kê. Tiến hành
định tính thành phần hóa học và đánh giá khả năng kháng các loài sinh vật gây bệnh
của các hợp chất có trong dịch trích ly. Các hợp chất hóa học được xác định trong
từng loại dung mơi được trình bày trong Bảng 1.2. Kết quả thu được, với dung môi
methanol dịch chiết cho khả năng kháng khuẩn cao nhất.
Bảng 1.2. Các hợp chất hóa học trích ly từ lá sa kê bằng các dung môi khác nhau [9]

Hợp chất hóa học

Dung mơi trích ly
petroleum ether ethyl acetate methanol

Alkaloid

-

-

-

Steroid

+

+

+

Phenol

-

+

+

Flavonoid

+

+

-

Saponin

-

-

-

Tannin

-

-

+

Phytosterol

+

+

+

Gums & Resins

+

+

+

Terpenoid

-

+

+

Từ thành phần hóa học nhận thấy, trong lá sake có chứa các hợp chất tự nhiên
mang màu, có triển vọng ứng dụng cho ngành nhuộm tuy nhiên vẫn chưa được
nghiên cứu.


6

1.2. THUỐC NHUỘM TỰ NHIÊN
1.2.1. Phân loại
Thuốc nhuộm là tên chỉ chung những hợp chất hữu cơ có màu (nguồn gốc
thiên nhiên và tổng hợp) rất đa dạng về màu sắc và chủng loại, chúng có khả năng
nhuộm màu, nghĩa là có khả năng bắt màu hay gắn màu trực tiếp cho các vật liệu

khác. Tùy theo cấu tạo, tính chất và phạm vi sử dụng mà người ta chia thuốc nhuộm
thành các nhóm, họ, loại, lớp khác nhau [10].
Thuốc nhuộm tự nhiên được chiết xuất từ các nguồn tài nguyên thiên nhiên
gồm: thực vật, động vật, khoáng sản… trong đó nguồn nguyên liệu quan trọng nhất
là thực vật. Các bộ phận của thực vật chỉ có một lượng nhỏ thuốc nhuộm 0.5 – 5 %
cùng với các hợp chất khác như carbohydrate, protein, chất diệp lục…Do đó, thuốc
nhuộm tự nhiên có thành phần hóa học phức tạp. Khơng như thuốc nhuộm tổng
hợp, chúng không tồn tại dạng đơn chất, mà là hỗn hợp của các dẫn xuất khác nhau
của một nhóm chất. Dựa trên cấu tạo hóa học, có thể phân thành các nhóm thuốc
nhuộm sau [11]:
Indigoid: thuốc nhuộm màu chàm Indigo là thuốc nhuộm quan trọng nhất
trong lớp thuốc nhuộm tự nhiên này, có cấu trúc hóa học là hợp chất Indigotine
(Hình 1.2) được tìm thấy trong lá của các loài cây thuộc loài Indigofera như
I.tinctoria,I. errecta, I. sumatrana…
Anthraquinone: phần lớn các thuốc nhuộm tự nhiên màu đỏ là dẫn xuất của
Anthraquinone. Trong đó, quan trọng nhất là alizarin (Hình 1.3) được chiết xuất từ
lồi cây Europeanmadder (Rubia tinctorum). Ngồi ra, cịn có một số hợp chất màu
khác như: purpuroxanthin, morindadiol, soranjidiol, purpurin, laccaic acid,
kermesic, carminic acid…
Naphthoquinone: Cấu trúc cơ bản của hợp chất Naphthoquinone được thể
hiện trên Hình 1.4. Một số thuốc nhuộm tự nhiên thuộc nhóm này như henna (thu
được từ cây lá móng), walnut (thu được từ hạt quả óc chó)…Hợp chất mang màu có
trong thuốc nhuộm henna là 2-hydroxy-1,4-naphthoquinone (lawsone) và trong


7

walnut là 5-hydroxy-1,4-naphthalenedione (Juglone). Những loại thuốc nhuộm này
tạo ra sắc màu cam, đỏ hoặc đỏ nâu giống như thuốc nhuộm nhóm anthraquinone.
Flavonoid: Hầu hết các thuốc nhuộm tự nhiên màu vàng đều là dẫn xuất

hydroxyl hoặc dẫn xuất methoxy của hợp chất flavone. Thuốc nhuộm có cấu trúc
hóa học này được tìm thấy trong nhiều nguồn nguyên liệu tự nhiên khác nhau. Loài
câyWeld (Reseda luteola) chứa thành phần mang màu là hợp chất 2-(3,4Dihydroxyphenyl)-5,7-dihydroxy-4-chromenone (luteolin) được sử dụng rộng rãi ở
châu Âu để nhuộm màu cho len, vải tơ tằm, với đặc điểm nổi bật là cho màu vàng
sáng và đạt độ bền màu tốt. Hoa marigold (Tagetusspp) có chứa hợp chất mang màu
là quercetagetol – một hợp chất flavonol được sử dụng nhuộm màu cho len, tơ tằm
tạo ra các sắc màu vàng, cam, và đạt độ bền màu tốt.
Carotenoid: Loại thuốc nhuộm chính trong nhóm này là bixin tìm thấy trong
hạt quả annatto (quả điều nhuộm) và crocin được tìm thấy trong nhụy của hoa
saffron (nghệ tây). Cả hai hợp chất này đều có cấu trúc của carotenoid (Hình 1.6)
Tannin: Tannin là một loại hợp chất polyphenolic hiện diện trong nhiều loài
thực vật trong tự nhiên, được sử dụng trong ngành nhuộm. Sử dụng tannin làm
thuốc nhuộm cần có thêm chất cầm màu. Phức chất tạo ra từ thuốc nhuộm – chất
cầm màu có xu hướng làm thay đổi màu sắc của vật liệu được nhuộm. Thuốc
nhuộm được chiết xuất từ vỏ của cây Acacia nilotica, từ gỗ cây Acacia catechu đều
có cấu trúc hóa học là polyphenolic.

Hình 1.2. Cơng thức hóa học indigotin

Hình 1.3. Cơng thức hóa học Alizarin (1,2dihydroxy anthraquinone)

Hình 1.4. Cơng thức hóa học Naphthoquinone

Hình 1.5. Cơng thức hóa học Luteolin


8

Hình 1.6. Cơng thức hóa học bixin

1.2.2. Ưu điểm và nhược điểm của thuốc nhuộm tự nhiên
1.2.2.1. Ưu điểm
Thuốc nhuộm tự nhiên được xem là thân thiện với môi trường và sinh thái vì
chúng được điều chế từ nguồn nguyên liệu có thể tái tạo khác với thuốc nhuộm tổng
hợp có nguồn gốc từ dầu mỏ là nguồn tài nguyên khơng thể tái tạo. Chúng có thể bị
phân hủy bởi các vi sinh vật, nguồn thực vật còn dư sau q trình khai thác thuốc
nhuộm có thể phối trộn để làm phân bón cho nơng nghiệp. Vì vậy vấn đề xử lý chất
thải sẽ dễ dàng hơn.
Thuốc nhuộm tự nhiên tạo ra các tơng màu dịu nhẹ, hài hịa. Bằng cách phối
trộn phù hợp các loại thuốc nhuộm sẽ tạo ra hàng loạt màu sắc. Một thay đổi nhỏ
trong kỹ thuật nhuộm hoặc thay thế các chất cầm màu khác nhau trên cùng một lọai
thuốc nhuộm sẽ làm thay đổi màu sắc trên một phạm vi rộng [12].
Bên cạnh những lợi ích về mơi trường, thuốc nhuộm tự nhiên cũng mang lại
những lợi ích cho người mặc, người sử dụng các sản phẩm dệt may.
Bức xạ tia cực tím (UV) từ mặt trời là nguyên nhân làm sạm màu da, gây lão
hóa da sớm và khi tiếp xúc quá nhiều có thể dẫn đến ung thư da [13]. Nhiều loại
thuốc nhuộm tự nhiên có thể hấp thu tia cực tím, vì thế vải nhuộm với thuốc nhuộm
tự nhiên có khả năng kháng UV tốt. Tính chất kháng UV của sợi cellulose sau khi
được xử lý với thuốc nhuộm tự nhiên đã được trình bày trong nhiều nghiên cứu
khác nhau [14, 15].
Griffony [16] nhận thấy khi sử dụng tannin làm chất cầm màu có thể làm tăng
kả năng kháng UV của vải.
Saxena [11] nghiên cứu cho thấy dịch chiết từ vỏ quả lựu giàu tannin có khả
năng hấp thu mạnh tia UV và vải cotton xử lý bằng dịch chiết này có tính kháng UV
rất tốt ngay cả sau nhiều lần giặt.


9

Nhiều loại thuốc nhuộm tự nhiên có tính kháng khuẩn nhờ vào sự có mặt của

một số thành phần hóa học như tannin [17, 18], flavonoid [19], curcuminoid [20],
alkaloid [21] và quinone [22]. Vì thế một số các sản phẩm dệt may nhuộm bằng
thuốc nhuộm tự nhiên cũng có hoạt tính kháng khuẩn. Tính chất này đã được trình
bày trong nhiều nghiên cứu [23, 24].
Nhiều thuốc nhuộm tự nhiên có hoạt tính sinh học được sử dụng trong nhiều
ngành y học khác nhau. Các sản phẩm dệt may nhuộm bằng những chất trên cũng
có đặc tính chữa bệnh nhờ sự hấp thụ của hợp chất dược liệu qua da. Các sản phẩm
dệt may sản xuất ở Kerala- Ấn Độ được nhuộm bằng thảo mộc trở nên phổ biến,
được xem là sản phẩm có khả năng trị bệnh và được xuất khẩu sang nhiều quốc gia
khác nhau[11].
1.2.2.2. Nhược điểm
Thuốc nhuộm tự nhiên được xem là thân thiện với môi trường sinh thái, là một
lựa chọn để nhuộm các mặc hàng dệt may, đặc biệt là nhuộm sợi tự nhiên. Tuy
nhiên, có rất nhiều hạn chế trong việc sử dụng thuốc nhuộm tự nhiên.
So với thuốc nhuộm tổng hợp, thuốc nhuộm tự nhiên cần thời gian dài để
nhuộm, vì cần phải tách chiết dịch màu và cần có thêm bước cầm màu. Nếu sử dụng
thuốc nhuộm dạng bột thì giá thành cao, khơng có tính kinh tế.
Độ tận trích của các thuốc nhuộm tự nhiên trên vật liệu dệt không cao dù có sử
dụng chất cầm màu.
Bên ca ̣nh đó, chấ t màu tự nhiên còn có giới hạn về sự phong phú đa dạng của
màu sắc. Khó khăn trong việc lập lại các màu sắc là một nhược điểm khác của thuốc
nhuộm tự nhiên, nguyên nhân là do sự khác biệt về tỷ lệ các thành phần hóa học có
trong nguồn ngun liệu. Theo đó, q trình trích ly ngun liệu thô phụ thuộc vào
nhiều yếu tố như loại đất trồng, vùng miền …Do đó khơng thể sản xuất được cùng
một sắc màu khi đi từ một loại thuốc nhuộm tự nhiên với cùng một thao tác nhuộm
[25]. Một số thuốc nhuộm tự nhiên nhạy với pH và có xu hướng thay đổi màu sắc
khi thay đổi pH. Thuốc nhuộm tự nhiên có xu hướng tạo thành phức màu với các
ion kim loại, các thành phần khống có trong nước cũng là nguyên nhân gây ra các