Nghiên cứu chiết tách chất màu từ nụ hoa hòe và ứng dụng nhuộm vải tơ tằm ở quảng nam

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM



ĐÀO THỊ NGỌC SƯƠNG

NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH CHẤT MÀU TỪ NỤ HOA HÒE

VÀ ỨNG DỤNG NHUỘM VẢI TƠ TẰM Ở QUẢNG NAM

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Mã số: 8440114

TÓM TẮT LUẬN VĂN

THẠC SỸ HÓA HỌC

Đà Nẵng – Năm 2019

Công trình được hoàn thành tại

Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS. LÊ TỰ HẢI

Phản biện 1: TS. Đặng Quang Vinh

Phản biện 2: PGS.TS. Giang Thị Kim Liên

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp

thạc sỹ Hóa hữu cơ họp tại Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN vào

ngày 27 tháng 07 năm 2019

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm thông tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng

- Thư viện Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng

1

MỞ ĐẦU

1. Lý do chọn đề tài

Những năm qua, nền kinh tế nƣớc ta ngày càng phát triển, trong

đó có sự đóng góp to lớn của ngành công nghiệp. Nhất là trong điều

kiện kinh tế thị trƣờng đang mở cửa, dệt nhuộm trở thành ngành

công nghiệp chiếm đƣợc vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân,

đƣợc đầu tƣ kỹ lƣỡng về máy móc thiết bị, công nghệ trong sản xuất,

ứng dụng công nghệ xử lý nƣớc thải tiên tiến kết hợp vi sinh xử lý

nƣớc thải dệt nhuộm,... Tuy nhiên về cơ bản vẫn chƣa giải quyết

đƣợc vấn đề ô nhiễm môi trƣờng khi số lƣợng các xí nghiệp dệt

nhuộm đang ngày càng gia tăng nhƣ hiện nay.

Trƣớc thực trạng này thì một trong những con đƣờng hữu hiệu

nhất mà các nhà khoa học nƣớc ta đang hƣớng tới là công nghiệp hóa

các chất màu có nguồn gốc thiên nhiên là lá cây, vỏ cây, hoa, quả…

để hạn chế những tác hại của chất nhuộm màu tổng hợp và chủ động

đƣợc chất màu trong nƣớc. Vải, sợi nhuộm bằng chất màu thiên

nhiên có mùi thơm dễ chịu, đảm bảo các chỉ tiêu sinh thái nhƣ không

azo, không formaldehyt, thân thiện với môi trƣờng, bền màu với mồ

hôi... Sử dụng chất nhuộm màu thiên nhiên giúp ngƣời dân tận dụng

các nguồn chất thải từ sản xuất nông nghiệp nhƣ lá chè, lá tre... và

những cây dễ trồng để cung cấp nguyên liệu cho việc chiết xuất màu.

Điều này đáp ứng đƣợc chiến lƣợc quan trọng của ngành công

nghiệp hiện đại là “sản xuất sạch hơn” đảm bảo phát triển bền vững

trong tƣơng lai.

Ngày nay với sự phát triển của vải sợi tổng hợp và chất màu hóa

học cũng nhƣ giá thành của các sản phẩm thủ công khá đắt, các sản

phẩm truyền thống ngày càng mai một. Thực tế rất ít chất nhuộm

thiên nhiên đƣợc sử dụng để nhuộm các loại vải, kể cả tơ tằm. Tuy

2

nhiên nhu cầu sử dụng vải thiên nhiên và thời trang sinh thái đang

tăng cao trên toàn thế giới, nếu nhƣ sản xuất đƣợc vải hoàn toàn từ

thiên nhiên (cả chất vải và thuốc nhuộm) và xây dựng đƣợc thƣơng

hiệu cho vải sinh thái sẽ giúp khôi phục những làng nghề dệt vải

truyền thống và thúc đẩy sự phát triển của vải lụa nhằm đáp ứng nhu

cầu đầu vào khi nhuộm thiên nhiên với quy mô lớn, hơn nữa sẽ mở

ra nhiều cơ hội xuất khẩu.

Chính vì những lí do trên tôi quyết định thực hiện đề tài:

“Nghiên cứu chiết tách chất màu từ nụ hoa hòe và ứng dụng

nhuộm vải tơ tằm ở Quảng Nam”. Đề tài hƣớng đến sử dụng thuốc

nhuộm màu vàng từ nguyên liệu thiên nhiên là hoa hòe, một loại cây

đƣợc trồng rất phổ biến ở các vùng của nƣớc ta. Quá tr nh nhuộm

đƣợc thực hiện trên vải sản xuất tại tỉnh Quảng Nam, địa phƣơng

đƣợc nhiều ngƣời biết đến với nghề trồng dâu nuôi tằm, ƣơm tơ dệt

lụa nổi tiếng. Đề tài sẽ góp phần tiếp sức, khôi phục nghề truyền

thống dâu tằm xứ Quảng.

2. Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu

2.1. Mục tiêu nghiên cứu

- Chiết tách các hợp chất màu từ nụ hoa hòe.

- Bƣớc đầu xác định khả năng liên kết của chất màu tự nhiên từ

nụ hoa hòe với vải tơ tằm 100%.

- Thiết lập quy trình chiết tách và nhuộm màu tự nhiên từ nụ hoa

hòe lên vải.

2.2. Đối tƣợng nghiên cứu

- Nụ hoa hòe đƣợc mua tại chợ Cồn, thành phố Đà Nẵng, có

nguồn gốc chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc, tập trung nhiều ở làng quê

Thái Bình.

3

- Vải tơ tằm 100% đƣợc sản xuất tại làng lụa Mã Châu, thị trấn

Nam Phƣớc, huyện Duy Xuyên, tỉnh Quảng Nam.

3. Phƣơng pháp nghiên cứu

3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết

Thu thập, nghiên cứu lý thuyết tổng quan về lụa tơ tằm, nụ hoa

hòe, màu sắc và chất màu tự nhiên, quá tr nh nhuộm vật liệu tơ tằm

bằng chất màu tự nhiên.

3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm

- Trích ly chất màu từ nụ hoa hòe bằng phƣơng pháp trích ly ngâm

(chiết ngâm).

- Sử dụng phƣơng pháp đo quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis để

đánh giá dịch chiết từ nụ hoa hòe và cƣờng độ màu của vải sau

nhuộm.

- Xác định thành phần các hợp chất hữu cơ có trong dịch chiết bằng

phƣơng pháp GC-MS.

4. Bố cục luận văn

MỞ ĐẦU

Chƣơng 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

Chƣơng 2. THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

4

CHƢƠNG 1

TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

1.1. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT MÀU SẮC VÀ CHẤT

MÀU TỰ NHIÊN

1.1.1. Sự hấp thụ ánh sáng và cơ chế xuất hiện màu của các hợp

chất hữu cơ

1.1.2. Lịch sử chất màu tự nhiên

1.2. SỬ DỤNG CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TRONG DỆT NHUỘM

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

1.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

1.2.3. Nhuộm tơ tằm bằng chất màu tự nhiên

1.3. TỔNG QUAN VỀ NỤ HOA HÒE

1.3.1. Sơ lƣợc về cây hòe

1.3.2. Thành phần hoá học các hợp chất có trong nụ hoa hòe

CHƢƠNG 2

THỰC NGHIỆM VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU

2.1.1. Nguyên vật liệu

2.1.2. Hóa chất

2.1.3. Hệ thống thiết bị và dụng cụ

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình chiết tách chất màu

từ nụ hoa hòe theo sơ đồ Hình 2.3.

5

Hình 2.3. Quy trình trích ly chất màu từ nụ hoa hòe

Quá trình trích ly chất màu từ nụ hoa hòe trong dung môi nƣớc

đƣợc thực hiện nhƣ H nh 2.3, với những điều kiện tối ƣu về nhiệt độ,

thời gian, tỉ lệ nguyên liệu/dung môi.

Từ dịch chiết nụ hoa hòe trong nƣớc và các dung môi hữu cơ: n￾hexan, chloroform và ethyl acetate tiến hành chiết lỏng-lỏng, đo GC￾MS để xác định thành phần các chất hữu cơ trong dịch chiết tƣơng

ứng với từng dung môi đƣợc thực hiện nhƣ H nh 2.4.

Chiết tách bằng phƣơng pháp chƣng ninh

Nghiên cứu tối ƣu hóa quá tr nh chiết

tách

pH của

dung môi

Nhiệt độ

chiết tách

Đánh giá dịch chiết Đo UV-VIS Xác định mật độ

quang

Xử lí sơ bộ

Thời gian

chiết tách

Tỉ lệ nguyên

liệu/dung môi

Nụ hoa hòe

6

Hình 2.4. Quy trình xác định thành phần

dịch chiết từ nụ hoa hòe bằng GC-MS

Quá trình trích ly chất màu từ nụ hoa hòe trong dung môi ethanol

đƣợc thực hiện nhƣ H nh 2.5. Dịch chiết đƣợc đem đo GC-MS để

xác định thành phần các chất hữu cơ.

Hình 2.5. Quy trình xác định thành phần

dịch chiết từ nụ hoa hòe với dung môi ethanol bằng GC-MS

Dịch chiết tối ƣu trích ly từ nụ hoa hòe đƣợc nhuộm trên vải tơ

tằm 100% theo sơ đồ Hình 2.6.

Dịch chiết

nƣớc nụ

Chiết với dung môi

hữu cơ

Dịch chiết

Kết quả

Đo GC-MS

Nụ hoa hòe

+ ethanol

Đun trong bếp cách

thủy, để nguội.

Hỗn hợp dịch chiết

Lọc

Dịch chiết Kết quả

Đo GC-MS

7

Hình 2.6. Quy trình nhuộm vải

2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.3.1. Phƣơng pháp trích ly chất màu thiên nhiên

Luận văn sử dụng phƣơng pháp trích ly ngâm (chiết ngâm) để

trích ly chất màu từ nụ hoa hòe. Quá trình chiết tách chất màu từ nụ

hoa hòe đƣợc thực hiện trên bộ chƣng ninh tại phòng thí nghiệm

trƣờng Đại học Sƣ Phạm Đà Nẵng.

Nhuộm vải

Nhiệt độ

nhuộm

Thời gian

nhuộm

Số lần

nhuộm

Chất cầm

màu

Xử lí sau nhuộm

Sản phẩm nhuộm

Đánh giá độ bền màu với giặt

Ánh sáng

tự nhiên

Dịch chiết tối ƣu từ quá

trình chiết tách

8

2.3.2. Phƣơng pháp quang phổ hấp thụ phân tử UV-Vis

Kết quả xác định UV-Vis đƣợc thực hiện trên thiết bị UV-Vis

Spectrophotometer tại phòng thí nghiệm trƣờng Đại học Sƣ phạm Đà

Nẵng.

2.3.3. Phƣơng pháp sắc ký khí khối phổ GC-MS

Kết quả GC-MS của luận văn đƣợc thực hiện trên thiết bị GC￾MS tại Trung tâm Kỹ thuật tiêu chuẩn đo lƣờng chất lƣợng 2, thành

phố Đà Nẵng.

CHƢƠNG 3

KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1. KẾT QUẢ KHẢO SÁT PHỔ UV-VIS CỦA DỊCH CHIẾT

NỤ HOA HÒE

Giá trị λmax= 425 nm đƣợc sử dụng để khảo sát các yếu tố ảnh

hƣởng đến quá tr nh trích ly chất màu và cƣờng độ màu của vải sau

nhuộm.

3.2.1. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly chất màu từ

nụ hoa hòe

Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình trích ly chất màu từ nụ

hoa hòe thực hiện trong điều kiện thí nghiệm:

 Khối lƣợng nụ hoa hòe: 5 g

 Thể tích dung môi: 100 mL nƣớc

 Thời gian trích ly: 30 phút

 Nhiệt độ trích ly: 500C - 900C

Kết quả ảnh hƣởng của nhiệt độ đến mật độ quang của các dịch

chiết từ nụ hoa hòe đƣợc trình bày ở Bảng 3.1.

9

Bảng 3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ

đến mật độ quang của các dịch chiết

Nhiệt độ (

0C) Abs

500C 2,025

600C 2,048

700C 2,743

800C 3,181

900C 3,665

Kết quả Bảng 3.1 cho thấy khi nhiệt độ tăng th khả năng chiết

chất màu tăng và ở nhiệt độ 900C có mật độ quang cao nhất. Nguyên

nhân: Nhiệt độ chiết có ảnh hƣởng lớn đến quá trình chiết tách chất

màu. Khi nhiệt độ tăng sẽ làm giảm độ nhớt đồng thời làm tăng vận

tốc khuếch tán của chất màu vào dung dịch. Do đó tạo điều kiện

thuận lợi cho việc chuyển các chất hòa tan từ trong nguyên liệu vào

dung môi dẫn đến hiệu suất chiết tách chất màu tăng lên đến một giá

trị tối ƣu nhất định. Khi nhiệt độ quá cao có thể làm phá vỡ cấu trúc

cũng nhƣ sẽ làm biến đổi chất màu làm chúng chuyển hóa sang một

dạng khác dẫn đến hiệu suất chiết tách giảm đi. V vậy nhiệt độ 900C

là phù hợp cho quá trình chiết tách.

3.2.2. Ảnh hƣởng của tỉ lệ rắn/lỏng đến quá trình trích ly chất

màu từ nụ hoa hòe

Ảnh hƣởng của tỉ lệ rắn/lỏng đến quá trình trích ly chất màu từ

nụ hoa hòe thực hiện trong điều kiện thí nghiệm:

 Thể tích dung môi: 100 mL nƣớc

 Nhiệt độ trích ly: 900C

 Thời gian trích ly: 30 phút

 Khối lƣợng nụ hoa hòe: 5 g - 25 g