Nghiên cứu khả năng sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm vải bông và tơ tằm, thiết lập qui trình công nghệ và triển khai ứng dụng cho một số cơ sở làng nghề dệt nhuộm

BỘ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CHƯƠNG TRÌNH HỢP TÁC QUỐC TẾ VỀ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ VỚI CỘNG HOÀ ÁO BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

BỘ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

CHƯƠNG TRÌNH HỢP TÁC QUỐC TẾ VỀ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ VỚI CỘNG HOÀ ÁO

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

Nghiên cứu khả năng sử dụng chất mầu tự nhiên để nhuộm vải bông và tơ tằm, xây dựng qui trình công nghệ và triển khai ứng

dụng cho một số cơ sở làng nghề dệt nhuộm

Mã số đề tài: 10/2010/HĐ-NĐT

Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Bách khoa Hà nội

Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh

9650

Hà nội-2012

1

Mục Lục

Mục Lục 1 

MỞ ĐẦU 5 

Xuất xứ đề tài 5 

Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sẽ sử dụng 7 

Ý nghĩa của việc thực hiện đề tài: 8 

CHƯƠNG I KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 9 

VỀ CHẤT MÀU TỰ NHIÊN 9 

1.1 Khái quát về tình hình sử dụng chất màu tự nhiên 9 

1.2 Nghiên cứu về chất màu tự nhiên trên thế giới và trong nước [1, 2, 20, 22] 11 

1.2.1 Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên trên thế giới 11 

1.2.2 Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên ở Việt Nam .14 

1.3 Giá trị của sản phẩm nhuộm bằng chất màu tự nhiên 18 

1.3.1 Sử dụng nguồn nguyên liệu dễ tái sinh: 19 

1.3.2 Quy trình công nghệ đơn giản, ít sử dụng hóa chất: 20 

1.3.3 Tận dụng bã thải sau khi tách chiết chất màu 21 

1.3.4 Giá trị sinh thái của sản phẩm nhuộm bằng chất màu tự nhiên 21 

1.4 Những hạn chế của chất màu tự nhiên 22 

Tiểu kết chương 1 22 

CHƯƠNG II THÀNH PHẦN VÀ BẢN CHẤT CỦA CÁC CHẤT CÓ TRONG DUNG DỊCH TÁCH CHIẾT TỪ CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU TỰ NHIÊN ĐÃ LỰA CHỌN 24 

Lý do đề tài chọn nguyên liêu: lá chè, lá bàng, lá xà cừ và hạt điều màu 24 

Phương pháp nghiên cứu 25 

2.1 Thành phần các chất có trong lá chè 25 

2.2.  Thành phần các chất có trong lá bàng [16, 17, 18] 29 

2.3 Thành phần các chất có trong hạt điều màu [11, 15 , 18] 31 

2.4 Thành phần các chất có trong lá xà cừ [3, 4 , 8, 11] 35 

Tiểu kết chương 2 38 

2

CHƯƠNG III THIẾT LẬP CÔNG NGHỆ NHUỘM VẢI BÔNG VÀ TƠ TẰM BẰNG CÁC LOẠI DUNG DỊCH CHẤT MÀU CHIẾT TÁCH TỪ NGUYÊN LIỆU DẠNG

THÔ 41 

Đối tượng: 41 

Thiết bị thí nghiệm 42 

Dụng cụ tách chiết chất màu 42 

Máy nhuộm 42 

Phương pháp nhuộm 43 

Phương pháp xử lý sau nhuộm 44 

Phương pháp đo màu quang phổ đánh giá màu của vải nhuộm 44 

3.1 Công nghệ nhuộm bằng dung dịch tách chiết từ lá chè 45 

3.1.1 Tách chiết dung dịch chất màu 46 

3.1.2 Nhuộm màu cho vải bông 47 

3.1.3 Nhuộm màu cho vải tơ tằm 48 

3.2 Công nghệ nhuộm bằng dung dịch tách chiết từ lá bàng 49 

3.2.1 Tách chiết dung dịch chất màu 49 

3.2.2 Công nghệ nhuộm vải bông 50 

3.2.3 Công nghệ nhuộm vải tơ tằm 52 

3.3 Công nghệ nhuộm bằng dung dịch t ách chiết từ hạt điều màu 52 

3.3.1 Quy trình tách chiết chất màu từ hạt điều màu 53 

3.3.2 Công nghệ nhuộm vải bông và vải tơ tằm 53 

3.4 Công nghệ nhuộm bằng dung dịch tách chiết từ lá xà cừ 54 

3.4.1 Quy trình tách chiết chất màu từ hạt lá xà cừ 54 

3 4.2 Công nghệ nhuộm vải bông 56 

3.4.3 Công nghệ nhuộm vải tơ tằm 57 

3.5 Kết quả nghiên cứu biện pháp phối màu giữa một số loại nguyên liệu 60 

3.6 Biện pháp xử lý cầm màu cho vải nhuộm 61 

3.7 Tính toán chi phí đối với quá trình nhuộm bằng chất màu tự nhiên: 62 

3.7.1 Chi phí cho qúa trình sản xuất nguồn nguyên liệu thô 62 

3.7.2 Chi phí cho qúa trình chiết dung dịch chất màu 64 

3

3.7.3 Chi phí cho quá trình nhuộm 65 

Tiểu kết chương 3 65 

CHƯƠNG IV XÁC ĐỊNH CÁC TÍNH CHẤT CỦA VẢI NHUỘM BẰNG CHẤT MÀU TỰ NHIÊN 68 

4.1 Đánh giá độ bền màu 68 

4.1.1 Độ bền màu với giặt 70 

4.1.2 Độ bền màu với ma sát 71 

4.1.3 Độ bền màu với ánh sáng 72 

4.1.4 Độ bền màu với hóa chất 73 

4.2 Xác định một số tính chất khác 74 

4.2.1 Khả năng chống nhàu 74 

4.2.2 Độ thoáng khí và khả năng hút ẩm 76 

4.2.3 Xác định hàm lượng các chất gây độc hại đến cơ thể con người 76 

4.2.4 Đánh giá khả năng chống tia UV 77 

4.2.5.Đánh giá khả năng kháng khuẩn và chống mùi hôi 78 

Tiểu kết chương 4 79 

CHƯƠNG V CHẾ BIẾN PHÂN HỮU CƠ VI SINH TỪ BÃ THẢI SAU CHIẾT TÁCH CHẤT MẦU 81 

5.1 Đặc điểm thành phần của bã lá sau tách chiết chất màu 81 

5.2 Lựa chọn phương pháp chế biến 82 

5.2.1 Một số phương pháp chế biến phân hữu cơ vi sinh 82 

5.2.2 Lựa chọn phương pháp chế biến bã lá thải 83 

5.3 Qui trình chế biến phân hữu cơ vi sinh 84 

5.3.1 Chuẩn bị nguyên liệu và hoạt hóa men 84 

5.3.2 Quá trình ủ phân 84 

Tiểu kết chương 5 89 

CHƯƠNG VI KẾT QUẢ ỨNG DỤNG CỦA ĐỀ TÀI VÀO MỘT SỐ CƠ SỞ LÀNG NGHỀ DỆT-NHUỘM 90 

6.1 Khảo sát thực trạng các làng nghề và khả năng ứng dụng đề tài 90 

6.1.1 Thực trạng cơ sở làng nghề dệt nhuộm ở các tỉnh phía bắc 90 

6.1.2 Thực trạng một số cơ sở làng nghề dệt nhuộm tại các tỉnh Tây nguyên 92 

4

6.1.3 Thực trạng một số cơ sở, làng nghề dệt nhuộm các tỉnh phía Nam 95 

6.2 Triển khai công nghệ nhuộm tại một số cơ sở làng nghề 95 

6.2.1 Nguồn nguyên liệu chất mầu tự nhiên 96 

6.2.2 Tách chiết dung dịch chất màu 97 

6.2.3 Qui trình nhuộm thủ công tại làng nghề 98 

6.3 Áp dụng công nghệ nhuộm trên máy nhuộm công nghiệp 100 

6.3.1 Tại Công ty Dệt-nhuộm Trung Thư (hình ảnh minh họa trong phụ lục) 100 

6.3.2 Nhuộm tại cơ sở nhuộm Thúy Mùi- làng Nha xá, xã Mộc Nam, huyện Duy tiên, tỉnh Hà nam .104 

Tiểu kết chương 6 106 

CHƯƠNG VII: CÁC KẾT QUẢ ĐÃ ĐẠT ĐƯỢC 107 

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 112 

Kết luận 112 

Kiến nghị 113 

Lời cám ơn 113 

TÀI LIỆU THAM KHẢO 114 

Đề tài luận án Tiến sỹ đã bảo vệ thành công và có giá trị ứng dụng thực tiễn cao Các công trình nghiên cứu còn đạt được các kết quả về phân tích lợi ích môi trường

và giá trị sinh thái của việc áp dụng công nghệ này

Nhân dịp sang dự Hội nghị Khoa học Đại học Bách khoa Hà nội năm 2006,

GS Thomas Bechtold (viện trưởng Viện nghiên cứu Hóa lý dệt thuộc Trường Đại học Innsbruck, Cộng hòa Áo) đã có cuộc gặp gỡ trao đổi về việc sử dụng chất màu

tự nhiên của Việt nam Năm 2007 đã có sự tham gia của PGS Hoàng Thị Lĩnh trong dự án Project Proposal Uninet 2007 do GS Thomas Bechtold làm chủ nhiệm Song song với việc nghiên cứu dự án, GS Thomas Bechtold đã chủ biên soạn tài liệu “Handbook of Natural Colourants” với sự tham gia của nhiều tác giả từ nhiều nước, trong đó có PGS Hoàng Thị Lĩnh (chủ nhiệm Đề tài này) tham gia viết phần giới thiệu các loại chất màu tự nhiên của Việt nam Sách đã được xuất bản năm

2009 Hiểu rõ nguồn nguyên liệu phong phú của Việt nam và những sản phẩm được nhuộm bằng các loại chất màu tự nhiên của Trường Đại học Bách khoa Hà nội (từ những năm 1998) nên Viện hóa lý Dệt (CH Áo) đã ký kết bản thỏa thuận hợp tác với ĐHBK Hà nội với các nội dung sau:

– Implemention of joint research in Natural dyeing field

– Exchange of researchers for joint work on topic to determine properties of natural dyes, dye products, application procedures, reproducibility of

6

processes and raw material standardization

– Exchange of researchers for joint work on resources consumption in extraction and dyeing

– Exchange of researchers as counselors in natural dyeing processes, standardization of plant material and evaluation of ecological profile of natural dyeing

Với các điều kiện thuận lợi trên, đề tài đã được đăng ký với các mục tiêu chính bao gồm :

*Xây dựng quy trình công nghệ sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm vải bông tự nhiên và tơ tằm

- Khẳng định khả năng sử dụng nguồn nguyên liệu thực vật được trồng trong nông nghiệp như lá chè, hạt điều màu để nhuộm vải bông và tơ tằm thay thế một phần thuốc nhuộm tổng hợp

- Đề xuất các giải pháp tận thu nguồn lá phế thải như lá bàng và lá xà cừ để nhuộm vải bông và tơ tằm thay thế thuốc nhuộm tổng hợp

- Xây dựng quy trình công nghệ: thu gom - sơ chế - bảo quản - tách chiết dung dịch chất màu và nhuộm cho hai loại vật liệu kể trên

*Tạo ra loại vải nhuộm có chất lượng đáp ứng yêu cầu của người tiêu dùng (theo tiêu chuẩn Ecotex 100)

- Các chỉ tiêu độ bền màu (độ phai màu và dây màu) với giặt, với ánh sáng, với

cọ sát (khô và ướt) và với một số hóa chất thông dụng khác đạt từ khá đến tốt

- Các tính chất vệ sinh an toàn của sản phẩm đảm bảo không gây độc hại mà còn có tác dụng tốt đến sức khỏe con người

* Nâng cao hiệu quả kinh tế và môi trường sinh thái

- Giá chi phí sản xuất không cao hơn so với loại vải có màu tương đương được

nhuộm bằng thuốc nhuộm tổng hợp

7

- Tăng giá trị gia tăng của sản phẩm

- Tận dụng bã thải sau tách chiết chất màu để chế biến phân hữu cơ vi sinh nhằm tăng giá trị kinh tế và giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu, kỹ thuật sẽ sử dụng

1) Sử dụng các tài liệu đã công bố trong và ngoài nước

Thu thập, biên dịch và tổng hợp các tài liệu có liên quan đến bản chất gắn màu, các quy trình công nghệ nhuộm bằng chất màu tự nhiên, đặc biệt trên qui mô sản xuất công nghiệp nhỏ và vừa Học hỏi các phương pháp hiện đại trong việc xác định các thông số công nghệ và một số tính chất của sản phẩm nhuộm bằng chất màu tự nhiên

2) Học tập kinh nghiệm ở Áo

Các nội dung cụ thể bao gồm:

• Học hỏi những phương pháp nghiên cứu và xác định bản chất của một số loại nhóm chất màu tự nhiên có trong nguyên liệu được sử dụng

• Học hỏi phương pháp và nâng cao kỹ năng thực nghiệm trong việc xác định độ tận trích (độ lên màu) của chất màu tự nhiên

• Sử dụng các thiết bị sẵn có của bạn trong việc xác định các chỉ tiêu về màu sắc cũng như giá trị sinh thái của vải nhuộm (bền màu ánh sáng, phổ hồng ngoại, phổ tử ngoại, phổ hấp thụ màu)

• Trao đổi chuyên gia trong các lĩnh vực đào tạo nhân lực, khả năng tổ chức quản lý và xây dựng thương hiệu cho sản phẩm nhuộm màu tự nhiên

8

3) Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật sử dụng

• Phương pháp kế thừa: khảo sát thực tiễn tại các làng nghề, phân tích những yếu

tố kế thừa kinh nghiệm truyền thống và phát triển theo xu hướng hiện đại

• Phương pháp chuyên gia trong nghiên cứu lựa chọn loại thiết bị sản xuất: nghiền, tách chiết dung dịch chất màu và các loại máy nhuộm nhằm khẳng định tính hiện đại của công nghệ mới

• Phương pháp hóa lý hiện đại như phổ hồng ngoại, phổ tử ngoại, phổ hấp thụ màu và đo màu quang phổ để xác định bản chất nhuộm màu và một số tính chất của vải nhuộm

• Phương pháp so sánh, mô phỏng: đánh giá, kiểm tra và so sánh các phương án công nghệ để lựa chọn phương pháp tối ưu trong chuyển giao công nghệ và triển khai ứng dụng

Ý nghĩa của việc thực hiện đề tài:

- Việc nghiên cứu khả năng sử dụng chất màu tự nhiên ở Việt nam để nhuộm vải bông và tơ tằm là một đề tài vừa có ý nghĩa khoa học vừa mang tính thực tiễn và có khả năng ứng dụng cao

- Đề tài thực hiện theo nghị định thư hợp tác với Cộng hòa Áo là cơ hội để học tập được nhiều kinh nghiệm từ nước bạn trong nhiều lĩnh vực từ nghiên cứu

lý thuyết đến thực hành và triển khai ứng dụng

9

CHƯƠNG I KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

VỀ CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

1.1 Khái quát về tình hình sử dụng chất màu tự nhiên

Từ xa xưa, khi nền Công nghiệp hoá chất cũng như một số ngành khác chưa phát triển, con người chủ yếu sử dụng các sản phẩm có sẵn trong tự nhiên, do vậy vải và màu nhuộm vải cũng nằm trong quy luật đó

Tuy nhiên, khi khoa học phát triển cộng với sự gia tăng dân số và đa dạng về nhu cầu mặc đã làm cho chất màu màu tự nhiên không đủ khả năng đáp ứng nữa

Từ đó ngành sản xuất thuốc nhuộm ra đời giúp cho con người có một thế giới màu sắc vô cùng đa dạng, có chất lượng cao và phạm vi sử dụng rộng lớn Việc tổng hợp và sử dụng thuốc nhuộm kéo theo sự ô nhiễm đối với nguồn nước và không khí rất lớn Ngoài ra một số loại thuốc nhuộm tổng hợp có thể còn chứa một số hợp chất Azo-amin cấm mà chưa được kiểm soát nghiêm ngặt sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Để giải quyết những hạn chế đó, người ta lại quay về với thiên nhiên, tìm ra những loại chất màu tự nhiên mới và làm phong phú hơn nguồn chất màu tự nhiên

đã biết Đặc biệt nguồn nguyên liệu này còn là tiềm năng to lớn do chúng dễ tái sinh nên hàng năm có thể thay thế một lượng khá thuốc nhuộm tổng hợp

Gần đây, chúng ta hay đề cập đến hàng may mặc được dán nhãn “xanh”, đó

là sản phẩm đáp ứng được các tiêu chuẩn sinh thái quy định, an toàn về sức khoẻ đối với người sử dụng và không gây ô nhiễm môi trường sản xuất

Trong ngành Dệt-May Việt Nam, cho đến nay việc sản xuất các sản phẩm

“xanh” chưa thực sự được quan tâm Nếu như tình hình ô nhiễm môi trường, trước

Ngoài ra, sản phẩm may mặc còn phải đảm bảo an toàn về sức khỏe cho con người và thân thiện với môi trường - đó là yêu cầu chất lượng rất quan trọng nhằm phục vụ một cách tốt nhất cho con người như tạo cảm giác thoải mái, hút ẩm tốt, thông hơi, thoáng khí, không gây độc hại khi sử dụng Bên cạnh đó, sản phẩm thân thiện với môi trường còn là sản phẩm sau khi trải qua quá trình sử dụng cuối cùng khi thải bỏ sẽ dễ phân hủy và không gây ô nhiễm cho môi trường xung quanh

Do đó, vấn đề môi trường hiện nay trở nên quan trọng hơn bao giờ hết Việc

ra đời những sản phẩm sinh thái thân thiện với môi trường có ý nghĩa vô cùng to lớn đến môi trường sống và sức khỏe của con người

Ở nước ta, nhuộm bằng các loại chất màu tự nhiên vẫn còn được duy trì tại các vùng dân tộc miền núi phía Bắc và phía Nam [22] Bà con thường đi rừng lấy thảo mộc về ngâm ủ theo kinh nghiệm, sau đó tách chiết màu để nhuộm vải Phần lớn là thực hiện theo phương pháp thủ công, dựa vào kinh nghiệm truyền thống là chính.Trong dân gian đã có sử dụng một số loại lá, củ quả v.v để nhuộm màu cho một vài loại vải, nhưng độ bền màu chưa đảm bảo và sản xuất còn quá nhỏ lẻ khó đáp ứng yêu cầu khách hàng Bên cạnh đó, công nghệ cũ chưa giải quyết đầy đủ vấn đề bảo vệ môi trường và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên đảm bảo cho phát triển bền vững bằng cách tạo ra nhiều chủng loại sản phẩm có giá trị xuất khẩu

Trong số các màu nhuộm bằng nguồn chất màu tự nhiên, tuy đã có nhiều gam màu nhưng chủ yếu là các màu trầm, những gam màu tươi như màu vàng, màu

1.2 Nghiên cứu về chất màu tự nhiên trên thế giới và trong nước [1, 2, 20, 22]

Các chất màu tự nhiên được lấy từ các nguồn chính như sau:

• Chất màu tự nhiên có nguồn gốc thực vật (plants) như thân, hoa, lá cành, vỏ, củ, quả của các loại cây trong tự nhiên như cây thiên thảo, cây chàm, ốc chó, lá bàng,

lá chè, lá tre, lá xà cừ, củ nâu, quả mặc nưa, vỏ xà cừ, v.v

• Chất màu tự nhiên có nguồn gốc động vật (animals): các loại côn trùng, động vật thân mềm như con rệp son, ốc gai, cánh kiến, v.v

• Chất màu tự nhiên có nguồn gốc khoáng vật được lấy từ các loại đất, oxit kim loại

1.2.1 Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên trên thế giới

Việc sử dụng chất màu tự nhiên cho nhiều lĩnh vực là khá phổ biến Một số quốc gia vẫn duy trì công nghệ nhuộm màu cho vật liệu bằng chất màu tự nhiên như: Ấn độ, Trung Quốc, Thái lan, Campuchia, Lào v.v Tuy nhiên, tại những nước này công nghệ nhuộm màu tự nhiên chỉ được sử dụng để sản xuất các sản phẩm là trang phục truyền thống hoặc đồ thủ công mỹ nghệ Tại một số nước Châu Phi người ta vẫn sử dụng đất trộn với nước chiết từ một số cây để tạo thành thứ bột hoá trang cho ngày hội nhuộm quần áo Ở Thái Lan, người ta còn sử dụng rất nhiều loại cây như cây chàm hay vỏ cây Mít để nhuộm tơ tằm, len và vải bông Ấn độ là một quốc gia có mạng lưới đang phát triển liên hợp bao gồm các nhà nghiên cứu chất

màu tự nhiên, những nhà sản xuất, nhà tổ chức và người tiêu dùng

12

Nghề thủ công cổ đại sử dụng chất màu tự nhiên đang được hồi phục lại trong các ngành dệt thoi, dệt kim và những ngành mây tre, gốm sứ Trong sản xuất người ta đã phát hiện những đặc tính quí giá của các sản phẩm đó: màu sắc sống động, rõ nét, phong phú như đất trời cỏ cây hoa lá Chất màu tự nhiên còn bền vững trong thời gian dài và lưu giữ được vẻ đẹp và sự quyến rũ Sự phối hợp giữa những gam màu tự nhiên trên mỗi sản phẩm tạo ra vẻ đẹp hài hoà và nếu như màu sắc phai đi thì lại tạo ra những ánh màu trầm khác cũng rất tuyệt vời

Do đó, toàn cảnh hiện nay của việc thúc đẩy sử dụng chất màu tự nhiên là rất lạc quan và nhiều hứa hẹn Những loại chất màu tự nhiên được sử dụng ngày càng

có hiệu quả so với loại thuốc nhuộm tổng hợp là loại hoá chất hiện đang có ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường sinh thái Với những loại chất màu tự nhiên không

ô nhiễm hiện đang được tiếp tục khám phá và phát triển, người tiêu dùng đang hướng tới sự lựa chọn loại sản phẩm này do chúng có tính an toàn cao và dễ sử dụng

Dưới đây là một số thông tin thể hiên sự quan tâm của người sử dụng trên thế giới đến sản phảm nhuộm màu tự nhiên: Trong hình 1.1 [2] Điều gì làm cho bạn liên hệ chất màu tự nhiên với ngành dệt? Câu trả lời bao gồm: - 38 % quan tâm đến màu sắc; 30 % quan tâm đến sức khỏe; 6,5 % quan tâm đến môi trường; 6% quan tâm đến vải; 5,5 % quan tâm đến công nghệ nhuộm; 3,5 % quan tâm đến nhãn mác; 10 % quan tâm đến những vấn đề khác

38

30 6.5

65.53.5 10.5

màu sắc sức khỏe môi trường vải

công nghệ nhuộm nhãn mác

những quan tâm khác

Hình 1.1 Điều gì làm cho bạn liên hệ chất màu tự nhiên với ngành dệt?

Hình 1.2 Tại sao bạn quan tâm đến sản phẩm nhuộm màu tự nhiên?

Bảng 1.1 Một số chất màu tự nhiên đã được sử dụng trên thế giới [1, 6, 7, 9]

Tên các loại Nguồn

Cây thiên thảo

(madder) Rễ cây

Màu hồng, màu đỏ, màu da cam

Ai Cập, Nepal, Ấn Độ…

Màu xanh lá cây, xanh

da trời, đỏ tía, nâu

Phổ biển ở Ai Cập và

Ấn Độ Cây óc chó

(walnut) Vỏ cây

Màu hồng nhạt, nâu, đen

Trung Quốc, Uzbekistan Cánh kiến (lac) Thân cây Màu đỏ, đỏ tía Nepal, Ấn Độ

Cây đại hoàng Rễ cây Màu vàng, xanh lá cây Ấn Độ

54 18

13

môi trường tính chất sản phẩm màu sắc

giá cả những quan tâm khác

14

(rhubarb)

Sâu Kemet Xác khô Màu đỏ Ấn Độ

Con rệp son

(cochineal) Xác khô Màu đỏ Ấn Độ, Ailen

Ốc gai (murex) Xác khô Màu đỏ tía Các nước ở Châu Âu

Nho

đen(Grapes) Nước ép Màu đỏ nhạt Áo

Chè đen Lá Màu kem Áo, Trung quốc,

Cúc vạn thọ Hoa Vàng

Gỗ (barberry) Thân Vàng Áo

Nấm

Golden rod Hoa,cây Rêu Áo

1.2.2 Tình hình sử dụng chất màu tự nhiên ở Việt Nam

Nghề nhuộm đã có từ lâu đời ở nước ta, ở Thăng Long xưa có phố Thợ Nhuộm là phố nhuộm thâm của các làng Liêu Xá, Liêu Xuyên (Hưng Yên), Vân Canh (Hà Tây), Hàng Đào mới chính là nơi nhuộm cao cấp, nhuộm được nhiều màu sắc, được lịch sử ghi nhận từ thế kỷ XV Vào cuối thế kỷ XVII, người làng Đan Loan (một làng nổi tiếng ở Hải Dương) đã lập được đình ở Hàng Đào, lập được chợ riêng ở phố Hàng Đào Phố Hàng Đào trở thành phố riêng của dân làng Đan Loan và họ giàu lên nhanh chóng Đan Loan được nhiều người biết đến nhất bởi nơi đây có nghề nhuộm nổi tiếng, từ xưa nghề này đã mang lại cơm no, áo ấm cho dân làng

15

Ở vùng núi phía Bắc, người dân tộc đã biết sử dụng chất màu tự nhiên trong dệt nhuộm Người dân tộc Tày, Nùng ở tỉnh Lạng Sơn dùng lá chàm để nhuộm màu xanh nhạt, xanh đen Tại Sơn La, Hòa Bình, người dân tộc Thái đã dùng các loại vỏ cây, hoa vàng, lá xanh, cánh kiến để nhuộm màu cho các sản phẩm của mình như chiếc khăn Piêu và các sản phẩm thủ công khác Đến thế kỷ XIX nhuộm vải bằng thuốc nhuộm tự nhiên vẫn được sử dụng với những kinh nghiệm lâu đời của mỗi dân tộc, họ có những bí quyết riêng để sản xuất ra những sản phẩm thủ công cổ truyền đặc trưng cho mỗi dân tộc Những loại chất màu tự nhiên đã được biết đến rất phong phú và đầy đủ các gam màu cơ bản Một số loại nguyên liệu được nhân dân ta sử dụng để nhuộm vải như [20]:

1 Quả mặc nưa (tên khoa học là Diospiros L mollis Grif) thuộc họ

Ebenaceae

Mặc nưa là loại cây gỗ cao từ 10 đến 20m có cành, lá đơn mọc so le, phiến lá bầu dục dài 5,5cm đến 13cm, rộng 2,5 cm đến 7 cm Cây ra hoa màu vàng, quả hình cầu khi non có màu xanh bóng, sau ngả sang màu vàng, khi già chuyển sang màu đen Cây Mặc nưa được trồng nhiều ở Lào, Campuchia, Thái Lan, Ở Việt Nam được trồng nhiều ở miền Tây Nam Bộ Người ta sử dụng quả mặc nưa để nhuộm vải lụa đen rất đẹp có thương hiệu là Lãnh Mỹ A

2 Lá chè (tên khoa học là Camellia sinsensis L Kuntze)

Ở nước ta loại chè được sử dụng làm trà uống được, trồng ở nhiều nơi Cây thường được cắt tỉa để phân thành nhiều cành và nhánh cho nhiều búp, lá Lá chè hình trái xoan, nhọn ở đầu và gốc, phiến lá dày, mép có hình răng cưa men theo cuống Lá chè già được loại bỏ ngay sau khi thu hoạch được sử dụng để nhuộm vải cho màu nâu nhạt nếu cầm màu bằng một số loại muối cho màu vàng lục, nâu vàng, nâu xanh đến màu đen

16

3 Hạt điều màu (tên khoa học là Bixa orellana L)

Cây cây điều màu là cây mọc ở dạng bụi, cao khoảng 5-10m Cây có hoa màu trắng, có loại màu hồng, vàng, quả nhỏ có gai tua ra, khi chín có màu đỏ rực Mỗi quả có khoảng 30 đến 50 hạt, hạt có màu đỏ

Hạt điều màu đã từ lâu được biết đến là màu nhuộm cho thực phẩm Gần đây,

ở nước ta có một số nghiên cứu ứng dụng hạt điều màu nhuộm màu cho các sản phẩm dệt may cho các gam màu cam từ đậm tới nhạt rất đẹp

4 Củ nâu (tên khoa học là Dioscorea Cirhosa Lour) thuộc họ Dioscoreaceae

Củ nâu được nhân dân ta biết đến từ lâu đời, củ có màu nâu xám, thịt củ màu nâu đỏ Cây thường mọc hoang ở các vùng rừng núi hoặc được trồng ở nông thôn

Lá cây thường được dùng để thuộc da, nhuộm lưới Đặc biệt, từ xa xưa nhân dân ta

đã dùng củ nâu để nhuộm vải cho màu nâu nhạt đến màu nâu sẫm và khi nhúng bùn đen sẽ cho màu đen rất bền Củ nâu có thể nhuộm cho vải bông, tơ tằm

5 Cây chàm nhuộm (tên khoa học là Indigofera tinctoria L)

Cây được trồng thành bụi cao khoảng trên dưới 1m, có nhánh thẳng dài, lá hình trứng ngược mọc so le kép dài 1.5cm đến 2cm, rộng 0,6cm đến 1,5cm, thon hẹp ở cuống Cây có hoa quanh năm mọc thành từng chùm ở kẽ lá, cánh hoa hình bướm màu đỏ vàng, quả dài có chứa hạt Cây được trồng ở một số vùng đồi núi ở Việt Nam Cành lá của cây chàm tươi được ngắt về ngâm vào nước sạch sau vài ngày được dung dịch chất màu để nhuộm vải Nếu không nhuộm ngay có thể chế biến thành bột chàm, đóng bánh, phơi khô và cất giữ trong bóng râm Lá chàm dùng để nhuộm vải cho màu xanh tím bền và đẹp

6 Cây bàng (tên khoa học là Terminalia catappa L)

Bàng là cây thân gỗ cao 10m đến 25m, cành mọc vòng, lá đơn mọc so le, phiến

lá hình trái xoan ngược dài 20 cm đến 30 cm

17

Lá bàng rụng nhiều vào mùa đông nhưng mọc lại rất nhanh vào mùa xuân Vào mùa lá rụng có thể thu lượm lá khô, lá vàng, lá xanh để nhuộm màu cho vải nhằm tạo ra những sản phẩm may mặc có giá trị sinh thái cao, màu sắc đẹp, độ bền màu cao Một số nghiên cứu ứng dụng màu chiết xuất từ lá bàng nhuộm cho vải tơ tằm, bông cho màu cỏ úa, vàng nhạt, vàng nâu

7 Cây xoài (Tên khoa học Mangifera)

Xoài là cây thân gỗ cao, lá đơn hình dải thuôn mọc so le, có cuống, hoa mọc thành cụm ở ngọn hay ở bên Đây là cây ăn quả vùng nhiệt đới có nguồn gốc ở Đông Nam Á Quả hình tròn, bầu dục, hay trái xoan tùy theo từng loại Ở Việt Nam, xoài được trồng nhiều ở Sơn La, Bến Tre, Tiền Giang, Vĩnh Long, Đồng Nai, Tây Ninh, Bình Thuận,… Xoài được trồng chủ yếu để lấy quả ăn, cây cho gỗ, lá xoài dùng để nấu nước chữa một số bệnh và để nhuộm vải tự nhiên cho màu nâu nhạt Vỏ cây nhuộm vải bông, tơ tằm cho màu vàng tươi

8 Lá trầu không (Tên khoa học Piper betle L):

Trầu không là một loài cây gia vị hay cây thuốc, lá của nó có các tính chất dược học Đây là loài cây thường xanh, loại dây leo và sống lâu năm, với các lá hình trái tim có mặt bóng và các hoa đuôi sóc màu trắng, có thể cao tới 1 mét Loài này có nguồn gốc ở vùng Đông Nam Á và được trồng ở Ấn Độ, Indonesia, Sri Lanka, Việt Nam, Malaysia Ở Việt Nam có hai loại trầu chính: trầu mỡ và trầu quế Lá trầu mỡ to bản, dễ trồng Trầu quế có vị cay, nhỏ lá, được ưa chuộng hơn trong tục ăn trầu Ngoài việc sử dụng để ăn thì còn dùng để nhuộm vải bông, tơ tằm cho màu nâu trầm rất bền màu

9 Cây xà cừ (Tên khoa học là Khaya Senegalensis)

Là cây thân gỗ, có nguồn gốc từ châu Phi Ở Việt Nam, xà cừ được trồng ở nhiều nơi để lấy gỗ, trồng ven đường để lấy bóng mát Hằng năm, người ta thường chặt tỉa cành cây để đảm bảo an toàn trong mùa gió bão Những lá, vỏ cành này được sử dụng để nhuộm vải tơ tằm cho màu tím hồng rất đẹp

Tên khoa học Endospermum chinense Gỗ vang là loại cây cho màu đỏ và

đỏ tía rất đẹp, nó được sử dụng nhiều ở Châu Mỹ(đặc biệt ở Brazil) Chất màu của

gỗ vang tan trong nước tạo dung dịch màu rất bền, nhuộm cho vải bông và tơ tằm cho màu khá bền

1.3 Giá trị của sản phẩm nhuộm bằng chất màu tự nhiên

Từ xa xưa con người đã biết dùng các chất màu tự nhiên để nhuộm cho các sản phẩm may mặc tạo ra các sản phẩm với nhiều màu sắc Cho đến năm 1856 nhà khoa học William Henry Perkin (1838-1907) khám phá ra thuốc nhuộm tổng hợp đầu tiên và sau đó nhiều loại thuốc nhuộm tổng hợp khác được tìm ra với những tính năng ưu việt về kinh tế, khả năng công nghệ đáp ứng sản xuất công nghiệp hơn hẳn thuốc nhuộm tự nhiên thì thuốc nhuộm tự nhiên không còn phổ biến nữa Thuốc nhuộm tổng hợp nhanh chóng chiếm vị trí quan trọng trong toàn xã hội, đáp ứng được nhu cầu của người tiêu dùng Ngành công nghiệp sản xuất thuốc nhuộm tổng hợp đã phát triển như vũ bão Tuy nhiên, trong những năm gần đây vấn đề về môi trường, sinh thái toàn cầu được đặc biệt quan tâm Chẳng hạn như môi trường

bị ô nhiễm bởi việc tổng hợp thuốc nhuộm, nước thải nhuộm, sinh thái sản phẩm dệt may, Đây là vấn đề nóng bỏng, nhức nhối cần phải được quan tâm giải quyết kịp thời Chính vì vậy mà xu hướng quay trở lại sử dụng các chất màu tự nhiên

để triển khai sử dụng các loại chất màu tự nhiên thay cho thuốc nhuộm tổng hợp dựa trên cơ sở xem xét các vấn đề môi trường, đây là một vấn đề nóng bỏng hiện nay đang được nhiều nước trên thế giới quan tâm [2,5]

Nhiều cuộc hội thảo trên thế giới bàn về việc sử dụng trở lại chất màu tự nhiên chẳng hạn như UNESCO tổ chức hội thảo tại Hyderabad từ ngày 5 đến ngày 12 tháng 11 năm 2006 với sự có mặt của 600 nhà khoa học đến từ 57 quốc gia trên thế giới để tìm phương án quay trở lại với màu tự nhiên Hội thảo nói về nhuộm màu tự nhiên tổ chức vào ngày từ ngày 8 đến 16 tháng 3 năm 2008 tại Mayan, Mexico,

Từ đó, chúng ta thấy công nghệ nhuộm vải bằng chất màu tự nhiên mang một ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế xã hội và môi trường sinh thái được thể hiện thông qua:

1.3.1 Sử dụng nguồn nguyên liệu dễ tái sinh:

Nguồn nguyên liệu để nhuộm màu tự nhiên từ thực vật được lấy từ sản phẩm trực tiếp của nông nghiệp hoặc tận dụng nguồn phế thải từ các ngành như vỏ cây từ ngành công nghiệp gỗ, bã thải từ ngành chế biến thức ăn, từ lá chè già bị thải bỏ từ các nông trường chè, lá bàng, lá xà cừ, bạch đàn, rụng thu gom dọc đường phố, công viên, Đây là nguồn nguyên liệu tự nhiên phong phú, đa dạng, dễ tái sinh

20

Đa số các loại thực vật dùng để nhuộm là loại cây dễ trồng mang lại hiệu quả kinh

tế cao, có thể được trồng để che bóng mát, lấy gỗ, lá trên cây hoặc lá rụng xuống thường bỏ đi nhưng nếu công nghệ nhuộm vải bằng chất màu tự nhiên từ thực vật được thực hiện trên quy mô sản xuất công nghiệp thì sẽ tận dụng được nguồn nguyên liệu vô giá này Hơn nữa, khi công nghệ này được chuyển giao cho nông dân thực hiện sẽ tạo công ăn việc làm, góp phần xóa đói, giảm nghèo cho người nông dân

1.3.2 Quy trình công nghệ đơn giản, ít sử dụng hóa chất:

Thuốc nhuộm tổng hợp cho chúng ta màu đơn sắc, còn muốn tạo ra một màu hòa sắc như màu sẵn có trong tự nhiên thì chúng ta phải phối từ rất nhiều màu đơn sắc với nhau Vì vậy sẽ rất mất thời gian, công sức, nguyên vật liệu để thực hiện nhưng cũng khó tạo nên được màu giống màu tự nhiên Hơn nữa, thuốc nhuộm tổng hợp có nguồn gốc chủ yếu từ nguồn dầu mỏ - là nguồn tài nguyên khó tái sinh,

nó là hỗn hợp của của các hợp chất hữu cơ trong đó có một số chất chứa nhóm azo gây ung thư, dị ứng da, quá trình sản xuất thuốc nhuộm tổng hợp thì phải sử dụng nhiều nhiều hóa chất độc hại như axit, kiềm mạnh, dung môi, muối kim loại nặng, nhiệt độ cao Nước thải của thuốc nhuộm tổng hợp khi thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường Quá trình nhuộm bằng thuốc nhuộm tổng hợp tốn nhiều chi phí cho năng lượng và sinh ra nhiều khí thải có thể gây ra hiệu ứng nhà kính

Màu tự nhiên là sự tổng hòa của nhiều màu cộng lại cùng với một số tạp chất sẵn có trong nguồn nguyên liệu dùng để chiết xuất chất màu nên có thể tạo nên những gam màu trầm tự nhiên mà thuốc nhuộm tổng hợp không thể có được Hơn nữa, cùng một dung dịch màu nhưng phương pháp nhuộm, cầm màu khác nhau có thể tạo ra nhiều nhiều màu sắc khác nhau chứ không phức tạp, tốn kém như việc pha phối tạo màu mới đối với màu tổng hợp

1.3.3 Tận dụng bã thải sau khi tách chiết chất màu

Bã thải sau quá trình chiết xuất dung dịch màu có thể sử dụng để tạo ra phân hữu cơ vi sinh bởi vì có những đặc điểm như sau: chúng đã ở dạng mềm, dễ phân hũy và có kích thước phù hợp do chiết ở nhiệt độ 100oC với thời gian tương đối dài

và nguồn nguyên liệu đã được nghiền nhỏ trước khi chiết Các thành phần như cellulose, khoáng, đạm, đã ở dạng dễ hòa tan hơn nhiều do đó rất thuận tiện để chế biến thành phân hữu cơ vi sinh

1.3.4 Giá trị sinh thái của sản phẩm nhuộm bằng chất màu tự nhiên

Hiện nay hầu hết các nước trên thế giới cũng như Việt Nam, yêu cầu của người tiêu dùng về sản phẩm dệt may ngày càng cao, trong đó ngoài tiêu chí bền đẹp, hợp thời trang còn đòi hỏi phải đảm bảo tính vệ sinh an toàn và thân thiện với môi trường Một trong những xu hướng phát triển của hàng dệt may nhằm cạnh tranh được trên thị trường thế giới là sử dụng chất màu tự nhiên để nhuộm vải Các loại sản phẩm được nhuộm từ màu tự nhiên không những có màu sắc đẹp mà còn có giá trị sinh thái sử dụng cao như không gây dị ứng da, không chứa các nhóm azo độc gây ung thư, không có hàm lượng formaldehyt trên sản phẩm như khi nhuộm bằng thuốc nhuộm tổng hợp và xử lý hoàn tất, đa số bền màu với ánh sáng, bền màu giặt Ngoài ra một số loại sản phẩm nhuộm bằng chất màu tự nhiên còn có khả năng chống nhàu, tăng trọng, có khả năng chữa bệnh v.v Hơn nữa, quá trình nhuộm bằng chất màu tự nhiên không gây ô nhiễm môi trường, không độc hại cho người công nhân trong quá trình sản xuất

22

Hầu hết các chất màu tự nhiên được sử dụng để nhuộm cho các sản phẩm dệt may có nguồn gốc tự nhiên như cotton, len, tơ tằm, hoặc các vật liệu có bản chất hóa học gần giống với vật liệu tự nhiên như Polyamide, visco,

Sản phẩm nhuộm từ chất màu tự nhiên không chứa những hóa chất độc hại gây dị ứng với da cũng như các phần cơ thể tiếp xúc với sản phẩm nhuộm

Vải nhuộm dùng chất màu tự nhiên rẻ hơn so với vải nhuộm từ chất màu tổng hợp do sử dụng các nguyên liệu tự nhiên sẵn có, hoặc sử dụng nguyên liệu là những chất thải bỏ từ các quá trình khác Nguyên liệu để nhuộm màu cũng dễ kiếm, đều là các loại thảo mộc có mặt xung quanh chúng ta trong đời sống hàng ngày và

dễ tái sinh

1.4 Những hạn chế của chất màu tự nhiên

Bên cạnh những ưu điểm, chất màu tự nhiên cũng có một số hạn chế:

- Nhuộm màu bằng chất màu tự nhiên đòi hỏi chi phí cao hơn cho nhà xưởng kho chứa do đặc thù của nguồn nguyên liệu cũng như quá trình chiết xuất dung dịch màu

- Chất màu tự nhiên kém ổn định, phụ thuộc vào thiên nhiên (vùng miền, mùa phát triển của cây …)

- Độ bền màu với ánh sáng của một số loại không cao

- Độ tái lập màu không cao giữa các mẻ nhuộm do phụ thuộc vào độ ổn định của nguồn nguyên liệu dùng để chiết tách chất màu

- Có hạn chế về gam màu Màu tự nhiên hiếm có các gam màu tươi ánh, nếu

có thì có độ bền màu rất thấp như củ nghệ Màu nhuộm thường chỉ đạt gam màu trung bình và nhạt, ít loại có thể đạt được độ đậm màu cao hoặc khi cần phải xử lý cầm màu đặc biệt

Tiểu kết chương 1

23

Qua nghiên cứu và khảo sát thực tế cho thấy nước ta có nguồn chất màu tự nhiên sử dụng được cho công nghệ mhuộm vải tương đối đa dạng, đáp ứng được các tiêu chí về khối lượng nguyên liệu, số lượng chất màu

Ngoài ra việc sử dụng nguồn chất màu tự nhiên cho công nghệ nhuộm vải còn góp một phần vào việc thúc đẩy sự phát triển bền vững ngành nông nghiệp và phủ xanh môi trường

24

CHƯƠNG II THÀNH PHẦN VÀ BẢN CHẤT CỦA CÁC CHẤT

CÓ TRONG DUNG DỊCH TÁCH CHIẾT TỪ CÁC LOẠI

NGUYÊN LIỆU TỰ NHIÊN ĐÃ LỰA CHỌN

Lý do đề tài chọn nguyên liêu: lá chè, lá bàng, lá xà cừ và hạt điều màu

Nước ta có một nguồn lá chè dồi dào tại các nông trường trồng chè Sau khi hái búp để chế biến chè khô, một số loại lá được bán trên thị trường để cung cấp nước uống trà tươi Số còn lại là một lượng lá không nhỏ bị thải bỏ Theo số liệu của Hiệp hội chè Việt nam thì nước ta có 600 xí nghiệp trồng chè với diện tích 120.000 hecta và hàng năm có khả năng chế biến 180.000 tấn chè thành phẩm Bên cạnh đó thì lượng chè thải bỏ trên các nông trường cũng khá lớn: khoảng 400 tấn lá mỗi năm Lượng chè thải bỏ này chưa được sử dụng vào mục đích nào ngoài để lại trên đất của nông trường Vì vậy việc sử dụng nguồn nguyên liệu này vào mục đích nhuộm màu là hoàn toàn mang tính khả thi

Trên khắp cả nước ta, suốt dọc hai bên đường quốc lộ cũng như đường làng hay trong các trường học, các khu du lịch giải trí đều có trồng rất nhiều cây bàng và cây xà cừ nhằm lấy bóng mát Hàng năm cứ đến mùa thu đông lá rụng đầy khắp và phải thu gom để làm sạch môi trường cùng với các loại rác thải khác Việc sử dụng các loại lá này để nhuộm màu vừa mang lại lợi ích kinh tế vừa giảm lượng rác thải

Đề tài bước đầu đã NC nhuộm được các gam màu từ vàng cỏ úa dến màu nâu

Hạt điều màu là sản phẩm có nhiều ở vùng nhiệt đới như nước ta Từ trước đến nay người ta vẫn sử dụng hạt điều màu cho thực phẩm và dược phẩm mà chưa

hề sử dụng cho nhuộm vải sợi Ở nước ta việc trồng hạt điều màu tại miền Trung và miền Nam là khá phổ biến; sản lượng thu hoạch hàng năm khá lớn và sản phẩm có bán ở các chợ trên khắp cả nước Với kết quả nghiên cứu bước đầu đề tài đã sử

25

dụng hạt điều màu để nhuộm các loại vải cho gam màu tươi sáng từ vàng nhạt đến

da cam

Phương pháp nghiên cứu

Tham khảo các tài liệu đã công bố kết hợp phân tích thành phần trong dung dịch tách chiết từ các loại nguyên liệu Để xác định thành phần các chất có trong dung dịch chất màu tự nhiên chiết tách từ lá xà cừ đề tài sử dụng phương pháp hóa học và phân tích sắc ký trên thiết bị sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) tại Trung tâm giáo dục và phát triển sắc ký, phòng thử nghiệm Sắc ký – Vilas 335, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Sắc ký là các kỹ thuật hoá học phân tích và tách các chất trong một hỗn hợp mẫu dựa trên những tính chất hóa học, vật lý và hóa lý của các chất trong những điều kiện nhất định Kỹ thuật sắc ký có 2 loại dựa theo trạng thái của chất mẫu khi tiến hành phân tích sắc ký Đó là, kỹ thuật phân tích sắc ký khí và kỹ thuật phân tích sắc ký lỏng (sắc ký lỏng áp suất thường và sắc ký lỏng hiệu năng cao)

2.1 Thành phần các chất có trong lá chè

Theo tài liệu tham khảo [10, 14, 22, 23] và nghiên cứu của nhóm đề tài, thành phần các chất trong lá chè khoảng 130 chất được phân thành các nhóm:

Nhóm 1: Các chất đường – có đường đơn và đường đa (monosacarit chiếm 1

– 2%, polysacarit chiếm 10 – 12%) Dưới tác dụng của nhiệt độ cao (quá trình hãm chè hoặc sao chè) các đường glucoza hoặc fructoza với axit amin và các chất chát trong chè tạo cho chè có được cả một dãy hương thơm mùi hoa hồng, quả chín, mật ong, mạch nha, caramen ở nhiệt độ thường từng chất riêng lẻ hoặc cả hỗn hợp của chúng cũng không tạo ra được một mùi thơm nào

Nhóm 2: Các pectin, Đó là những chất keo có cấu trúc phức tạp tỷ lệ pectin

trong chè vào khoảng 2 ÷ 3%, lá càng non, hàm lượng pectin càng cao (2 ÷3%),

26

Pectin bao phủ lên từng cánh chè là một màng keo mỏng bảo vệ và giúp cho lá chè không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm của môi trường

Nhóm 3: Các tinh dầu Tinh dầu là hỗn hợp phức tạp của nhiều loại hợp chất

bao gồm rượu, axit, phenol, andehyt… Có khoảng 30 loại tinh dầu trong chè Trong

số đó có metyl salixylat, critronellol, geraniol Trong quá trình chế biến chè bị mất

70 ÷ 80% tinh dầu Trong chè khô lượng tinh dầu chiếm 0,02%, nó rất quan trọng đối với chè

Nhóm 4: Các Alkaloidl: caffein (hay thein), theobromin, theophylin, adenin,

guanin, quan trọng nhất là cafein Hàm lượng cafein trong chè có từ 1 ÷ 5% phụ thuộc vào vị trí của lá

Nhóm 5: Các protein và axit amin: có tới 17 loại axitamin trong chè, thành

phần Protein chủ yếu trong lá chè là các glutein, chỉ hoà tan trong môi trường kiềm, thành phần hoà tan trong môi trường nước ít hơn là các anbumin

Nhóm 6: Các sắc tố- trong chè có chất diệp lục Chlorophyl, sắc tố caroten và

xanthophin Các sắc tố quyết định màu của nước chè có thể từ xanh nhạt → xanh lục sẫm hoặc vàng đến đỏ nâu và nâu sẫm

Nhóm 7: Các chất nhựa chiếm 3 ÷ 6%, nhựa đóng vai trò mang mùi thơm, giữ cho mùi không thoát đi nhanh

Nhóm 8: Các chất vô cơ: chiếm 4 ÷ 7%, có khả năng biến đổi trạng thái của các chất keo và ảnh hưởng trực tiếp đến việc trao đổi chất Trong chè có các kim loại như Sắt, Magiê, Canxi, Silic, Kali,… Kali chiếm tới 50% tổng khối lượng chất

vô cơ, Ngoài ra trong chè còn có Phôtpho Lưu huỳnh và Flo mà tác dụng đặc biệt của nó gần đây càng làm tăng thêm giá trị đặc biệt của chè

Nhóm 9: Các Vitamin: A, B1, B2, E, C, PP; vitamin trong chè hầu hết tan

trong nước

Nhóm 10: Các glucozit - Đặc điểm của các chất này là phân tử có 2 phần

một phần là đường đơn, phần kia là chất có mùi thơm: andhet, phenol, rượu,

Như vậy, trong thành phần của lá chè có chứa các chất có khả năng tạo màu như flavonoid, tannin (polyphenol) và carotenoid Sự biến đổi của các hợp chất phụ thuộc vào nhiều yếu tố (các tác nhân xúc tác, nhiệt độ, thời gian v.v.) và chúng thể hiện qua màu sắc biến đổi khi thay đổi các điều kiện tách chiết dung dịch và nhuộm màu lên vải

Ngoài ra, thành phần saponin có trong dung dịch tách chiết đã đóng một vai trò như một chất hoạt động bề mặt làm cho quá trình nhuộm màu đảm bảo chất lượng mà không cần bổ sung các hóa chất trợ đều màu

Ghi chú: LC1 - dung dịch tách chiết từ lá chè trước khi nhuộm

LC2- dung dịch tách chiết từ lá chè sau khi nhuộm VLC - vải nhuộm bằng dung dịch tách chiết từ lá chè

28

Thông qua các kết quả phân tích và màu nhận được khác nhau của các mẫu vải nhuộm ở các điều kiện khác nhau cho thấy: sự biến đổi của các chất tạo màu trong lá chè dưới các tác động của quá trình nhuộm theo các giả thuyết sau:

- Các polyphenol đã tham gia các phản ứng oxi hoá với sự có mặt của O2hoặc các enzim oxy hoá về octoquinon

- Sau khi oxy hoá các octoquinon có thể thực hiện phản ứng ngưng tụ với chính các octoquinon khác hoặc với các polyphenol chưa oxy hoá để tạo ra các chất mới có kích thước cũng như phân tử lượng gấp đôi

Các điphenolquinon này do có phân tử lượng lớn hơn, hệ thống nối đôi nhiều hơn vì thế chúng sẽ có màu sâu hơn Nhưng chưa dừng lại ở đó, các phân tử này tiếp tục tham gia các phản ứng oxy hoá- khử để tạo ra các chất khác có cấu trúc mạch lớn hơn, phức tạp hơn và hệ thống nôi đôi liên hợp dài hơn

Quá trình oxy hoá để ngưng tụ polyphenol xảy ra liên tục và ở tất cả các nhiệt độ kể từ nhiệt độ thường Do vậy, ở nhiệt độ thấp mà kéo dài thời gian gia công cũng sẽ làm cho màu sâu hơn, nhưng do tốc độ oxy hoá để ngưng tụ các phẩm vật là chậm, các phân tử polyme được ngưng tụ ở nhiệt độ thấp sẽ không đạt được

độ lớn cần thiết nên màu đạt được độ sâu không cao.Khi quá trình nhuộm diễn ra ở

60oC trong thời gian dài, độ đậm màu tăng tỷ lệ thuận với thời gian gia công Nếu quá trình nhuộm diễn ra ở 100oC độ đậm màu tăng tỷ lệ thuận với thời gian gia công trong thời gian đầu và tỷ lệ này giảm dần khi quá trình oxy hoá ngưng tụ kết thúc

Ngoài các nhận xét về màu sắc nêu ở trên, khi quan sát trên phổ phản xạ của các mẫu nhuộm sẽ dễ dàng nhận thấy có điều khác biệt so với phổ của các màu được phối từ thuốc nhuộm tổng hợp, đó là: phổ phản xạ của mẫu nhuộm không có giá trị cực tiểu cụ thể, giá trị phản xạ của chúng tăng dần theo chiều tăng của giá trị

độ dài bước sóng mà thông thường phổ của các màu phải có điểm phản xạ cực tiểu, tại bước sóng mà màu phản xạ cực tiểu sẽ cho khả năng hấp thụ là cực đại và nó

29

đặc trưng cho màu sắc của mẫu Điều này có thể được lý giải như sau: Do thành phần hoá học của các chất trong lá chè là rất phức tạp vì vậy khi thực hiện quá trình nhuộm, các chất màu tồn tại khá đa dạng và chúng có khả năng hấp thụ các tia sáng

ở dải bước sóng khá rộng

Mặt khác, trong quá trình nhuộm các hợp chất màu được tạo thành với kích thước phân tử lớn hơn (hệ thống nối đôi liên hợp dài hơn) do đó khả năng liên kết với các phân tử vật liệu dệt (xenlulo và fibroin) tốt hơn đảm bảo độ bền màu cho vật liệu nhuộm cao hơn

2.2 Thành phần các chất có trong lá bàng [16, 17, 18]

Bàng (danh pháp khoa học là Terminalia catappa ) là một loài cây thân gỗ

lớn sinh sống ở vùng nhiệt đới, thuộc họ trâm bầu Trong lá bàng có chứa một số phenolic, flavonoid , các chất tanin (như punicalin, punicalagin, tercatin, terflavins

A and B, tergallagin, geranin, granatin, chebulic axit, corilagin), chất saponins và các chất màu như violaxanthin, violeoxanthin, lutein epoxide, lutein, zeaxanthin và β-cryptoxanthin

Tuy nhiên khi sử dụng các loại dung môi để tách chiết thì thành phần các chất thu được sẽ khác nhau: với dung môi là nước thì thành phần các chất thu được chủ yếu là các flavonoid, tannin, các phenolic và saponins

Tanin không những là cơ chất của phản ứng sẫm màu do enzim xúc tác

mà còn góp phần tạo ra kết cấu và tạo vị cho các tổ chức thực vật Người ta thường phân biệt hai nhóm tanin: tanin thủy phân và tanin ngưng tụ

+ Tanin thủy phân (tanin pyrogalic) là este của đường glucoza với các axit polyphenolic khác nhau (axic galic, axit digalic, axit elagic và axit luteic), este của đường glucoza với axit galic là galotain Dưới tác dụng của axit, kiềm hoặc enzim chúng bị thủy phân thành các chất ban đầu

O H

OH O

axit digalic axit egalic Hình 2.1 Cấu trúc phân tử của axit digalic và axit egalic

+ Tanin ngưng tụ (hay tanin catechic) là hợp chất do các catechin ngưng

tụ với nhau theo kiểu “đầu nối đuôi” (C6’ – C8 với catechin) hoặc kiểu “đuôi nối đuôi” (C6’ – C6’, với galocatechin) hoặc kiểu “đầu nối đầu (C4 –C8 với flavandiol – 3,4) tạo thành, Tanin ngưng tụ không bị phân giải bởi axit vô cơ cũng như bởi enzim

Lutein là một chất màu tự nhiên được tìm thấy trong rau và hoa quả khác

nhau, trong đó có lá bàng

Hình 2.2 Cấu trúc phân tử của Lutein

31

Zeaxanthin và một số hợp chất thuộc họ carotenoid có cấu trúc như sau:

Hình 2.3 Cấu trúc phân tử của zeaxanthin và một số chất

Nhận xét: Như vậy theo nghiên cứu tài liệu thì trong lá bàng có chứa các chất màu (violaxanthin, violeoxanthin, lutein epoxide, lutein và đồng phân, β-cryptoxanthin) Tuy nhiên thành phần của các chất tùy thuộc dung môi tách chiết ( nước hay dung môi hữu cơ) và loại lá (lá xanh, lá rụng màu vàng và lá rụng màu đỏ) Ngoài ra các hợp chất tannin, các phenolic cũng tham gia vào các phản ứng tạo màu trong quá trình nhuộm

Trong nghiên cứu của đề tài đã sử dụng loại lá rụng (cả màu vàng và màu đỏ) và dung môi tách chiết- nhuộm đều là nước Việc tìm kiếm các chất chuẩn để xác định thành phần dung dịch là rất khó khăn nên đề tài đã không xác định được

mà chỉ định tính một số chất có trong dung dịch và trên vải

2.3 Thành phần các chất có trong hạt điều màu [11, 15 , 18]

Hạt điều màu, hay còn gọi là hạt điều nhuộm Tên khoa học Bixa Orellana có nguồn gốc do lấy theo tên của ông Francisco de Orellana, nhà thám hiểm người Tây Ban Nha, thế kỷ 16 Hạt điều nhuộm được sử dụng trong việc trang trí và lấy chất màu Điều này được tìm thấy ở nhiều dấu tích của người Maya cổ Khắp nơi ở

32

những khu rừng nhiệt đới, những bộ lạc bản địa đã sử dụng hạt điều nhuộm để trang trí người và nhuộm vải Họ đã dùng chúng như những tác nhân màu chính trong thực phẩm, trang trí cơ thể, và dùng làm màu trong nghề thủ công, trang trí các bức họa trên tường Ứng dụng khác của tạo màu dùng hạt điều nhuộm là nhuộm vải, cụ thể ở đây là kết quả nhuộm vải bông, tơ tằm mà không cần cầm màu nhưng vẫn cho màu vàng bền đẹp

Bảng 2.1: Thành phần các chất chứa trong hạt điều màu khô [11, 15]

Dầu điều nhuộm được chiết tách từ hạt và nguồn chính của các chất màu trong hạt là bixin và norbixin Chúng thuộc họ Carotenoids Bixin là chất màu đỏ tươi có thể kết tinh trong cồn nóng, có công thức là C25H30O4, Norbixin có công thức là C24H28O4

33

Hình 2.3 Công thức cấu tạo của một số chất họ Carotenoids

Như vậy chúng chỉ khác nhau bởi một nhóm thế R, hơn kém nhau một nhóm

CH2 và là đồng phân của nhau, thuộc họ Carotenoids [18]

Nor-bixin

34

Bixin tách chiết được sử dụng làm thuốc nhuộm thực phẩm, có tác dụng chống lại tia cực tím, chống oxi hóa và bảo vệ gan Hạt điều nhuộm chứa chủ yếu

là bixin, norbixin và Carotenoid

Carotenoid là nhóm chất màu hòa tan trong chất béo tạo ra màu da cam, màu vàng và màu đỏ cho các loại quả Nhóm này gồm từ 65 đến 70 chất màu tự nhiên, tiêu biểu là caroten, lipcopen, xantofit, capxantin và xitroxantin Tất cả Carotenoid đều không tan trong nước, chúng rất nhạy đối với axit và chất oxi hóa, nhưng lại bền vững với kiềm

Một trong những đặc điểm của Carotenoid là có nhiều nối đôi liên hợp và có chứa các nhóm mang màu, màu sắc cuả chúng phụ thuộc nhiều vào những nhóm này Thành phần các chất có trong hạt điều nhuộm thu được tùy thuộc vào loại dung môi tách chiết

Bảng 2.2 Điều kiện chiết tách chất màu từ hạt Điều nhuộm

STT Thông số chiết tách Môi trường axit Môi trường

bazơ

Môi trường trung tính

1 Hạt điều màu Hạt điều màu Hạt điều màu Hạt điều màu

Các dung dịch sau trích ly có mầu vàng đến da cam theo giá trị pH thay đổi

từ thấp đến cao, được đưa về nhiệt độ phòng

35

Trong đề tài này chúng tôi đã tập trung nghiên cứu bản chất liên kết của chất màu chiết tách từ hạt Điều nhuộm với vật liệu nhằm khẳng định khả năng nhuộm màu tự nhiên của loại vật liệu này, từ đó tìm ra điều kiện nhuộm màu thích hợp Để nghiên cứu mẫu nhuộm, chúng tôi đã sử dụng các phương pháp phân tích và các thiết bị hiện đại như phương pháp so màu trên máy đo màu quang phổ MiniScan

XE Plus, phương pháp phân tích phổ hồng ngoại biến đổi FT-IR trên máy Nicolet 6700, Thermo, USA, phân tích ảnh chụp bằng kính hiển vi điện tử

Đề tài đã giải quyết những vấn đề sau:

1/ Xác định thành phần hoạt chất trong dung dịch và bản chất nhuộm màu 2/ Nghiên cứu phương pháp tách chiết dung dịch chất màu: dung môi phù hợp nhất cho sản xuất là nước, không bổ sung bất cứ chất trợ nào, dung tỷ 1:10, nhiệt độ tách chiết: 100oC, thời gian tách chiết: 45 phút ( 15 phút phải thay dịch chiết và lặp lại 3 lần cho đến nước trong)

3/ Dung dịch tách chiết được có thể lưu trữ trong 5 ngày để nhuộm vải

2.4 Thành phần các chất có trong lá xà cừ [3, 4 , 8, 11]

Xà cừ (danh pháp khoa học: Khaya senegalensis) là một trong bảy loài cây

thân gỗ thuộc họ Xoan (Meliaceae), có nguồn gốc tại vùng nhiệt đới châu Phi và

Madagascar Đây là cây thân gỗ lớn, cao tới 30-35 m, đường kính thân cây trên 1

m, thông thường rất vững chắc ở phần gốc Các lá hình lông chim, với 4-6 cặp lá chét, không có lá chét ở phần đỉnh của lá lông chim; mỗi lá chét dài 10-15 cm tròn bất ngờ về phía đỉnh nhưng thông thường có mũi lá nhọn Thường ra hoa vào tháng 9-10 Các hoa mọc thành cụm không dày, mỗi hoa đơn lẻ thì nhỏ, với 4-5 cánh hoa màu vàng

Xà cừ có thể trồng trên mọi loại đất khác nhau, là cây trồng chịu được khô hạn, có khả năng giữ đất, giữ nước, bảo vệ môi trường, cải thiện môi trường sinh thái xung quanh khu vực trồng Tại Việt Nam, Xà cừ được du nhập từ Trung Phi từ thời Pháp, được gây trồng rộng rãi để làm cây cảnh quan, cây che bóng vỉa hè, trong công viên, trường học Hiện xà cừ được trồng rất nhiều ở các đô thị lớn của

36

Việt Nam như: Hà Nội, Hải Phòng, Đà Nẵng, Ban Mê Thuột, Ninh Thuận, TP Hồ Chí Minh Xà cừ trút lá vào mùa đông, mọc lá mới vào mùa xuân, xà cừ thay lá chỉ trong thời gian một hai tuần, lá mới rụng xuống có màu vàng, lá khô có màu nâu

Một số nghiên cứu khoa học trên thế giới cho thấy rằng trong thành phần hóa học của lá xà cừ có các hợp chất như: Saponin, Tannin, Flavonoids, Glycosides, Phenolic, Alkaloids, Steroid và đường

Hình 2.4 Công thức cấu tạo của Saponin

Trong đó các chất Glycosides, Tannin, Flavonoids và Phenolic là những hợp chất có thể tạo màu Còn Saponin khi hoà tan vào nước tạo nhiều bọt có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của dung dịch nên đóng vai trò như một chất hoạt động

bề mặt làm tăng khả năng ngấm thấm dung dịch và tạo sự đều màu cho vải nhuộm Saponin có công thức hóa học

Như vậy, bằng các phương pháp tách chiết khác nhau (loại dung môi, điều kiện tách chiết) theo [3,4] sẽ thu được các thành phần khác nhau Khi sử dụng dung môi là Ethanol thì các thành phần trên có gần đủ trong dung dịch, còn khi dùng nước thì chủ yếu thu được Tannin, Alkaloid, Saponin và một số phenolic

37

Do khó khăn về các chất chuẩn nên Đề tài chỉ phân tích định tính được một

số hợp chất có trong dung dịch nhuộm và trên vải nhuộm như sau

Bảng 2.3 Kết quả xác định thành phần dung dịch tách chiết từ lá Xà cừ

STT Tên chỉ tiêu Trong dung dịch Trên vải nhuộm

- Môi trường axít: quá trình tách chiết nhanh nhất nhưng dung dịch chất màu thu được có hiện tượng vẫn đục, khi nhuộm vải khả năng lên màu thấp

- Môi trường bazơ: quá trình tách chiết chất màu xảy ra nhanh, dung dịch chất màu rất đặc, khi nhuộm lên vải thì khả năng lên màu cao hơn so với môi trường axít

- Môi trường trung tính: dung dịch chất màu đậm khi nhuộm lên vải khả năng lên màu cao hơn hẳn so với dung dịch tách chiết trong môi trường axít và bazơ

Nhận xét:

Việc phân tích thành phần các chất có trong lá xà cừ là chưa thực hiện được

do đòi hỏi phải có chất chuẩn –thường rất khó kiếm và rất đắt tiền

Một số nghiên cứu mới chỉ dừng ở định tính và bước đầu đánh giá khả năng của một số chất tham gia vào quá trình nhuộm vải: tạo màu, tăng khả năng ngấm dung dịch và hoàn tất vải

Cần phải nghiên cứu sâu hơn bằng các phương pháp hiện đại mới có thể khẳng định bản chất nhuộm màu của dung dịch được tách chiết từ lá xà cừ

38

Tiểu kết chương 2

Qua nghiên cứu tài liệu đã cho thấy thành phần trong các nguyên liệu là khá phức tạp, trong đó có các hợp chất có màu thuộc các họ Carotenoid, flavonoid, dẫn suất Antraquinone v.v có khả năng liên kết với vật liệu dệt Bên cạnh đó các chất khác như Tanin, polyphenolic đều tham gia vào khả năng tạo màu

Theo kết quả thu được sau khi đo màu các mẫu và quan sát thực tế nhận thấy rằng: Màu của mẫu nhuộm ở nhiệt độ cao sâu màu hơn màu của mẫu nhuộm ở nhiệt độ thấp trong cùng một thời gian gia công Mẫu được gia công trong thời gian càng dài sẽ cho màu càng đậm, nhưng độ đậm của mẫu tăng nhanh với các mẫu nhuộm ở nhiệt độ 60oC, với các mẫu nhuộm ở 100oC độ đậm màu của mẫu tăng nhanh trong khoảng thời gian từ 30 phút đến 60 phút và chậm hơn với khoảng thời gian từ 60 phút đến 120 phút

Kết quả này được giải thích như sau: Quá trình oxy hoá để ngưng tụ polyphenol xảy ra liên tục và ở tất cả các nhiệt độ kể từ nhiệt độ thường Do vậy, ở nhiệt độ thấp mà kéo dài thời gian gia công cũng sẽ làm cho màu sâu hơn, nhưng

do tốc độ oxy hoá để ngưng tụ các phẩm vật là chậm, các phân tử polyme được ngưng tụ ở nhiệt độ thấp sẽ không đạt được độ lớn muốn có nên màu đạt được độ sâu không cao ở nhiệt độ 60oC quá trình oxy hoá ngưng tụ polyphenol và dime bắt đầu được thúc đẩy để xảy ra mãnh liệt, nhiệt độ càng cao quá trình này sẽ xảy ra càng sớm Vì thế, khi quá trình nhuộm diễn ra ở 60oC quá trình này xảy ra trong thời gian dài, độ đậm của mẫu tăng tỷ lệ thuận với thời gian gia công Khi quá trình oxy hoá ngưng tụ kết thúc độ đậm của mẫu nhuộm sẽ tăng chậm và dừng lại Nếu quá trình nhuộm diễn ra ở 100oC quá trình này xảy ra trong thời gian ngắn hơn, độ đậm của mẫu tăng tỷ lệ thuận với thời gian gia công trong thời gian đầu và tỷ lệ này giảm dần khi quá trình oxy hoá ngưng tụ kết thúc

- Các polyphenol tham gia các phản ứng oxi hoá với sự có mặt của O2 hoặc các enzim tạo thành octoquinon

39

O HO

OH

OH

OH H

OH O

Hình 2.5 Sơ đồ phản ứng oxy hóa polyphenol

- Sau khi oxy hoá các octoquinon có thể thực hiện phản ứng ngưng tụ với chính các octoquinon khác hoặc với các polyphenol chưa oxy hoá để tạo ra các chất mới có kích thước cũng như phân tử lượng gấp đôi

H O

O H

O

O X H H

OH O O

OH O O

O H

OY H HO

Các phản ứng nêu trên xảy ra ở ngay trong điều kiện tự nhiên, nhưng tốc độ của chúng phụ thuộc rất nhiều vào các tác nhân: các loại enzim có vai trò xúc tác trong phản ứng oxy hoá- khử, các loại enzim cản trở, các tác nhân oxy hoá và nhiệt

độ gia công

Tuy nhiên khi tiến hành gia công luôn phải lưu ý đến sự có mặt của nhân tố nước vì nó là một thành phần không tham gia trực tiếp vào các phản ứng tạo màu nhưng lại là tác nhân thúc đẩy các phản ứng xảy ra