1.4. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT MÀU SẮC VÀ CHẤT MÀU TỰ NHIÊN

11 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL thu hút doanh nghiệp đầu tư, tăng kết nối với hộ nông dân để phát triển vùng nguyên liệu dâu, kết hợp với phục vụ du lịch. Con đường hồi sinh lụa tơ tằm chắc chắc rất gian nan, vất vả nhưng với lòng yêu nghề và quyết tâm giữ nghề của các nghệ nhân nghề lụa, sự phối kết hợp của các cá nhân, tổ chứctrong và ngoài nước, hi vọng một ngày không xa thương hiệu tơ lụa Quảng Nam sẽ lại vang xa như thời quá khứ vàng son của nghề nuôi tằm dệt lụa... Hình 1.6. Nghề dệt vải tơ lụa Mã Châu (nguồn internet) 1.4. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT MÀU SẮC VÀ CHẤT MÀU TỰ NHIÊN 1.4.1. Sự hấp thụ ánh sáng và cơ chế xuất hiện màu của các hợp chất hữu cơ a) Sự hấp thụ ánh sáng Màu sắc là kết quả của sự hấp thu chọn lọc những miền xác định trong phổ liên tục của ánh sáng trắng đập vào. Nếu một vật thể hấp thu các tia đỏ thì màu của vật thể này được tạo thành do sự phối hợp các tia còn lại trong ánh sáng trắng (thiếu màu đỏ) tức là màu lục. Ngược lại, nếu vật thể hấp thu các vật thể tán xạ tất cả các tia trông thấy nên nó vẫn có màu trắng. Có nhiều trường hợp vật thể không hấp thu tia nào của phổ trông thấy, nhưng hấp thu các tia hồng ngoại hoặc tử ngoại của phổ, như vậy vật thể tán xạ tất cả các tia trông thấy nên nó vẫn có màu trắng [6]. Theo thuyết điện tử cổ điển, ánh sáng là sự chuyển động sóng có năng lượng thay đổi tỷ lệ với cường độ bức xạ và không phụ thuộc vào tần số. Nghiên cứu hiệu

12 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ứng quang điện, A.Einstein cho rằng về một số tính chất thì ánh sáng giống với một dòng hạt hơn và ông gọi đó là hạt photon. Như thế các lượng tử của Planck cũng là các photon của Einstein và là phần tử bé nhất của năng lượng bức xạ. Năng lượng này phụ thuộc vào tần số và được xác định bởi công thức: E = h.ν =h�� �� (1.1) Trong đó: E là năng lượng lượng tử (erg/mol) v là tần số dao động (cm-1) λ là bước sóng ánh sáng h = 6,625.10-27 erg/s – hằng số Planck c = 3.108 m/s – vận tốc ánh sáng Ánh sáng lan truyền như một chuyển động sóng nhưng các nguyên tử vật chất lại hấp thu nó như dạng hạt. Sự hấp thu một lượng tử ánh sáng có năng lượng hv bằng hiệu số giữa Es1-Es0 dẫn đến việc chuyển một điện tử của vật thể hấp thu lên mức s1. Nếu năng lượng hấp thu bằng Es2-Es0 thì điện tử sẽ chuyển lên mức S2.Trạng thái S0 có spin tổng cộng là (+1/2) + (-1/2) = 0 được gọi là trạng thái singlet S0. Khi kích thích điện tử chuyển sang trạng thái khác, nhưng spin vẫn không đổi, spin tổng cộng cũng bằng 0, điện tử ở trạng thái S*0. Nhưng nếu khi kích thích điện tử chuyển sang trạng thái khác mà giá trị spin của nó thay đổi, khi đó spin tổng cộng bằng đơn vị (+1/2) + (+1/2)=1 hay (-1/2) - (-1/2) =1, trạng thái này được là triplet T*.[13] Hình 1.7. Các bước thay đổi năng lượng [6] Trạng thái T* có năng lượng thấp hơn so với trạng thái kích thích S*. Sau một thời gian điện tử cho năng lượng tự chuyển từ mức kích thích singlet sang mức triplet

13 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL và thường kèm theo những hiệu ứng màu sắc sặc sỡ. Đó là hiện tượng lân quang, phát quang, huỳnh quang. Chính quá trình này quyết định sự phát sáng của các chất khác nhau trong tối.

Hình 1.8. Trạng thái chuyển điện tử [6]

Như vậy, lượng tử ánh sáng tác động lên các điện tử của phân tử, chuyển các điện tử này sang trạng thái khác. Màu sắc của các chất là do hiện tượng hấp thụ chọn lọc bức xạ điện từ. Tuy nhiên màu chỉ xuất hiện khi sự hấp thụ chọn lọc xảy ra trong lĩnh vực phổ thấy được, tức là trong khoảng 400÷750 nm. Nếu một chất hấp thụ hoàn toàn dải bước sóng này, sẽ có màu đen; ngược lại, nếu một chất phản xạ hoàn toàn ánh sáng thuộc dải sóng này sẽ có màu trắng. Trong trường hợp một chất hấp thụ chọn lọc một dải có độ dài sóng xác định trong vùng này, nó sẽ có màu. Màu hấp thụ và màu thấy được khác nhau, chúng được gọi là 2 màu phụ nhau [6].

Bảng 1.1. Sự liên hệ giữa bước sóng hấp thu và màu sắc của vật hấp thu [6]

Bước sóng của dãy hấp thu (nm) Màu của ánh sáng hấp thu Màu của chất

400 – 435 Tím Lục – vàng 435 – 480 Lam Vàng 480 – 490 Lam– lục nhạt Da cam 490 – 500 Lục – lam nhạt Đỏ 500 – 560 Lục Đỏ tía 560 – 580 Lục –vàng Tím 580 – 595 Vàng Lam 595 – 605 Da cam Lam – lục nhạt 605 – 750 Đỏ Lục – lam nhạt

14 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL b) Cơ chế xuất hiện màu của các hợp chất hữu cơ Sự hấp thụ ánh sáng là kết quả của sự tương tác của các điện tử vòng ngoài của các nguyên tử và phân tử các hợp chất hữu cơ với photon ánh sáng. Chỉ có những điện tử vòng ngoài (điện tử hoá trị) của chất màu mới tham gia vào quá trình hấp thụ ánh sáng kèm theo sự chuyển động của chúng do ảnh hưởng của các yếu tố như: cấu tạo phân tử, hệ thống nối đôi liên hợp, nhóm thế, sự ion hóa phân tử và các nguyên tử khác ngoài cacbon [6]. + Ảnh hưởng của cấu tạo phân tử: Theo thuyết điện tử, để phân tử hợp chất hữu cơ có màu sâu thì phân tử của nó phải có cấu tạo phẳng, nhờ vậy sự tương tác của các điện tử không bị cản trở. Năng lượng E của ánh sáng đập vào một vật phụ thuộc vào độ dài sóng λ của lượng tử theo công thức (1.1). E = h �� ��

28000 �� (kcal/mol)

Trong nguyên tử, các điện tử bên trong được liên kết chặt chẽ. Để kích thích các điện tử này cần phải có các tia rơnghen cùng có năng lượng 103 -106Kcal/mol. Do đó, năng lượng của ánh sáng nhìn thấy được 110-69 Kcal/mol quá nhỏ không thể gây ra tác động rõ rệt đến những điện tử này. Các điện tử hóa trị tham gia vào liên kết hóa học dễ thay đổi trạng thái hơn. Liên kết cộng hóa trị σ là kiểu liên kết bền. Để phá vỡ liên kết này phải dùng trên 595 Kcal/mol, còn để kích thích thì cần một năng lượng 181 kcal/mol tương ứng với sự hấp thu một bức xạ có bước sóng nhỏ hơn 200 nm, nghĩa là trong miền tử ngoại.

15 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Hình 1.9. Mô hình sự hấp thu ánh sáng và màu sắc ở vùng khả kiến [11] Theo thuyết MO các điện tử trong phân tử được phân bố trên các mức năng lượng tương ứng với các MO theo thứ tự năng lượng tăng dần. Trong những trường hợp đơn giản thứ tự mức năng lượng được sắp xếp như sau: Hình 1.10. Thứ tự phân bố các mức năng lượng [11] Dựa vào sơ đồ năng lượng trên, ta thấy thông thường sự tạo màu là do sự chuyển dịch điện tử n → π* hoặc π → π*. Điện tử π càng linh động, sự chuyển dịch điện π từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích càng dễ dàng, hiệu số ∆E giữa hai trạng thái cơ bản và kích thích giảm xuống. Như vậy, tất cả những biến đổi cấu trúc nào mà không phá vỡ cấu tạo phẳng của phân tử và thúc đẩy sự chuyển dịch hệ điện tử π của phân tử thì gây ra sự phân cực của phân tử làm cho phân tử dễ chuyển sang trạng

16 C DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL thái kích thích dưới tác dụng của các lượng tử ánh sáng vùng khả kiến, nghĩa là tạo điều kiện cho sự xuất hiện màu. + Ảnh hưởng của hệ thống liên kết đôi liên hợp Đối với các hợp chất hữu cơ, sự xuất hiện màu không phải do các điện tử của những nguyên tử riêng biệt mà do hệ điện tử trong toàn bộ phân tử. Hợp chất hữu cơ có chứa liên kết đôi cách càng dài thì hệ thống điện tử vòng ngoài càng linh động, nó càng dễ hấp thụ các tia sáng có bước sóng lớn nên màu càng sâu. Tuy nhiên, nếu chúng không tạo thành một hệ thống nối đôi liên hợp trong phân tử của hợp chất hữu cơ thì độ linh động của các điện tử vòng ngoài cũng không tăng lên và hợp chất không có màu hoặc màu không sâu.Do đó các hợp chất màu thường có chứa trong phân tử hệ liên kết π liên hợp CH3 H3 Nếu trong phân tử chứa càng nhiều nối đôi, nối ba liên hợp với nhau thì cực đại hấp thụ của chúng càng chuyển dịch về phía sóng dài. Cho dù hợp chất hữu cơ có cấu tạo mạch vòng hay mạch thẳng thì chúng phải chứa các liên kết đôi tạo ra một hệ thống liên tục thì nó mới có khả năng sâu màu. Để chất có màu sắc đậm, phân tử của chất đó phải chứa một số lớn các nhóm không no, được gọi là “nhóm mang màu” (C=C; C=N; N=N; N=O; vòng benzen… ), tất cả liên hợp được với nhau. Sự kết hợp của nhiều nhóm mang màu không chỉ làm tăng cực đại hấp thụ mà còn làm tăng cường độ hấp thụ. Đồng thời, để màu sắc được đậm thì phân tử các chất đó thường phải chứa các “nhóm trợ màu”, chẳng hạn như OH, NH2…chứa đôi điện tử tự do cũng tham gia vào hệ liên hợp. Các nhóm này còn đóng vai trò tác nhân liên kết với bề mặt vải sợi [11].

17 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Bảng 1.2. Bảng sự chuyển màu do ảnh hưởng nối đối liên hợp [11] Công thức cấu tạo

Năng lượng kích thích (Kcal/mol) Khả năng hấp thụ λmax, µm

Loại mạch thẳng

CH3-CH=CH-COOH CH3-(CH=CH)2-COOH CH3-(CH=CH)3-COOH

Loại mạch vòng

Benzen Naphtaxen Pentaxen 135 107 92 110 61 48

208 261 303 225 không màu 460 da cam 580 màu tím

+ Ảnh hưởng của các nhóm thế

Các phân tử của hợp chất hữu cơ khi ở trạng thái kích thích luôn khác với trạng thái cơ bản. Khi hấp thụ năng lượng của các tia sáng thì sự phân bố mật độ điện tử vòng ngoài của chúng sẽ thay đổi, mật độ điện tử sẽ tăng lên hoặc giảm đi ở những vị trí nhất định của phân tử. Trong phân tử sẽ có những vị trí tích điện dương và những vị trí tích điện âm, nói khác đi ánh sáng đã làm phân cực hóa chúng, đây là tính chất chung của tất cả các hợp chất hữu cơ có màu.

Những hợp chất hữu cơ chứa liên kết đôi liên hợp sẽ có khả năng phân cực dễ hơn các hợp chất khác, khả năng này sẽ tăng lên mạnh mẽ khi ở đầu mạch và cuối

18 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL mạch có chứa các nhóm thế có khả năng nhận và nhường điện tử. Điều này sẽ làm cho các điện tử vòng ngoài linh động hơn và hợp chất sẽ có thể hấp thụ được các tia sáng có bước sóng lớn hơn và màu sẽ đậm hơn. Các nhóm C=O liên kết với nhau làm cho hợp chất có màu sậm hơn. Liên kết bền hơn giữa các nguyên tử C thuộc những bộ phận riêng biệt của phân tử dẫn đến màu sậm hơn và cường độ màu lớn hơn [1]. Bảng 1.3. Sự chuyển màu do ảnh hưởng nhóm thế [14] 2,3-dihydroisoquinoline-1,4-dione (Không màu)

1,2-dihydroquinoline-3,4-dione (Da cam) Benzophenone (Không màu)

9h-flouren-9-one (Da cam)

+ Ảnh hưởng của sự ion hóa phân tử

Khi trong phân tử của hợp chất hữu cơ có mặt đồng thời các nhóm thế thu và nhường điện tử, ngoài khả năng bị phân cực nó còn có khả năng bị ion hoá. Tuỳ thuộc vào bản chất của các nhóm thế và vị trí của nó trong hệ thống liên kết đôi liên hợp mà các tia sáng có thể hấp thụ ở bước sóng ngắn hơn hoặc dài hơn, nghĩa là có thể làm cho hợp chất có màu nhạt đi hoặc sâu màu thêm [6]. Trong lĩnh vực hóa học thuốc nhuộm, sự ion hóa xảy ra do tác động của môi trường đối với các nhóm nhường điện tử như -OH, NH...và các nhóm thể thu điện tử như =C=O, =C=NH có ý nghĩa hơn cả, mỗi trường hợp có một hiệu ứng màu riêng.

19 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Đối với hợp chất hữu cơ chỉ chức nhóm thế có khả năng thu điện tử, khi tăng độ axit thì ion H+ sẽ liên kết với nguyên tử oxi hay nguyên tử nitơ và sẽ chuyển hợp chất về dạng tích điện dương như sau [1]: Có thể biến phân tử không màu có chứa mạch liên hợp thành phân tử có màu bằng phương thức ion hóa. Ví dụ: Khi thêm bazơ vào para-nitrophenol không màu, người ta có thể điều chế được paranitrophenol màu vàng; hay alizarin màu vàng cho muối Al tạo màu đỏ: Hình 1.11. Các phản ứng chuyển màu với các tác nhân khác nhau [11] Trường hợp hợp chất hữu cơ chỉ chứa nhóm thế có khả năng thu điện tử, trong môi trường kiềm nhóm −OH (có trong nhân thơm) sẽ tách ion H+ ra làm cho oxy có ba cặp điện tử chưa chia và mang điện tích âm, chúng có khả năng nhường điện tử; kết quả là trị số hấp thụ cực đại của hợp chất sẽ chuyển về phía có bước sóng dài hơn, hợp chất sẽ có màu sâu hơn. Điển hình là alizarin có màu vàng, trong môi trường kiềm sẽ tích điện âm và có màu tím: Alizarin có màu vàng Dạng anion của alizarin có màu tím Hình 1.12. Alizarin chuyển màu từ vàng đến tím

20 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Các phương thức ion hóa phân tử có thể rất khác nhau. Phương thức phổ biến nhất là thay đổi độ acid của môi trường, phương thức này áp dụng để nhuộm vải dùng chất chỉ thị màu. Phương thức thay đổi màu thuốc nhuộm hữu cơ một cách hữu hiệu nhất là sự tạo muối, nếu cation kim loại thay thế hydro trong nhóm OH thì màu trở nên sậm hơn. Đỏ Tím Hình 1.13. Quinazarin chuyển màu từ đỏ đến tím [6] + Ảnh hưởng của các nguyên tử khác ngoài cacbon Trong hợp chất hữu cơ, ngoài hệ thống liên kết đôi liên hợp còn có chứa các nguyên tố khác như: O, N, S… sẽ hấp thụ được các tia sáng có bước sóng lớn hơn và có màu sâu hơn.v.v...; do các nguyên tử này có điện tích hạt nhân và khoảng cách từ nhân đến các điện tử vòng ngoài khác nhau, khi nằm chung trong hệ thống nối đôi liên hợp thì các điện tử vòng ngoài này dễ dàng chuyển dịch từ nguyên tử này sang nguyên tử khác, nghĩa là chúng linh động hơn. Bảng 1.4. Sự chuyển màu do ảnh hưởng của các nguyên tử khác ngoài cacbon [16] Azo Nitro Azometin Nitrozo

21 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL 1.4.2. Lịch sử chất màu tự nhiên Thuốc nhuộm tự nhiên, bắt nguồn từ sự đa dạng của thực vật, côn trùng ký sinh và các chất tiết ra của loài ốc biển, được phát hiện thông qua những kỹ năng và sự kiên trì của những người cổ đại. Bằng các mẫu khai quật được ở Kim Tự Tháp Ai Cập, Trung Quốc, Ấn Độ,… các nhà khoa học đã xác định được 1500 năm trước Công nguyên người cổ đại đã biết dùng indigo cho màu xanh chàm để nhuộm vải và sử dụng alizarin lấy từ rễ cây marena để nhuộm màu đỏ, sử dụng campec chiết xuất từ gỗ sồi để nhuộm màu đen cho len và lụa tơ tằm [10]. Thuốc nhuộm tự nhiên có các ưu điểm như không độc, không gây dị ứng nguy hiểm cho da, ít gây ô nhiễm với môi trường. Phần lớn thuốc nhuộm tự nhiên có độ bền màu thấp nhất là khi có ánh sáng, chỉ có màu xanh chàm và màu đỏ alizarin có độ bền màu cao hơn. Hơn nữa, hiệu suất khai thác thuốc nhuộm từ thực vật rất thấp, phải dùng nhiều tấn nguyên liệu mới thu được một kilogram thuốc nhuộm, nên giá thành rất cao. Bênh cạnh đó nhu cầu và đòi hỏi của con người ngày càng đa dạng, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và đặc biệt trong ngành hóa học, thuốc nhuộm tổng hợp ra đời năm 1856 ở châu Âu. Sự xuất hiện của thuốc nhuộm tổng hợp dần dần thay thế hoàn toàn thuốc nhuộm tự nhiên bởi nhiều đặc tính như dễ tổng hợp và sản xuất với số lượng lớn, cho màu sắc đa dạng, độ bền màu cao và nhiều đặc tính đáp ứng tốt cho nhu cầu công nghiệp [10]. Tuy nhiên, thuốc nhuộm tổng hợp lại gây ô nhiễm rất lớn cho môi trường và sức khỏe của người sử dụng. Trong những năm gần đây, con người đã có những nhận thức hơnvề môi trường, thấy được những tác hại của thuốc nhuộm tổng hợp và sự quan tâm của thế giới đến việc bảo tồn tự nhiên, nghiên cứu và phát triển các sản phẩm có lợi cho môi trường, các giải pháp xanh cho ngành dệt nhuộm; chất màu tự nhiên đang dần được nghiên cứu và ứng dụng trở lại. Một số màu cơ bản của thuốc nhuộm tự nhiên như màu vàng, đỏ, đỏ tía, xanh chàm hay màu đen…đã được nghiên cứu và tìm thấy nhiều trong một số loài thực vật và động vật.

22 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Bảng 1.5. Danh mục một số màu tự nhiên tiêu biểu [11] Màu Phân lớp hóa học Các tên gọi thông thường Vàng và nâu Flavone

Màu vàng, vỏ để lấy thuốc nhuộm vàng, gỗ Fustic, Osage, hoa Chamomile, Tesu, Dolu, Cúc vạn thọ, Cutch. Vàng

Iso-quinoline dyes, Polyene colorants, Pyran colorants Barberry, be-carotene, lycopene … gentisin

Cam- vàng Chromene Cây gỗ vang Nâu và Cây lá móng, gỗ hồ đào, Naphthochinone nâu tía- Xám Alkanet, Pitti Đỏ Chinone, Anthrachinone, Chromene Nhựa cây màu đỏ, màu cánh kiến, rể có chất đỏ dùng làm thuốc nhuộm

Màu tía và đen Benzophyrone Cây gỗ vang Xanh Indigoid, Indole colorants Chàm

1.4.3. Chất màu tự nhiên có trong hạt điều nhuộm a) Sơ lược về điều nhuộm

Tên thường gọi: Cây điều nhuộm, cây điều màu, cây cà-ri Tên khoa học: Bixa orellana L. (bắt nguồn từ tên nhà thám hiểm người Tây Ban Nha Francisco de Orellana). Nó là nguồn cung cấp chính cho một loại chất màu tự nhiên, gọi là annatto có màu vàng đỏ, sản xuất từ quả.

23 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Hình 1.14. Hạt điều nhuộm Điều nhuộm là cây gỗ nhỏ, cao 4 - 5m, cành non phủ lông dạng vẩy, cành già nhẵn, màu nâu nhạt. Lá mọc so le, mềm, hình trứng, gốc lá bằng hoặc gần hình tim, đầu thôn nhọn, dài 10 - 12cm, rộng 7 - 8cm, mép lá nguyên; cuống lá phình to ở hai đầu, dài 3 - 4cm. Cụm hoa là một chuỳ ngắn ở đầu cành, có lông màu nâu nhạt; hoa to 4 - 5cm, 5 cánh hoa màu trắng đến hơi hồng, nhiều nhị, bầu một ô, có lông gai dài. Quả nang to bằng quả cau, hình tim, hơi dẹt, phủ lông gai cứng màu đỏ, khi chín mở thành 2 mảnh, chứa nhiều hạt được bao bọc bởi một lớp cơm màu đỏ nhạt hoặc vàng cam. Cây ưa sáng, trồng bằng hạt hoặc giâm cành [2]. Cây điều nhuộm có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới Châu Mỹ (Trung và Nam Mỹ, vùng Caribe). Nó được trồng ở một số nước châu Á như: Ấn độ, Malaysia, Thái Lan, Lào, Campuchia để làm thuốc và chất màu thực phẩm. Ở Việt Nam, cây được trồng từ lâu đời, chủ yếu trong cộng đồng người Thái ở vùng Tây bắc và Tây nguyên để lấy chất màu vàng cam nhuộm thực phẩm [2]. Ngoài ra, với tính chất cây dễ trồng, dễ sống nên được trồng rải rác ở một số địa phương dùng để tạo màu trong thực phẩm gia đình.

24 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Hình 1.15. Cây điều nhuộm có hoa, lá và quả (Internet) b) Thành phần hóa học các hợp chất mang màu có trong hạt điều nhuộm Thành phần hoá học của hạt điều chủ yếu là bixin (cis-trans) là monomethyl este hoặc là dimethyleste của diacid 6 ,6 - diapo-6 ,6 -carotenedioic hay gọi tắt là nobixin (dưới dạng đồng phân ß-nobixin và isonobixin) hoặc nobixin và isonobixin. Ngoài ra còn có một chất màu vàng C17, một ít geranylacetat. Các chất màu đỏ tươi, màu vàng của hạt điều là chất màu quý giá. Trong tự nhiên cis- bixin trong hạt điều nhuộm được hình thành do sự chuyển hoá của appo-carotenoid là sự chuyển hóa tự nhiên của quá trình tổng hợp carotenoidtự nhiên của ispren nhờ acetylcoenzym (C0-A) là một loại C5 isopentenyl pirophotphat. Dầu hạt chứa các chất màu vàng cam thuộc nhóm carotenoid như bixin, norbixin, dùng để nhuộm thực phẩm, mỹ phẩm. Ngoài ra còn có các thành phần khác như bixaghanen, bixein, bixol, crocetin, axit ellagic, ishwarane, isobixin, phenylalanine, axit salicylic, threonin, axit tomentosic và tryptophan [2]. Cis-bixin

25 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL Trans-bixin Bixin là một carotenoid dạng tinh thể màu vàng cam, không tan trong nước và tan trong các dung môi hữu cơ như ethyl acetate,axeton … và tan trong dầu mỡ nóng [16]. Bixin có cấu trúc hóa học không ổn định, khi bị cô lập và chuyển đổi sang một dạng đồng phân hình học khác đó là trans – bixin. Bixin hòa tan tốt trong chất béo nhưng không tan trong nước. Khi tiếp xúc với kiềm, metyl este sẽ bị thủy phân tạo thành axit dicacboxxylic norbixin, một dẫn xuất tan trong nước [27]. Trans-norbixin Cis-norbixin Norbixin là một axit dicacboxylic tan trong nước, tan trong dung dịch kiềm, không tan trong các dung môi hữu cơ. 1.5. SỬ DỤNG CHẤT MÀU TỰ NHIÊN TRONG NGÀNH DỆT NHUỘM 1.5.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Hiện nay, có rất nhiều lĩnh vực được sử dụng chất màu tự nhiên. 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 vv. 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

26 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL 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 [3]. 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. Các sản phẩm có sử dụng chất màu tự nhiên có 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. Do đó, việc thúc đẩy sử dụng chất màu tự nhiên hiện nay hứa hẹn sẽ đem lại nhiều lợi ích. 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 gây 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. 1.5.2. Tình hình nghiên cứu tại 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, Liều 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 chỉ 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 [3]. 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 đề nhuộm màu xanh

27 DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL 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 [3]. Xuất phát từ các ý tưởng và công trình nghiên cứu của PSG.TS Hoàng Thị Lĩnh, nhiều khoa Công nghệ Dệt may và Thời trang, Đại học Bách Khoa Hà Nội, trường đại học và các viện nghiên cứu cũng đã có khá nhiều nghiên cứu về công nghệ nhuộm vải bằng chất màu tự nhiên từ nhiều loại thực vật khác nhau. PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh đã tìm ra công nghệ nhuộm vải cotton và lụa tơ tằm bằng lá bàng, lá xà cừ, củ nâu, lá trầu không, chàm, lá thiên lý, lá tre, ngải cứu, lá bạch đàn, lá chè, lá hồng xiêm, vỏ cây xà cừ, chè, cây lá móng, cây xà cừ, nghệ, bạch đàn, sapoche… PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh đã bắt đầu nghiên cứu lĩnh vực này từ năm 1996, đến nay Bà đã chủ nhiệm rất nhiều đề tài, dự án về công nghệ nhuộm vật liệu dệt bằng chất màu tự nhiên. Trong đó, phải kể đến đề tài Nghị định thư hợp tác giữa chính phủ Việt Nam và chính phủ Áo: “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. Trong dự án này PGS.TS Hoàng Thị Lĩnh đã nghiên cứu thành phần và bản chất của các loại chất màu có nguồn gốc thiên nhiên, từ đó xây dựng, lựa chọn và tối ưu hóa các quá trình tách chiết chất màu với các thông số công nghệ phù hợp; đã xây dựng quy trình nhuộm bằng chất màu chiết tách từ lá chè, lá bàng, lá xà cừ và hạt điều màu cho vải bông và vải tơ tằm; nghiên cứu các biện pháp xử lý sau nhuộm nâng cao độ bền màu của sản phẩm. Khẳng định độ bền màu cũng như một số tính chất ưu việt của sản phẩm nhuộm màu từ 4 loại thảo mộc như khả năng chống nhàu, khả năng hút ẩm, độ thoáng khí. Nghiên cứu đa dạng hóa màu sắc của sản phẩm nhuộm bằng chất màu chiết tách từ 4 loại thảo mộc bằng cách phối ghép nguyên liệu hoặc cầm màu để nâng cao độ bền màu [4]. Kết quả dự án