Đề tài: Nghiên cứu điều chế và đánh giá nano lycopene, HAY

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ ĐÁNH GIA NANOLYCOPENE
GVHD: TS. NGUYỄN THỊ LỆ THỦY
THS. VŨ THỊ HỒNG PHƯỢNG
VIỆN KỸ THUẬT – KINH TẾ BIỂN
BÁO CÁO LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU ĐIỀU CHẾ VÀ ĐÁNH GIÁ
NANOLYCOPENE
Trình độ đào tạo: Đại học – Tín chỉ
Hệ đào tạo: Chính quy
Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học
Chuyên ngành: Hóa dầu
Khoá học: 2013
Đơn vị nghiên cứu đề tài: Trung tâm nghiên cứu triển khai
Khu công nghệ cao
Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Lệ Thủy
Ths. Vũ Thị Hồng Phượng
Sinh viên thực hiện: Quách Thanh Hiếu
Bà Rịa-Vũng Tàu, tháng 07 năm 2017

1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU
VIỆN KỸ THUẬT – KINH TẾ BIỀN
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI
ĐỒ ÁN/ KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
(Đính kèm Quy định về việc tổ chức, quản lý các hình thức tốt nghiệp ĐH, CĐ
ban hành kèm theo Quyết định số 585/QĐ-ĐHBRVT ngày 16/7/2013 của
Hiệu trưởng Trường Đại học BR-VT)
Họ và tên sinh viên:……QUÁCH THANH HIẾU ……Ngày sinh: 27/10/1995
MSSV : ………….13030440… .................................Lớp:DH13HD
Địa chỉ : 145 Lưu Chí Hiếu – Phường 10 – Thành phố Vũng Tàu....
E-mail : Thanhhieu271095@gmail.com ...........................................
Trình độ đào tạo : Đại học – Tín chỉ .................................................................
Hệ đào tạo : Chính quy.............................................................................
Ngành : Công nghệ kĩ thuật hóa học .................................................
Chuyên ngành : Hóa dầu................................................................................
1. Tên đề tài: Nghiên cứu điều chế và đánh giá nano lycopene .......................
2. Giảng viên hướng dẫn:
1. Ts. NGUYỄN THỊ LỆ THỦY….Đơn vị công tác: Trung tâm nghiên cứu
triển khai khu công nghệ cao ………………………………………………….
2. Ths. VŨ THỊ HỒNG PHƯỢNG….Đơn vị công tác: Trường Đại học Bà Rịa-
Vũng Tàu…………………………………………………………………..
3. Ngày giao đề tài:……………………………13/02/2017..…………………
4. Ngày hoàn thành đồ án/ khoá luận tốt nghiệp: …………12/07/2017……
Bà Rịa-Vũng Tàu, ngày 11 tháng 2 năm 2017

2
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
TRƯỞNG NGÀNH SINH VIÊN THỰC HIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

3
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện và được sự
hướng dẫn của TS. Nguyễn Thị Lệ Thủy và ThS. Vũ Thị Hồng Phượng. Các
nội dung nghiên cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố
dưới bất kỳ hình thức nào trước đây. Tôi xin cam đoan, những số liệu trong các
bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính tôi thu
thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Ngoài ra, trong luận văn còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số
liệu của các tác giả khác, cơ quan đều có trích dẫn và chú thích nguồn gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm
về nội dung luận văn của mình.
Bà Rịa – Vũng Tàu, ngày 29 tháng 06 năm 2017

4
LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu làm đồ án tốt nghệp ở Trung tâm
nghiên cứu triển khai khu Công nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh đến nay, em
đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của anh chị, cô chú cán bộ công
nhân viên và bạn bè tại Phòng công nghệ Nano.
Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý anh chị Phòng công
nghệ Nano – Trung tâm nghiên cứu triển khai khu công nghệ cao TP HCM, đặc
biệt là chị Nguyễn Thị Lệ Thủy và anh Nguyễn Thanh Sinh đã cùng với tri thức
và tâm huyết của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho em trong suốt
thời gian thực tập tại Trung tâm.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trường Đại học Bà Rịa – Vũng
Tàu nói chung và các thầy cô ngành Công nghệ kỹ thuật hóa học nói riêng, đặc
biệt là Cô Vũ Thị Hồng Phượng đã tận tâm hướng dẫn cho em. Nếu không có
những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy cô thì em nghĩ bài thu hoạch này của
em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn Cô.
Luận văn là kết quả cuối cùng của 4 năm học, được thực hiện trong
khoảng thời gian 4 tháng. Tìm hiểu về cách Nghiên cứu điều chế và đành giá
hệ phân tán nano lycopene trong môi trường nước.
Bà Rịa Vũng Tàu, tháng 07 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Quách Thanh Hiếu

5
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................i
DANH MỤC BẢNG........................................................................................ii
DANH MỤC HÌNH........................................................................................iii
LỜI MỞ ĐẦU.................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU........................................................ 4
1.1. Công nghệ Nano.................................................................................... 4
1.1.1. Khái quát công nghệ nano ...................................................................... 4
1.1.2. Vật liệu nano........................................................................................... 5
1.1.3. Tình hình hiện nay .................................................................................. 5
1.2. Lycopene................................................................................................ 8
1.2.1. Khái quát về lycopene............................................................................. 8
1.2.2. Cấu trúc và tính chất hóa lý .................................................................... 9
1.2.3. Những ưu điểm và hạn chế của lycopene............................................. 11
1.3. Nano lycopene...................................................................................... 12
1.3.1. Lợi ích của nano lycopene.................................................................... 12
1.3.2. Các phương pháp nghiên cứu điều chế nano........................................ 13
1.3.3. Phương pháp điều chế nano lycopene tại Trung tâm nghiên cứu triển
khai Khu công nghệ cao – Phương pháp nghiền quay kiểu hành tinh............ 15
1.3.4. Các phương pháp, công cụ dùng để đánh giá hệ nano lycopene.......... 19
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................... 35
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị thí nghiệm.......................................... 35
2.1.1. Hóa chất ................................................................................................ 35

6
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm………………………………………..37
2.2. Thực nghiệm........................................................................................ 39
2.2.1. Tiến hành thực nghiệm ......................................................................... 39
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế nano lycopene .............. 46
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................... 50
3.1. Đánh giá tính chất cảm quan của nano lycopene ............................ 50
3.2. Hình thái cấu trúc của hạt ……………………………………….....52
CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ............................................... 58
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 59
PHỤ LỤC…………………………………………………………………...61

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt Nguyên văn
SEM Scanning Eclectron Microscope
TEM Transmission Electron Microscopy
UV – VIS Ultraviolet – visible spectroscopy
HPLC High – performance liquid chromatography
CHHBM Chất hoạt hóa bề mặt
HPMC Hydroxypropyl methyl cellulose

ii
DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Bảng đánh giá nano lycopene bằng các chỉ tiêu cảm quan……….52

iii
DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Nanorobot xâm nhập vào cơ thể con người điều trị bệnh................. 6
Hình 1.2. Pin Nano siêu nhỏ ............................................................................. 7
Hình 1.3. Công thức cấu tạo của Lycopene .................................................... 10
Hình 1.4. Bột lycopene.................................................................................... 11
Hình 1.5. Máy siêu âm DR – P280 DERUI.................................................... 14
Hình 1.6. Bột HPMC………………………………………………………...17
Hình 1.7. Tween 80………………………………………………………….17
Hình 1.8. Máy nghiền bi kiểu hành tinh ......................................................... 19
Hình 1.9. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)..................................................... 19
Hình 1.10. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM) ........................................ 21
Hình 1.11. Cấu tạo của súng phóng điện tử.................................................... 22
Hình 1.12. Ảnh trường sáng và ảnh trường tối ............................................... 25
Hình 1.13. Thiết bị đo thế zêta SZ – 100........................................................ 26
Hình 1.14. Máy quang phổ hấp thụ (UV – VIS)............................................. 27
Hình 1.15. Máy sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC.......................................... 31
Hình 1.16. Sơ đồ hệ thống HPLC ................................................................... 32
Hình 2.1. Dầu gấc – Bột gấc nhão .................................................................. 35
Hình 2.2. KOH của Meck ............................................................................... 36
Hình 2.3. Hòa tan muối ăn, sau đó lọc............................................................ 36
Hình 2.4. Màng lọc Whatman Nylon 0,2 μm.................................................. 37
Hình 2.5. Máy khuấy từ IKA RW 20 Digital.................................................. 37

iv
Hình 2.6. Máy hút chân không………………………………………………38
Hình 2.7. Bể ổn nhiệt………………………………………………………...38
Hình 2.8. Bếp gia nhiệt ……………………………………………………...38
Hình 2.9. Máy nghiền quay………………………………………………….38
Hình 2.10. Rót dầu gấc vào beaker ................................................................. 40
Hình 2.11. Beaker đặt trong bể chưng cách thủy – khuấy – đo nhiệt độ........ 40
Hình 2.12. Quá trình khuấy từ xà phòng hóa dầu gấc .................................... 41
Hình 2.13. Quá trình lọc lycopene .................................................................. 42
Hình 2.14. Quay nano lycopene...................................................................... 43
Hình 2.15. Siêu âm.......................................................................................... 43
Hình 2.16. Bột gấc nhão.................................................................................. 44
Hình 2.17. Quá trình lọc rửa bột nhão ............................................................ 45
Hình 2.18. Thiết bị cô quay khép kín.............................................................. 46
Hình 2.19. Bột lycopene trích ly từ bột gấc nhão ........................................... 46
Hình 3.1. Bột lycopene.................................................................................... 50
Hình 3.2. Bột lycopene dạng tinh thể.............................................................. 50
Hình 3.3. Dung dịch Nano lycopene............................................................... 51
Hình 3.4. Bột nano lycopene 5% .................................................................... 51
Hình 3.5. Kết quả đo SEM ngày 03.04.2017.................................................. 53
Hình 3.6. Kết quả đo SEM ngày 02.05.2017.................................................. 53
Hình 3.7. Kết quả đo TEM.............................................................................. 54
Hình 3.8. Phổ UV – VIS trong n- hexan của 3mẫu nano (đo lần 1)............... 56
Hình 3.9. Phổ UV – VIS trong n- hexan của 3mẫu (đo lần 2)........................ 56

v

LỜI MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây trên thị trường bắt đầu xuất hiện nhiều sản
phẩm được quảng bá sử dụng công nghệ nano như khẩu trang nano bạc, thiết
bị lọc nước nano, tủ lạnh nano, máy giặt nano, nano LCD, mỹ phẩm nano, sơn
nano,… “Công nghệ Nano” không chỉ góp phần nâng cao chất lượng sản phẩm
mà còn trở thành một chiêu thức tiếp thị của các nhà sản xuất nhằm thu hút sự
chú ý của người tiêu dùng.
“Công nghệ Nano” đang làm thay đổi cuộc sống của chúng ta nhờ vào
khả năng can thiệp của con người tại kích thước nanomet, tại đó vật liệu nano
thể hiện rất nhiều tính chất đặc biệt và lý thú. Một nhánh quan trọng của “Công
nghệ Nano”, đó là lý sinh học nano, trong đó vật liệu nano được sử dụng để
chẩn đoán, điều trị bệnh, làm đẹp,...Không thể không nhắc đến, một chế phẩm
được ví như “thần dược” của tuổi thanh xuân, vừa xuất hiện gần đây đó là nano
lycopene. Nano lycopene có rất nhiều công dụng trong việc làm đẹp như bảo
vệ tế bào da chống bị oxy hóa, làm viên năng chống nắng, điều trị bệnh ung
thư,…Trong bài này, tôi xin được trình bày một số phương pháp chế tạo vật
liệu nano và nghiên cứu điển hình là “Nghiên cứu điều chế Nano Lycopene”.
NỘI DUNG ĐỀ CƯƠNG
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay, khoa học và công nghệ nano được xem là lĩnh vực công nghệ
mới. Ngành khoa học này phát triển rất nhanh chóng chế tạo ra vật liệu có kích
thước rất bé (trong khoảng từ 0.1 – 100nm ). Loại vật liệu này có nhiều tính
chất mới lạ do hiệu ứng kích thước. Chế tạo hạt nano có kích thước theo yêu
cầu là mục tiêu của các công trình nghiên cứu. Vì, trong vật liệu nano thông số
kích thước là rất quan trọng ảnh hưởng đến đặc tính của chúng do sự thay đổi
diện tích tiếp xúc bề mặt.

2
Nano lycopene là một chất chống oxy hóa rất mạnh, có nhiều trong các loại
quả như dưa hấu, ớt, cà chua, gấc,…Các nhà khoa học Phần Lan đã phát hiện
ra rằng, hàm lượng lycopene trong cơ thể càng cao thì nguy cơ đột quỵ não
càng giảm.
Đặc biệt, nano lycopene có thể phòng ngừa, và điều trị ung thư, ức chế tế
bào ung thư, giảm ung thư tuyến tiền liệt . Mức độ lycopene khá cao trong máu
và mô mỡ có liên quan đến việc làm giảm nguy cơ ung thư, bệnh tim, bệnh
thoái hóa điểm vàng, ... Ngoài ra, nano lycopene còn có tác dụng chống viêm,
kháng oxy hóa,…
2. Tình hình nghiên cứu:
Có rất nhiều nghiên cứu đã chứng minh những công dụng tuyệt vời của nano
lycopen. Trong đó, tiêu biểu là nghiên cứu của trường Y Mount Sinal (New
York) phát hiện nano lycopene có khả năng ngăn ngừa hiện tượng cháy nắng
hiệu quả khi được sử dụng trên da.
Các nhà nghiên cứu tại Đức khẳng định việc bổ sung nano lycopene có thể
giúp cải thiện hiệu quả tình trạng da, giúp da bớt nhám và tróc vảy.
Tại Nhật Bản, Lycopene được mệnh danh là “chiến binh dũng mãnh” giúp
bảo vệ và đẩy lùi hiện tượng lão hóa, xóa mờ vết thâm nám, nếp nhăn trên da.
Vào năm 2012, Công ty Fujifilm đã xây dựng thành công các hạt nano của
lycopene, một chất chống oxy hóa được tiềm thấy trong cà chua và gấc.
Và hiện tại các Thạc sĩ, Tiến sĩ thuộc phòng thí nghiệm Công nghệ Nano
của Trung tâm nghiên cứu triển khai Khu công nghệ cao đã và đang nghiên cứu
chế phẩm này để phục vụ cho đời sống người Việt Nam.
3. Mục đích nghiên cứu:
- Điều chế Nano lycopene bằng phương pháp nghiền quay.
- Thảo luận, đánh giá Nano lycopene bằng nhiều phương pháp như phương
pháp quang phổ hấp thu UV – Vis, sắc kí lỏng hiệu năng cao HPLC, đánh giá

3
kết quả thông qua kính hiển vi điện tử quét SEM, kính hiển vi điện tử truyền
qua TEM,...
4. Nhiệm vụ nghiên cứu:
- Tiềm hiểu về công nghệ nano
- Nghiên cứu một số phương pháp chế tạo vật liệu nano
- Tiềm hiểu về hợp chất lycopene
- Khảo sát một số lợi ích của nano lycopene trong thực tiễn ứng dụng
- Quy trình điều chế nano lycopene
- Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế
- Đánh giá sản phẩm tạo thành bằng nhiều phương pháp, công cụ thiết bị
(SEM, TEM, UV – VIS, HPLC,...).
5. Phương pháp nghiên cứu:
Phương pháp nghiên cứu được sử dụng tại Trung tâm nghiên cứu triển khai
Khu công nghệ cao là Phương pháp nghiền quay.
6. Kết quả nghiên cứu:
Điều chế ra được nano lycopene, đánh giá các kết quả từ nano lycopene
7. Cấu trúc của luận văn tốt nghiệp:
Gồm 4 chương:
Chương 1: Tổng quan tài liệu
Chương 2: Thực nghiệm
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Chương 4: Kết luận và kiến nghị .

4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Công nghệ Nano
1.1.1. Khái quát công nghệ nano
Ngày nay, với sự phát triển của khoa học công nghệ, công nghệ nano đang
được biết đến như một phép màu. Với kích thước bề dày khá nhỏ là nanomet
đã đem lại nhiều tính năng vượt trội, đang dần thay thế với vật liệu có kích
thước micromet và milimet.
Trong vòng hai mươi năm qua, ngành công nghệ nano luôn là một ngành
công nghệ mũi nhọn của thế giới. Hàng tỷ đô la được đầu tư mỗi năm cho
nghiên cứu và ứng dụng công nghệ nano, hơn 3000 phát minh được đăng kí
bản quyền sáng chế mỗi năm, càng ngày càng có nhiều sản phẩm ứng dụng
nano được đưa ra thị trường. Dự đoán trong vòng 10 – 15 năm nữa, công nghệ
nano sẽ tạo nên khoảng 1000 tỷ USD trong kinh doanh thương mại và sẽ có
nhiều ảnh hưởng đến xã hội và con người. Tuy nhiên, hầu như ở các nước chưa
có các quy định chặt chẽ về vấn đề phát triển, sử dụng vật liệu nano và chưa có
các đánh giá chính xác về mức độ an toàn của sản phẩm nano [9].
Công nghệ nano có nhiều tiềm năng to lớn nhưng cần được phát triển một
cách có trách nhiệm, không chỉ chạy theo lợi nhuận mà cần phải nghiên cứu
nghiêm túc các tác động đến con người và môi trường nhằm giảm thiểu tối đa
các nguy cơ tiềm ẩn của nó.
Khái niệm về Công nghệ Nano được nhắc đến năm 1959 khi nhà vật lý
người Mỹ Richard Feynman đề cập tới khả năng chế tạo vật chất ở kích thước
siêu nhỏ đi từ quá trình tập hợp các nguyên tử, phân tử. Những năm 1980, nhờ
sự ra đời của hàng loạt thiết bị phân tích, trong đó có kính hiển vi đầu dò quét
(SPM hay STM) có khả năng quan sát đến kích thước vài nguyên tử hay phân
tử, con người có thể quan sát và hiểu rõ hơn về lĩnh vực Nano. Công nghệ Nano

5
bắt đầu được đầu tư nghên cứu và phát triển mạnh mẽ. Ra đời mới hơn hai mươi
năm, là một ngành công nghệ non trẻ, nhưng công nghệ Nano đang phát triển
với tốc độ chóng mặt [9].
Công nghệ Nano (tiếng Anh: Nanotechnology) là ngành công nghiệp liên
quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và
hệ thống bằng việc điều khiển hình dáng, kích thước trên quy mô nanomet (nm,
1nm = 10-9
m) [10].
1.1.2. Vật liệu nano
Vật liệu nano là vật liệu trong đó ít nhất một chiều có kích thước nanomet.
Về trạng thái của vật liệu, người ta phân chia thành ba trạng
thái, rắn, lỏng và khí. Vật liệu nano được tập trung nghiên cứu hiện nay, chủ
yếu là vật liệu rắn, sau đó mới đến chất lỏng và khí. Về hình dáng vật liệu,
người ta phân ra thành các loại sau:
 Vật liệu nano không chiều (cả ba chiều đều có kích thước nano, không
còn chiều tự do nào cho điện tử), ví dụ: đám nano, hạt nano.
 Vật liệu nano một chiều là vật liệu trong đó hai chiều có kích thước nano,
điện tử được tự do trên 1 chiều (2 chiều cầm tù), ví dụ: dây nano, ống nano.
 Vật liệu nano hai chiều là vật liệu trong đó một chiều có kích thước nano,
hai chiều tự do, ví dụ: màng mỏng.
Ngoài ra còn có vật liệu có cấu trúc nano hay nanocomposite trong đó chỉ có
một phần của vật liệu có kích thước nm, hoặc cấu trúc của nó có nano không
chiều, một chiều, hai chiều đan xen lẫn nhau [10].
1.1.3. Tình hình hiện nay
Hiện nay, vật liệu nano được áp dụng rộng rãi trong và ngoài nước vì đặc
tính của nó khá tốt, được ưa chuộng nhiều. Phát triển mạnh mẽ nhiều lĩnh vực.

6
a) Y sinh học
Các hạt nano được xem như là các robot nano thâm nhập vào cơ thể giúp
con người có thể can thiệp ở quy mô phân tử hay tế bào. Hiện nay, con người
đã chế tạo ra hạt nano có đặc tính sinh học có thể dùng để hỗ trợ chuẩn đoán
bệnh, dẫn truyền thuốc, tiêu diệt các tế bào ung thư,…
Ví dụ như việc điều trị bệnh ung thư, nhiều phương pháp điều trị khác
nhau đã được thử nghiệm để có thể hạn chế các khối u phát triển và tiêu diệt
chúng ở cấp độ tế bào. Một nghiên cứu đã cho kết quả rất khả quan khi sử dụng
các hạt nano vàng để chống lại nhiều loại ung thư. Các hạt nano này sẽ được
đưa đến các khối u bên trong cơ thể, sau đó chúng được tăng nhiệt độ bằng tia
laser hồng ngoại chiếu từ bên ngoài để có thể tiêu diệt các khối u.
Không dừng lại ở đó, các nhà khoa học còn nghiên cứu một dự án
nanorobot vô cùng đặc biệt. Với những chú robot có kích thước siêu nhỏ, có
thể đi vào bên trong cơ thể con người để đưa thuốc điều trị đến những bộ phận
cần thiết. Việc cung cấp thuốc một cách trực tiếp như vậy sẽ làm tăng khả năng
cũng như hiệu quả điều trị [10].
Hình 1.1. Nanorobot xâm nhập vào cơ thể con người điều trị bệnh

7
Công nghệ nano trong tương lai không xa sẽ giúp con người chống lại
căn bênh ung thư quái ác. Ngay cả những căn bênh ung thư khó chữa nhất như
ung thư não, các bác sĩ sẽ có thể dễ dàng điều trị mà không cần mở hộp sọ của
bệnh nhân hay bất kỳ phương pháp hóa trị độc hại nào.
b) Các lĩnh vực khác
*Điện tử - cơ khí
Chế tạo các linh kiện điện tử nano có tốc độ xử lí cực nhanh, chế tạo các
thế hệ máy tính nano, sử dụng vật liệu nano để làm các thiết bị ghi thông tin
cực nhỏ, màn hình máy tính, điện thoại, tạo ra các vật liệu nano siêu nhẹ- siêu
bền sản xuất các thiết bị xe hơi, máy bay, tàu vũ trụ,…[10].
a)
Hình 1.2. Pin Nano siêu nhỏ
- Môi trường
Chế tạo ra màng lọc nano lọc được các phân tử gây ô nhiễm, các chất
hấp phụ, xúc tác nano dùng để xử lý chất thải nhanh chóng và hoàn toàn…[10].
- May mặc
Một ý tưởng vô cùng đặc biệt với loại quần áo có khả năng diệt vi
khuẩn gây mùi hôi khó chịu trong quần áo đã trở thành hiện thực với việc áp
dụng các hạt nano bạc. Các hạt nano bạc này có thể thu hút các vi khuẩn và tiêu
diệt các tế bào của chúng. Ứng dụng hữu ích này đã được áp dụng trên một số

8
mẫu quần áo thể thao và đặc biệt hơn là được sử dụng trong một loại quần lót
khử mùi.
Không chỉ dừng lại ở công dụng khử mùi, công nghệ nano có thể biến
chiếc áo bạn đang mặc thành một trạm phát điện di động. Sử dụng các nguồn
năng lượng như gió, năng lượng mặt trời và với công nghệ nano bạn sẽ có thể
sạc điện cho chiếc smartphone của mình mọi lúc mọi nơi. Ứng dụng này còn
được sử dụng rộng rãi hơn với ý tưởng chế tạo những chiếc buồm bằng vật liệu
nano, với khả năng chuyển hóa năng lượng tự nhiên thành điện năng. Tuy nhiên
ứng dụng này vẫn đang trong quá trình thử nghiệm [10].
- Nông nghiệp
Hiện nay tại Việt Nam đã có một số ứng dụng của công nghệ nano trong
sản xuất các loại phân bón lá, thuốc trừ nấm bệnh cho cây trồng.
Hai nguyên tố được tiếp cận đầu tiên ở dạng nano là nano bạc (Ag) và nano
đồng (Cu). Đây là hai nguyên tố có tính chất kháng khuẩn mạnh và càng mạnh
hơn khi nó được chia tách thành các hạt có kích thước nanomet. Nhưng trong
hai nguyên tố này, có một nguyên tố là thành phần dinh dưỡng của cây và của
con người, đó là đồng, cái còn lại (bạc Ag) thì không. Vì thế, đồng ở dạng nano
được sử dụng như phân bón lẫn thuốc trừ nấm bệnh, vi khuẩn trên cây trồng, trở
thành một loại thuốc bảo vệ thực vật không những không độc hại cho con người
và môi trường mà còn giúp cung cấp dinh dưỡng vi lượng đồng cho cây với một
liều lượng cực nhỏ vừa đủ, giúp cây thoát khỏi tình trạng bị ngộ độc do tích lũy
đồng dư thừa trong đất [10].
1.2.Lycopene
1.2.1. Khái quát về lycopene
Lycopene là một sắc tố caroten và carotenoid màu đỏ tươi là một hóa
chất thực vật được tìm thấy trong nhiều loại rau quả có màu đỏ như gấc, cà

9
chua, dưa hấu, đu đủ, ổi đỏ, bưởi đỏ, nhưng không có trong dâu tây hay anh
đào. Mặc dù lycopen về mặt hóa học là một loại caroten, nhưng nó không có
hoạt tính của vitamin A. Thực phẩm không có màu đỏ cũng có thể chứa
lycopen, chẳng hạn như các loại đỗ, đậu [2].
Ở thực vật, tảo và các sinh vật có khả năng quang hợp khác, lycopen là
một hợp chất trung gian quan trọng trong tổng hợp sinh học nhiều loại
carotenoid, bao gồm cả beta caroten, hợp chất đóng vai trò trong quá trình tạo
ra sắc tố đỏ, vàng hay cam, quang hợp và bảo vệ chống cháy sáng. Giống như
mọi carotenoid khác, lycopen là một hydrocarbon không bão hòa, nghĩa là
một alken không thay thế [1].
1.2.2. Cấu trúc và tính chất hóa lý
Lycopen là một tetraterpen và được tổ hợp từ 8 khối isopren chỉ bao gồm
cacbon và hydro. Nó không hòa tan trong nước. Mười một liên kết đôi tiếp
hợp của lycopen tạo ra màu đỏ đậm và hoạt tính chống ôxi hóa cho nó. Nhờ có
màu nóng và không độc nên lycopen là một màu thực phẩm (E160d) hữu dụng
và nó cũng được phê chuẩn cho phép sử dụng tại nhiều quốc gia, trong đó có
Hoa Kỳ, Australia và New Zealand và EU [2].
a) Cấu trúc phân tử lycopene
Các phân tử lycopene là một chuỗi mở của carotenoid chưa bão hòa với
40 cacbon có công thức phân tử là C40H56 có khối lượng phân tử của 536 Da và
là một trong những carotenoid tổng hợp bởi thực vật và vi sinh vật quang hợp.
Lycopene có 13 liên kết đôi, trong đó có 11 liên kết đôi liên hợp, chính vì vậy
nó hoạt động như một chất chống lại các tác nhân oxy hóa như tia UV[4]. Tuy
nhiên, các liên kết không bão hòa trong cấu trúc phân tử của nó làm cho
lycopene dễ bị oxy hóa, nhạy cảm với ánh sáng và nhiệt.

10
Hình 1.3. Công thức cấu tạo của Lycopene
Lycopene có số đồng phân hóa rộng, kết quả lý thuyết là có 1056 cấu
hình cis– trans. Chỉ có một vài đồng phân được thực sự tiềm thấy trong tự nhiên.
Tuy nhiên với tất cả các đồng phân thì đồng phân trans của lycopene là đồng
phân phổ biến nhất được tìm thấy trong thực phẩm. Sự ổn định nhiệt của các
đồng phân lycopene đã được xác định tương đối so với tất cả các đồng phân
trans. Các đồng phân lycopene được tìm thấy trong huyết tương người, sữa mẹ,
và các mô của con người chủ yếu là của đồng phân cis. Các màu sắc của
lycopene có liên quan trực tiếp đến hình thức đồng phân của nó. Các đồng phân
trans và hầu hết các đồng phân khác của lycopene có màu đỏ, trong khi tetra –
cis của lycopene có màu cam [3].
b) Tính chất hóa lý
Lycopene có tinh thể hình kim màu đỏ dài từ hỗn hợp carbondisulphide
và ethanol, dạng bột màu nâu đỏ. Là chất thấm dầu hòa tan trong các dung môi
hữu cơ. Lycopene không hòa tan trong các dung môi phân cực như nước,
ethanol, methanol. Lycopene nhạy với ánh sáng, oxy, nhiệt độ cao và axit
[1][2].

11
Hình 1.4. Bột lycopene
Lycopene tinh thể có độ nóng chảy 167o
C – 168o
C không có tác dụng
lên ánh sáng phân cực [4]. Lycopene tan trong cacbonsunfua cho dung dịch
màu đỏ máu. Trong chloroform và ether dầu hỏa cho dung dịch màu vàng đỏ.
Trong benzene cho dung dịch màu vàng cam, trong cồn etylic cho dung dịch
màu vàng. Với công thức cấu tạo của lycopene chứa nhiều nối đôi liên hợp nên
nó có thể khử được các gốc tự do [4].
1.2.3. Những ưu điểm và hạn chế của lycopene
a) Ưu điểm
Lycopene là một trong những hoạt chất rắn có màu đỏ đặc trưng, có đặc
tính kháng oxy hóa rất cao trong gần 600 loại carotenoid được biết đến. Đặc
tính này giúp lycopene có thể bảo vệ cơ thể khỏi các bệnh tật về suy thoái làm
thay đổi AND như ung thư, lão hóa và tim mạch bằng cách trung hòa các gốc
tự do và oxy hóa mức đơn ở năng lượng cao [1].

12
Lycopene hấp thụ bức xạ có bước sóng dài của ánh sáng khả kiến và khi
phối hợp trong mỹ phẩm dưỡng da, hoặc có thể bảo vệ khỏi các ảnh hưởng
ngắn hạn (cháy nắng), dài hạn (ung thư da) của ánh sáng mặt trời.
Lycopene còn tham gia vào quá trình chống oxy hóa, chống lại tác nhân
gây đột biến cho các tế bào của sinh vật và đặc biệt là phòng chống ung thư.
Lycopene kìm hãm sự phát triển của một số căn bệnh ung thư như: ung thư
tuyến tiền liệt, ung thư ruột, ung thư thực tràng và nhồi máu cơ tim,…
Ngoài ra còn nhiều lợi ích khác nữa,…[5].
b) Hạn chế
Một số trường hợp sử dụng quá nhiều lycopene đã được ghi nhận. Một
phụ nữ trung niên có lịch sử uống quá nhiều nước quả cà chua trong một thời
gian dài thì da và gan chuyển sang màu vàng cam và có nồng độ lycopene trong
máu rất cao. Sau ba tuần thực hiện chế độ ăn kiêng lycopene thì da dẻ đã trở lại
bình thường. Sự thay đổi màu da này được biết đến như là chứng vàng da
lycopen .
Cũng có vài trường hợp không chịu được hay dị ứng với lycopen dinh
dưỡng, có thể gây ra biếng ăn, tiêu chảy, buồn nôn, đau ngực hay dạ dày, chuột
rút, đầy bụng, nôn mửa, và mất cảm giác ngon miệng [5].
1.3. Nano lycopene
Từ bột lycopene ta tiến hành điều chế thành nano lycopene. Nhằm biến
lycopene thành kích thước nano nằm trong khoảng từ 20nm – 100nm.
1.3.1. Lợi ích của nano lycopene
- Có thể thấy rõ, nano lycopene hòa tan tốt trong nước, thẩm thấu cao vì
kích thước nano của nó, mang lại nhiều lợi ích trong việc làm đẹp cho con
người và chữa trị các loại bệnh.

13
- Bột nguyên liệu nano lycopene dùng để sản xuất viên nang chống nắng
rất hiệu quả.
- Phòng chống bệnh tiểu đường, giúp làm hạ cholesterol trong máu.
- Phòng chữa thiếu vitamin, trẻ em suy dinh dưỡng, chữa khô mắt, mờ
mắt, thiếu máu dinh dưỡng. Tăng sức đề kháng, chống lại các bệnh nhiễm trùng.
- Giúp cơ thể trẻ em phát triển toàn diện và khỏe mạnh. Phòng chữa sạm
da, trứng cá, khô da, rụng tóc, nổ sần,… Có tác dụng dưỡng da, bảo vệ da, giúp
da luôn hồng hào, tươi trẻ và mịn màng. Làm mau lành vết thương, vết bỏng,
vết loét. Phòng bệnh lao và các bệnh đường hô hấp, làm tóc xanh mềm mại.
- Các nhà khoa học Phần Lan đã phát hiện ra rằng, hàm lượng lycopene
trong cơ thể càng cao thì nguy cơ đột quỵ não càng giảm.
1.3.2. Các phương pháp nghiên cứu điều chế nano.
Nano có thể thu được bằng nhiều phương pháp phổ biến, mỗi phương
pháp đều có những điểm mạnh và điểm yếu.
a) Phương pháp từ trên xuống (Top – down)
Nguyên lý: Dùng kỹ thuật nghiền và biến dạng để biến vật liệu thể khối
với tổ chức hạt thô thành cỡ hạt kích thước nano
Ưu điểm: Đơn giản, rẻ tiền nhưng rất hiệu quả, có thể tiến hành cho nhiều
loại vật liệu với kích thước khá lớn và chế tạo được một lượng lớn vật liệu.
Phương pháp chế tạo: Chế tạo hạt nano theo phương pháp từ trên xuống
có nhiều cách khác nhau: phương pháp nghiền, phương pháp đồng hóa,…
Phương pháp nghiền quay: Phương pháp nghiền được phát triển từ rất
sớm. Kỹ thuật dựa trên việc nghiền các vật liệu nhờ sự va đập của các bi khi
được đặt vào buồng kín được quay ly tâm với tốc độ rất cao (có thể đạt 650
vòng/phút đến vài ngàn vòng phút). Quá trình diễn ra nhờ sự va đập và nhào

14
trộn khi buồng được quay với tốc độ cao. Nhờ quá trình này, có thể tạo ra phản
ứng pha rắn tạo ra các hợp chất.
Phương pháp biến dạng: Phương pháp này được sử dụng với các kỹ thuật
đặc biệt nhằm tạo ra các biến dạng cực lớn mà không làm phá hủy vật liệu, đó
là phương pháp SPD điển hình. Nhiệt độ có thể được điều chình phụ thuộc vào
từng trường hợp cụ thể. Nếu nhiệt độ gia công lớn hơn nhiệt độ kết tinh thì
được gọi là biến dạng nóng, còn ngược lại thì được gọi là biến dạng nguội [14].
Kết quả thu được là vật liệu nano một chiều.
Phương pháp đồng hóa tốc độ cao: Sử dụng máy khuấy từ IKA RW 20
Digital để tạo hạt nano.
Phương pháp hóa siêu âm: sử dụng sóng siêu âm để tạo hạt nano bằng
máy siêu âm Derui “Hình 1.5”.
Hình 1.5. Máy siêu âm DR – P280 DERUI.
b) Phương pháp từ dưới lên (Bottom – up)
Nguyên lý: hình thành nano từ các nguyên tử hoặc ion. Phương pháp từ
dưới lên được phát triển rất mạnh mẽ vì tính linh động và chất lượng của sản
phẩm cuối cùng.
Phương pháp chế tạo: Là phương pháp tạo vật liệu nano từ các ion.
Phương pháp này có đặc điểm là rất đa dạng vì tùy thuộc vào vật liệu cụ thể mà

15
ta phải thay đổi kỹ thuật chế tạo cho phù hợp. Tuy nhiên , chúng ta có thể phân
loại các phương pháp chế tạo từ dưới lên thành hai loại
Hình thành nano từ pha lỏng (phương pháp kết tủa, đồng kết tủa; phương
pháp sol – gel,…) và từ pha khí (nhiệt phân,…). Phương pháp này tạo ra các
hạt nano không chiều.
Phương pháp sol – gel: Phương pháp này được biết đến từ rất lâu và
được ứng dụng khá rộng rãi vì phương pháp này có thể tạo ra các vật liệu có
kích thước hạt rất nhỏ.
Quá trình tạo sol bao gồm sự hòa tan các ion, nguyên tử hữu cơ trong
dung môi rượu tạo thành thể huyền phù, sol sẽ hình thành khi các huyền phù
trở nên chất keo lỏng. Sol sau đó chuyển đổi thành gel thông qua sự ngưng tụ.
Gel sấy khô sẽ chuyễn thành xerogel, nhằm tách nước và nhiệt phân các chất
hữu cơ. Giai đoạn tiếp theo là nung xerogel ta thu được các tinh thể bột.
Phương pháp này có ưu điểm là có thể sử dụng nhiều loại vật liệu khác
nhau, có khả năng thích ứng với nhiều điều kiện phản ứng, tạo ra các hạt có
kích thước tương đối đều, đồng nhất, nhỏ, mịn,…Tuy nhiên, do sự khác biệt về
tốc độ thủy phân của các chất ban đầu có thể dẫn đến tính không đồng nhất hóa
học, có thể tồn tại các pha tinh thể không mong muốn .
Ngoài ra, còn có các phương pháp hóa siêu âm, phương pháp vi nhũ
tương,…
1.3.3. Phương pháp điều chế nano lycopene tại Trung tâm nghiên cứu
triển khai Khu công nghệ cao – Phương pháp nghiền quay.
*Sử dụng chất hoạt động bề mặt HPMC & Tween 80 điều chế nano lycopene.
Chất hoạt động bề mặt (tiếng Anh: Surfactant, Surface active agent) đó
là một chất làm ướt có tác dụng làm giảm sức căng bề mặt của một chất lỏng.

16
Là chất mà phân tử của nó phân cực: một đầu ưa nước và một đuôi kị
nước [11].
Chất hoạt động bề mặt được dùng giảm sức căng bề mặt của một chất
lỏng bằng cách làm giảm sức căng bề mặt tại bề mặt tiếp xúc (interface) của
hai chất lỏng. Nếu có nhiều hơn hai chất lỏng không hòa tan thì chất hoạt hóa
bề mặt làm tăng diện tích tiếp xúc giữa hai chất lỏng đó. Khi hòa chất hoạt hóa
bề mặt vào trong một chất lỏng thì các phân tử của chất hoạt hóa bề mặt có xu
hướng tạo đám (micelle, được dịch là mixen), nồng độ mà tại đó các phân tử
bắt đầu tạo đám được gọi là nồng độ tạo đám tới hạn. Nếu chất lỏng là nước thì
các phân tử sẽ chụm đuôi kị nước lại với nhau và quay đầu ưa nước ra tạo nên
những hình dạng khác nhau như hình cầu (0 chiều), hình trụ (1 chiều), màng (2
chiều). Tính ưa, kị nước của một chất hoạt hóa bề mặt được đặc trưng bởi một
thông số là độ cân bằng ưa kị nước (tiếng Anh: Hydrophilic Lipophilic
Balance-HLB), giá trị này có thể từ 0 đến 40. HLB càng cao thì hóa chất càng dễ
hòa tan trong nước, HLB càng thấp thì hóa chất càng dễ hòa tan trong các dung
môi không phân cực như dầu [11].
Chất hoạt động bề mặt có thể được dùng như một chất nhũ hóa bề mặt,
bảo vệ các hạt nano không kết đám, là một chất mang tốt, giúp các hạt nano
thẩm thấu tốt, dễ hòa tan trong nước [11].
Hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) “Hình 1.6” là những chất làm
đặc được dùng phổ biến không chỉ trong thực phẩm mà còn trong dược phẩm,
trong công nghiệp, chúng được sản xuất đạt những tiêu chuẩn nghiêm ngặt
cGMP và tuân theo tiêu chuẩn của Cục quản lý thực phẩm và dược phẩm Hoa
Kỳ (FDA) về thực phẩm. Những chất tạo keo thực phẩm linh hoạt và đa năng
này là những hợp chất keo ưa nước độc đáo bởi vì chúng tạo ra nhiệt gel thuận
nghịch [12].

17
HPMC phù hợp với thành phần của các loại thực phẩm, đảm nhiệm nhiều
chức năng trong quá trình chế biến thực phẩm tùy thuộc vào loại sản phẩm,
mức độ sử dụng và điều kiện sử dụng. Trong số các chức năng này bao gồm sự
tạo gel do nhiệt, tạo màng bọc thực phẩm, làm quánh thực phẩm và giữ nước.
Có tác dụng cải thiện liên kết trong thực phẩm, và cải thiện vị [12].
HPMC có màu trắng, dạng bột hoặc sợi nhỏ, không mùi, không vị.
HPMC hầu như không tan trong ethanol khan, ether, acetone. Nó có thể hòa tan
trong một số dung môi hữu cơ được sản xuất từ cellulose tự nhiên có trọng
lượng phân tử cao qua một loạt những biến đổi hóa học. Là chất làm đặc, kết
dính, có khả năng tạo màng, bôi trơn, kháng rêu mốc…
Nó có một số tính chất sau:
– Khả năng hòa tan trong nước tốt.
– Là loại non-ionic.
– Ổn định pH
– Hoạt tính bề mặt tốt
Hình 1.6. Bột HPMC Hình 1.7. Tween 80

18
Polysorbate 80 (hay còn gọi là Tween 80) “Hình 1.7” là chất nhũ hóa cho
các sản phảm sử dụng dầu nền với nước. Được tổng hợp từ sorbitol tự nhiên và
acid oleic thực vật.
Là một chất chuyển thể sữa (emulsifier - nhũ hóa) và khử bọt dùng trong
thực phẩm, vitamin, thuốc và vắc-xin, tuy nhiên, polysorbate 80 cũng có thể
được dùng như một chất hoạt động bề mặt (surfactant), chất hòa tan
(solubilizer) trong xà phòng và mỹ phẩm giúp kết hợp và hòa tan các thành
phần lại với nhau dễ dàng hơn.
Sử dụng Polysorbate 80 trong các công thức sản phẩm oil in water (nước
nhiều hơn dầu) như cream, lotion hoặc foaming soap.
Sự khác biệt giữa các loại Polysorbate là: polysorbate 20 dùng để nhũ
hóa hương liệu hoặc tinh dầu trong nước còn polysorbate 80 để nhũ hóa cho
các công thức cần dùng nhiều loại dầu phức tạp hơn (dầu nền, bơ, mỡ...) trong
môi trường nước.
Hai chất hoạt động bề mặt này rất phù hợp để tổng hợp nano lycopene, vì an
toàn về thực phẩm, cũng như cho hiệu suất cao về bảo vệ hạt nano, giúp hòa
tan tốt trong nước, giúp cho hạt nano dễ thẩm thấu, tính ổn định bề mặt cao.
*Phương pháp nghiền quay
Trong phương pháp nghiền, lycopene ở dạng bột được trộn lẫn với những
viên bi cỡ siêu nhỏ khoảng 0,5 mm, được làm từ các vật liệu rất cứng và được
đặt trong một cái bình. Các viên bi cứng va chạm vào nhau phá vỡ bột đến kích
thước nano.
Nano lycopene được nghiền chung với chất hoạt hóa bề mặt (CHHBM)
là HPMC và Tween 80, CHHBM giúp cho quá trình nghiền được dễ dàng, ổn
định bề mặt, đồng thời tránh cho các hạt kết tụ với nhau.
Sau khi nghiền, sản phẩm phải trải qua quá trình phân tách hạt rất phức tạp
để có được các hạt tương đối đồng nhất.

19
Hình 1.8. Máy nghiền bi kiểu hành tinh
Kết quả thu được là các hạt nano lycopene không chiều. (Hạt nano không
chiều: cả ba chiều đều có kích thước nano, không còn chiều tự do nào
cho điện tử, ví dụ: đám nano, hạt nano).
1.3.4. Các phương pháp, công cụ dùng để đánh giá hệ nano lycopene
a) Kính hiển vi điện tử quét SEM – Scanning Eclectron Microscope [15].
Kính hiển vi điện tử quét (SEM) là loại kính hiển vi điện tử có thể tạo ra
ảnh có độ phân giải cao của bề mặt mẫu.
Hình 1.9. Kính hiển vi điện tử quét (SEM)

20
Ưu điểm: không cần phá mẫu khi phân tích và có thể hoạt động trong môi
trường chân không thấp
Nguyên lý hoạt động và sự tạo ảnh trong SEM
Một chùm điện tử đi qua các thấu kính điện tử để hội tụ thành một điểm rất
nhỏ chiếu lên bề mặt của mẫu nghiên cứu. Nhiều hiệu ứng xảy ra khi các hạt
điện tử của chùm tia va chạm với bề mặt của vật rắn. Từ điểm chùm tia va chạm
với bề mặt của mẫu có nhiều loại hạt, nhiều loại tia phát ra (tín hiệu). Mỗi loại
tín hiệu phản ánh một đặc điểm của mẫu tại điểm được điện tử chiếu vào.
Cho chùm điện tử quét trên mẫu, đồng thời quét một tia điện tử trên màn
hình của đèn hình một cách đồng bộ, thu và khuếch đại một tín hiệu nào đó của
mẫu phát ra để làm thay đổi cường độ sáng của tia điện tử quét trên màn hình
và ta thu được ảnh.Cho tia điện tử quét trên ảnh với biên độ d nhỏ ( cỡ mm hay
µm) còn tia điện tử quét trên màn hình với biên độ D (bằng kích thước trên màn
hình) khi đó ảnh có độ phóng đại D/d.
Độ phóng đại của kính hiển vi điện tử quét thông thường từ vài ngàn đến
vài trăm ngàn lần. Năng suất phân giải phụ thuộc vào đường kính của chùm tia
điện tử hội tụ chiếu lên mẫu.
Với súng điện tử thông thường, năng suất phân giải là 5nm đối với kiểu
ảnh điện tử thứ cấp. Như vậy chỉ thấy được những chi tiết thô trong công nghệ
nano.
Những kính hiển vi điện tử tốt có sung phát xạ trường, kích thước chùm
điện tử chiếu vào mẫu nhỏ hơn 0,2 nm, có thể lắp thêm bộ nhiễu xạ điện tử tán
xạ ngược để quan sát các hạt cỡ 1 nm và theo dõi được cách sắp xếp nguyên tử
trong từng hạt nano đó.
b) Kính hiển vi điện tử truyền qua TEM -Transmission Electron
Microscopy

21
Tem là một thiết bị nghiên cứu vi cấu trúc vật rắn, sử dụng chùm điện
tử có năng lượng cao chiếu xuyên qua mẫu vật rắn mỏng và sử dụng các thấu
kính từ để tạo ảnh với độ phóng đại lớn (có thể tới hàng triệu lần), ảnh có thể
tạo ra trên màn huỳnh quang, hay trên film quang học, hay ghi nhận bằng các
máy chụp kỹ thuật số.
Hình 1.10. Kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM)
*Cấu tạo và nguyên lý làm việc của kính hiển vi điện tử truyền qua
Đối tượng sử dụng của TEM là chùm điện tử có năng lượng cao, vì thế
các cấu kiện chính của TEM được đặt trong cột chân không siêu cao được tạo
ra nhờ các hệ bơm chân không (bơm turbo, bơm ion…).
* Súng phóng điện tử
Trong TEM, điện tử được sử dụng thay cho ánh sáng (trong kính hiển vi
quang học). Điện tử được phát ra từ súng phóng điện tử. Có hai cách để tạo ra
chùm điện tử:
 Sử dụng nguồn phát xạ nhiệt điện tử: Điện tử được phát ra từ một catốt được
đốt nóng (năng lượng nhiệt do đốt nóng sẽ cung cấp cho điện tử động
năng để thoát ra khỏi liên kết với kim loại. Do bị đốt nóng nên súng phát xạ

22
nhiệt thường có tuổi thọ không cao và độ đơn sắc của chùm điện tử thường
kém. Nhưng ưu điểm của nó là rất rẻ tiền và không đòi hỏi chân không siêu
cao. Các chất phổ biến dùng làm catốt là W, Pt, LaB6...
 Sử dụng súng phát xạ trường (Field Emission Gun, các TEM sử dụng
nguyên lý này thường được viết là FEG TEM): Điện tử phát ra từ catốt nhờ
một điện thế lớn đặt vào vì thế nguồn phát điện tử có tuổi thọ rất cao, cường
độ chùm điện tử lớn và độ đơn sắc rất cao, nhưng có nhược điểm là rất đắt
tiền và đòi hỏi môi trường chân không siêu cao.
Sau khi thoát ra khỏi catốt, điện tử di truyển đến anốt rỗng và được tăng tốc
dưới thế tăng tốc V (một thông số quan trọng của TEM). Lúc đó, điện tử sẽ thu
được một động năng.
Hình 1.11. Cấu tạo của súng phóng điện tử
* Các hệ thấu kính và lăng kính
Vì trong TEM sử dụng chùm tia điện tử thay cho ánh sáng khả kiến nên
việc điều khiển sự tạo ảnh không còn là thấu kính thủy tinhnữa mà thay vào đó

23
là các thấu kính từ. Thấu kính từ thực chất là một nam châm điện có cấu trúc là
một cuộn dây cuốn trên lõi làm bằng vật liệu từ mềm. Từ trường sinh ra ở khe
từ sẽ được tính toán để có sự phân bố sao cho chùm tia điện tử truyền qua sẽ có
độ lệch thích hợp với từng loại thấu kính. Tiêu cự của thấu kính được điều chỉnh
thông qua từ trường ở khe từ, có nghĩa là điều khiểncường độ dòng điện chạy
qua cuộn dây. Vì có dòng điện chạy qua, cuộn dây sẽ bị nóng lên do đó cần
được làm lạnh bằng nước hoặc nitơ lỏng. Trong TEM, có nhiều thấu kính có
vai trò khác nhau:
- Hệ kính hội tụ và tạo chùm tia song song (Condenser lens)
- Vật kính (Objective lens)
- Thấu kính nhiễu xạ (Diffraction lens)
- Thấu kính Lorentz (Lorentz lens, twin lens)
- Thấu kính phóng đại (Magnifying lens, intermediate lens)
* Các khẩu độ
Là hệ thống các màn chắn có lỗ với độ rộng có thể thay đổi nhằm thay
đổi các tính chất của chùm điện tử như khả năng hội tụ, độ rộng, lựa chọn các
vùng nhiễu xạ của điện tử...
Sự tạo ảnh trong TEM
Xét trên nguyên lý, ảnh của TEM vẫn được tạo theo các cơ chế quang
học, nhưng tính chất ảnh tùy thuộc vào từng chế độ ghi ảnh. Điểm khác cơ bản
của ảnh TEM so với ảnh quang học là độ tương phản khác so với ảnh trong kính
hiển vi quang học và các loại kính hiển vi khác. Nếu như ảnh trong kính hiển
vi quang học có độ tương phản chủ yếu đem lại do hiệu ứng hấp thụ ánh sáng
thì độ tương phản của ảnh TEM lại chủ yếu xuất phát từ khả năng tán xạ điện
tử. Các chế độ tương phản trong TEM:

24
- Tương phản biên độ: Đem lại do hiệu ứng hấp thụ điện tử (do độ dày,
do thành phần hóa học) của mẫu vật.
- Tương phản pha: Có nguồn gốc từ việc các điện tử bị tán xạ dưới các
góc khác nhau.
- Tương phản nhiễu xạ: Liên quan đến việc các điện tử bị tán xạ theo các
hướng khác nhau do tính chất của vật rắn tinh thể.
* Bộ phận ghi nhận và quan sát ảnh
Khác với kính hiển vi quang học, TEM sử dụng chùm điện tử thay cho
nguồn sáng khả kiến nên cách quan sát ghi nhận cũng khác. Để quan sát ảnh,
các dụng cụ ghi nhận phải là các thiết bị chuyển đổi tín hiệu, hoạt động dựa
trên nguyên lý ghi nhận sự tương tác của điện tử với chất rắn. Ví dụ như: Màn
huỳnh quang và phim quang học hoặc CCd Camera.
* Bộ khử loạn thị (astigmatism)
Sự loạn thị ở TEM (astigmatism) có nguyên lý giống như điều kiện tương
điểm trong quang học, tức là điều kiện để ảnh của một vật phẳng nằm trên một
mặt phẳng. Trong TEM, khử loạn thị liên quan đến việc điều chỉnh cân bằng
các chùm tia và các hệ thấu kính.
- Khử loạn thị ở hệ hội tụ (Condenser Astigmatism)
- Khử loạn thị ở vật kính (Objective Astigmatism)
- Khử loạn thị ở kính nhiễu xạ (Diffraction Astigmatism)
* Ảnh trường sáng, trường tối
Là chế độ ghi ảnh phổ thông của các TEM dựa trên nguyên lý ghi nhận
các chùm tia bị lệch đi với các góc (nhỏ) khác nhau sau khi truyền qua mẫu vật.

25
 Ảnh trường sáng (Bright-field imaging): Là chế độ ghi ảnh mà khẩu độ vật
kính sẽ được đưa vào để hứng chùm tia truyền theo hướng thẳng góc. Như
vậy, các vùng mẫu cho phép chùm tia truyền thẳng góc sẽ sáng và các vùng
gây ra sự lệch tia sẽ bị tối. Ảnh trường sáng về mặt cơ bản có độ sáng lớn.
 Ảnh trường tối (Dark-field imaging): Là chế độ ghi ảnh mà chùm tia sẽ bị
chiếu lệch góc sao cho khẩu độ vật kính sẽ hứng chùm tia bị lệch một góc
nhỏ (việc này được thực hiện nhờ việc tạo phổ nhiễu xạ trước đó, mỗi vạch
nhiễu xạ sẽ tương ứng với một góc lệch). Ảnh thu được sẽ là các đốm sáng
trắng trên nền tối. Nền sáng tương ứng với các vùng mẫu có góc lệch được
chọn, nền tối là từ các vùng khác. Ảnh trường tối rất nhạy với cấu trúc tinh
thể và cho độ sắc nét từ các hạt tinh thể cao.
Hình 1.12. Ảnh trường sáng và ảnh trường tối
c) Thiết bị đo zêta [16].
Thiết bị đo thế zêta dùng đo kích thước hạt có dải đo rộng nhất và độ
chính xác cao nhất.
Thế zeta của 1 mẫu là chỉ tiêu xác định độ ổn định của hệ. Thế zeta lớn
tiên đoán về 1 hệ ổn định hơn, phép đo thế zêta nhanh và chính xác với thiết bị
SZ-100 có thể giúp tăng hiểu biết về trạng thái của hệ huyền phù & nhũ tương.

26
Hình 1.13. Thiết bị đo thế zêta SZ – 100
Thiết bị đo kích thước hạt nano SZ-100 là thiết bị phân tích linh hoạt để
phân loại những đặc tính vật lý của những hạt nhỏ. Phụ thuộc vào cấu hình và
ứng dụng, hệ có thể được sử dụng như thiết bị đo hạt, đo thế zeta, khối lượng
phân tử MW hoặc tính hệ số virial thứ cấp A2. Ứng dụng tiêu biểu cho SZ-100
bao gồm hạt nano, keo, nhũ tương, huyền phù submicron.
Phân tích kích thước hạt dựa trên nguyên lý tán xạ ánh sáng động học
(DLS). Dựa vào đặc tính vật lý của hệ mẫu, dải hạt đo được từ 0.3 nm – 8 µm.
Giới hạn dưới bị ảnh hưởng bởi nồng độ, mẫu tán xạ mạnh hay yếu, và sự có
mặt của một số hạt kích thước lớn không mong muốn. Giới hạn trên bị ảnh
hưởng bởi mật độ của hạt vì DLS được tính toán dựa trên chuyển động
Brownian, không phụ thuộc vào trọng lượng hạt.
Điện tích trên bề mặt hạt được phân loại bởi SZ-100 bằng phương pháp
đo thế zeta trong mẫu huyền phù. Mẫu được tiêm vào cell dùng một lần và kết
quả đo thế zeta được tính từ thế điện di di động của hệ hạt. Thế zeta của mẫu
được sử dụng nhiều nhất để xác định độ ổn định của hệ. Giá trị thế Zeta lớn chỉ
ra rằng các hạt tích điện lớn và hệ có xu hướng bền vững. Thế Zeta cũng thường
được đo để giúp các nhà chế tạo tạo ra những sản phẩm mới với tuổi thọ cao.
Ngược lại khi xác định điều kiện tại 0, cho phép chọn điều kiện tốt nhất để làm
tích tụ và tách các hạt trong mẫu.

27
Một thiết bị tương tự có thể được sử dụng để đo khối lượng phân tử và
hệ số virial thứ cấp của các protein, polymer, và các phân tử khác, người sử
dụng chuẩn bị những dung dịch khác nhau có nồng độ biết trước và sử dụng
những hệ thống trong chế độ tán xạ ánh sáng động học để tạo ra biểu đồ Debye,
từ đó tính toán được cả khối lượng phân tử và hệ số virial thứ cấp A2.
d) Máy quang phổ hấp thụ (UV – VIS) [17].
Phương pháp phổ hấp thụ phân tử là phương pháp phân tích định lượng
dựa vào hiệu ứng hấp thụ xảy ra khi phân tử vật chất tương tác với bức xạ điện
từ. Vùng bức xạ được sử dụng trong phương pháp này là vùng tử ngoại gần hay
khả kiến ứng với bước sóng khoảng từ 200÷800nm. Hiện tượng hấp thụ bức xạ
điện từ tuân theo định luật Bouger – Lam bert – Beer. Ứng dụng phương pháp
phổ đo quang, người ta có thể xác định nhiều hợp chất trong phạm vi nồng độ
khá rộng nhờ các cải tiến quan trọng trong thủ tục phân tích. Đây là phương
pháp phân tích được phát triển mạnh vì nó đơn giản, đáng tin cậy và được sử
dụng nhiều trong kiểm tra sản xuất hoá học, luyện kim và trong nghiên cứu hoá
sinh, môi trường và nhièu lĩnh vực khác.
Hình 1.14. Máy quang phổ hấp thụ (UV – VIS)

28
Bản chất của phổ hấp thụ phân tử UV-VIS:
Khi chiếu một chùm sáng có bước sóng phù hợp đi qua một dung dịch
chất màu, các phân tử hấp thụ sẽ hấp thụ một phần năng lượng chùm sáng, một
phần ánh sáng truyền qua dung dịch. Xác định cường độ chùm ánh sáng truyền
qua đó ta có thể xác định được nồng độ của dung dịch. Sự hấp thụ ánh sáng của
dung dịch tuân theo định luật Bughe – Lambert – Beer:
A = - lgT = lg (Io/It) = εbC với T = It/Io.
Các bước tiến hành phép đo UV-VIS:
Bước 1. Chọn bước sóng
Nghiên cứu sự phụ thuộc mật độ quang của dung dịch A (hoặc hệ số tắt
phân tử ε) theo bước sóng λ, tức là đo A (hoặc ε) của dung dịch nghiên cứu với
các tia bức xạ điện từ có λ khác nhau, sau đó lập đồ thị hệ toạ độ A – λ (hoặc ε
– χ). Đồ thị này có dạng đường cong Gauss. Cực đại Amax ứng với giá trị λmax gọi
là cực đại hấp thụ. Khi tiến hành phân tích theo quang phổ đo quang chọn đo
mật độ quang A của dung dịch nghiên cứu tại λmax. Bởi vì với việc đo A ở
λmax cho kết quả phân tích có độ nhạy và độ chính xác tốt nhất.
Bước 2. Chuẩn bị mẫu phân tích
Mẫu phân tích có thể ở dạng rắn, lỏng nhưng thông thường người ta hay
chuẩn bị mẫu phân tích là những chất lỏng, hoặc ở dạng dung dịch. Nếu chất
nghiên cứu là những chất rắn không tan, người ta có thể tìm cách hoà tan chúng
bằng các dung môi và các biện pháp thích hợp. Sau đó nếu chất nghiên cứu là
hợp chất không có hiệu ứng phổ hấp thụ, thì phải chế hoá dung dịch bằng các
biện pháp như phản ứng oxy hoá khử, phản ứng tạo phức chất... sau đó đem

29
nghiên cứu. Nếu chất nghiên cứu là những chất khí thì sẽ được nghiên cứu trong
các cuvet đặc biệt.
Bước 3. Ghi phổ
Sau khi đã chế hoá mẫu, mẫu được chuyển vào cuvet ghi phổ hấp thụ,
chọn λmax và đo mật độ quang dung dịch ở λmax
Bước 4. Xử lý số liệu
Các số liệu thu được có thể ở dạng các đường ghi phổ hệ toạ độ A – λ
hoặc ε – λ, bảng số liệu về thành phần chất nghiên cứu, đồ thị cần thiết tuỳ thủ
tục thực nghiệm đã chọn.
Theo những nguyên lý cơ bản đã xét trên trong thực tế ta phải đo độ hấp
thụ quang bằng cách đo cường độ bức xạ truyền đi từ nguồn sóng qua mẫu
trắng tới detectơ và cường độ bức xạ từ nguồn qua chất nghiên cứu đến detectơ.
Như vậy ta có thể hình dung một cách khái quát thiết bị đo độ hấp thụ quang
như sau:
- Nguồn phát tia bức xạ
- Bộ lọc sóng
- Ngăn đựng mẫu
- Detector
Phương pháp phân tích UV-VIS
Phương pháp đường chuẩn
Đồ thị theo hệ toạ độ A – C (mật độ quang - nồng độ) phải là đường
thẳng đi qua gốc toạ độ. Để lập đồ thị A – C ta chọn hệ các dung dịch chất
nghiên cứu có nồng độ chính xác C1, C2, C3,... Cn, xác lập các điều kiện để tạo

30
các hợp chất có hiệu ứng hấp thụ bức xạ điện từ ở λmaxchọn trước. Đo mật độ
quang tương ứng A1, A2, A3,… An:
Nồng độ C1 C2 C3 ... Cn
Mật độ quang A1 A2 A3 ... An
Xây dựng đồ thị hệ toạ độ A – C. Vì đồ thị được thiết lập dựa trên các số
liệu lặp đi lặp lại nhiều lần nên có thể sử dụng trong thời gian dài (đồ thị chuẩn
có thể lưu dữ trong máy), khi làm việc có thể sử dụng và trong các máy thường
có thủ tục của phương pháp đường chuẩn được thực hiện theo chương trình.
Hoặc tính toán thông qua hằng số K (được xác định song song bằng một
phép đo với dung dịch có nồng độ biết trước)
Ứng dụng của phép đo phổ hấp thụ phân tử
Phương pháp phân tích quang phổ đo quang là một phương pháp phân
tích định lượng được sủ dụng rộng rãi vào nhiều mục đích thực tiẽn khác nhau.
Phương pháp có thể áp dụng để xác định các chất có nồng độ lớn hoặc bé, đặc
biệt có thể xác định nồng độ các tạp chất đến nồng độ giới hạn 10-5
÷10-6
%.
Phương pháp phân tích đo quang thường có sai số tương đối 3 ÷ 5% được ứng
dụng để xác định hơn 50 nguyên tố trong các đối tượng khác nhau trong các
lĩnh vực thực phẩm, hoá học, luyện kim, địa chất, nông nghiệp...
e) Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC [18].
Phương pháp sắc ký lỏng hiệu năng cao (HPLC) ra đời năm 1967-1968
trên cơ sở phát triển và cải tiến từ phương pháp sắc ký cột cổ điển. HPLC là
một phương pháp chia tách trong đó pha động là chất lỏng và pha tĩnh chứa
trong cột là chất rắn đã được phân chia dưới dạng tiểu phân hoặc một chất lỏng

31
phủ lên một chất mang rắn, hay một chất mang đã được biến bằng liên kết hóa
học với các nhóm chức hữu cơ. Phương pháp này ngày càng được sử dụng rộng
rãi và phổ biến vì nhiều lý do: có độ nhạy cao, khả năng định lượng tốt, thích
hợp tách các hợp chất khó bay hơi hoặc dễ phân hủy nhiệt.
Phạm vi ứng dụng của phương pháp HPLC rất rộng, như phân tích các
hợp chất thuốc trừ sâu, thuốc kháng sinh, các chất phụ gia thực phẩm trong lĩnh
vực thực phẩm, dược phẩm, môi trường…
Hình 1.15. Máy sắc ký lỏng hiệu năng cao HPLC
Sơ lược về hệ thống HPLC tại trung tâm RD gồm có
- Bơm định lượng 1525
- Lò Cột sắc kí
- Đầu dò khúc xạ 2414
- Dầu dò UV – VIS 2487
Bơm định lượng 2 kênh 1525: có thể sử dụng chế độ ISORACTIC và
GRADIENT, hệ thống khử bọt khí nhưng không hoạt động.
Lò Cột sắc kí: nơi chứa cột sắc kí và giữ ổn nhiệt cho cột
Đầu dò UV – VIS: có thể đơn kênh hoặc kênh đôi
Đầu dò khúc xạ: chạy với chương trình LC hoặc GPC.
Hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao gồm có các bộ phận cơ bản như sau:

32
Hình 1.16. Sơ đồ hệ thống HPLC
Trong đó:
1: Bình chứa pha động
2: Bộ phận khử khí
3: Bơm cao áp
4: Bộ phận tiêm mẫu
5: Cột sắc ký (pha tĩnh)
6: Đầu dò
7: Hệ thống máy tính có phần mềm ghi nhận tín hiệu, xử lý dữ liệu và
điều khiển hệ thống.
8: In dữ liệu
 Bình chứa pha động:
Máy HPLC thường có 4 đường dung môi vào đầu bơm cao áp cho phép
chúng ta sử dụng 4 bình chứa dung môi cùng một lần để rửa giải theo tỉ lệ mong
muốn và tổng tỷ lệ của 4 đường là 100%.
Tuy nhiên, theo kinh nghiệm, ít khi sử dụng 4 đường dung môi cùng 1 lúc
mà thường sử dụng 2 hoặc 3 đường để cho hệ pha động luôn được pha trộn
đồng nhất, hệ pha động đơn giản hơn giúp ổn định quá trình rửa giải.
Lưu ý: Tất cả dung môi dùng cho HPLC đều phải là dung môi tinh khiết.
Tất cả các hóa chất dùng để chuẩn bị mẫu và pha hệ đệm đều phải là hóa chất

33
tinh khiết dùng cho phân tích.Việc sử dụng hóa chất tinh khiết nhằm tránh hỏng
cột sắc ký hay nhiễu đường nền, tạo nên các peak tạp trong quá trình phân tích.
 Bộ khử khí Degases
Mục đích sử dụng bộ khử khí nhằm loại trừ các bọt nhỏ còn sót lại trong
dung môi pha động, tránh xảy ra một số hiện tượng có thể có như sau:
- Tỷ lệ pha động của các đường dung môi không đúng làm cho thời gian
lưu của peak thay đổi.
- Trong trường hợp bọt quá nhiều, bộ khử khí không thể loại trừ hết được
thì bơm cao áp có thể không hút được dung môi, khi đó ảnh hưởng đến
áp suất và hoạt động của cả hệ thống HPLC
 Bơm cao áp
Mục đích là để bơm pha động vào cột thực hiện quá trình chia tách sắc ký.
Bơm phải tạt được áp suất cao khoảng 250 – 600 bar và tạo dòng liên tục. Lưu
lượng bơm từ 0,1 đến 10 ml/phút.
 Bộ phận tiêm mẫu
Để đưa mẫu vào cột phân tích theo với thể tích bơm có thể thay đổi.
Có 2 cách đưa mẫu vào cột: bằng tiêm mẫu thủ công và tiêm mẫu tự động
(autosamper).
 Cột sắc ký
Cột chứa pha tĩnh như là trái tim của hệ thống sắc ký lỏng hiệu năng cao.
Cột pha tĩnh thông thường làm bằng thép không rỉ, chiều dài cột thay đổi từ
5 – 25 cm, đường kính trong 1 – 10mm, hạt nhồi cỡ 0,3 – 5 µm,…
Chất nhồi cột phụ thuộc vào loại cột và kiểu sắc ký.
 Đầu dò

34
Là bộ phận phát hiện các chất và cho các tín hiệu ghi trên sắc ký đồ để có
thể định tính và định lượng. Tùy theo tính chất của các chất phân tích mà người
ta lựa chọn loại đầu dò phù hợp.
Tín hiệu đầu dò thu được có thể là: độ hấp thụ quang, cường độ phát xạ,
cường độ điện thế, độ dẫn điện, độ dẫn nhiệt, chiết suất,…
Trên cơ sở đó, người ta sản xuất các loại đầu dò sau:
- Đầu dò quang phổ tử ngoại 190 – 360 nm để phát hiện UV
- Đầu dò quang phổ tử ngoại khả kiến (UV – VIS) (190 – 900 nm) để phát
hiện các chất hấp thụ quang. Đây là loại đầu dò thông dụng nhất.
- Đầu dò huỳnh quang (RF) để phát hiện các chất hữu cơ chứa huỳnh
quang tự nhiên và các dẫn xuất có huỳnh quang.
- Đầu dò DAD (Detector Diod Array) có khả năng quét chồng phổ để định
tính các chất theo độ hấp thụ cực đại của các chất.
- Đầu dò khúc xạ (chiết suất vi sai) thường dùng đó các loại đường.
- Đầu dò điện hóa: đo dòng, cực phổ, độ dẫn.
- Đầu dò đo độ dẫn nhiệt, hiệu ứng nhiệt,…
 Bộ phận ghi nhận tín hiệu
Bộ phận này ghi tín hiệu do đầu dò phát hiện.
Đối với các hệ thống HPLC hiện đại, phần này được phần mềm trong hệ
thống ghi nhận, lưu các thông số, sắc ký đồ, các thông số liên quan đến peak
như tính đối xứng, hệ số phân giải,…đồng thời tính toán, xử lý các thông số
liên quan đến kết quả phân tích.
 In dữ liệu
Sau khi phân tích xong, dữ liệu sẽ được in ra qua máy in kết nối với
máy tính có cài phần mềm điểu khiển
Phần mềm do hãng sản xuất cài đặt.

35
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM
2.1. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị thí nghiệm
2.1.1. Hóa chất
Hóa chất sử dụng cho nghiên cứu được trình bày bên dưới. Các chất
này sử dụng làm thực nghiệm mà không qua giai đoạn tinh chế thêm.
- Nước cất hai lần khử ion - KOH
- Dầu gấc - Dung dịch NaCl
- PG - Tween 80
- Ethanol - HPMC
Dầu gấc – bột gấc nhão của công ty Gac Viet “Hình 2.1” được bảo quản
kỹ ở ngăn mát tủ lạnh dưới 5o
C, mỗi lần sử dụng lấy nhanh và đậy kín và dùng
hết trong vòng một tháng sau khi đậy kín và dùng hết trong vòng 1 tháng sau
khi mở nắp. Lycopene và β-carotene là các chuỗi hydrocacbon chưa no, có
nhiều liên kết đôi nên rất dễ bị oxy hoá dưới các tác nhân nhiệt, các chất có khả
năng oxy hoá cao và ánh sáng.
Hình 2.1. Dầu gấc – Bột gấc nhão
Các hoá chất dùng cho quá trình xà phòng hoá gồm KOH của Merck
“Hình 2.2”, propylene glycol của Scharlau, ethanol thực phẩm 95%, nước đã

36
loại ion (DI) được sản xuất tại Trung tâm Nghiên cứu và Triển khai thuộc khu
Công nghệ cao Thành phố Hồ Chí Minh, và khí nitơ (công ty TNHH Air
Liquide Việt Nam) đạt tiêu chuẩn phòng sạch.
Hình 2.2. KOH của Meck
Muối ăn được hoà tan trong nước DI rồi lọc. “Hình 2.3”
Hình 2.3. Hòa tan muối ăn, sau đó lọc

37
Quá trình lọc rửa tinh thể carotenoid sử dụng màng lọc Whatman Nylon
0,2 μm, đường kính 47 mm.
Hình 2.4. Màng lọc Whatman Nylon 0,2 μm
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm
Dụng cụ và thiết bị sử dụng trong nghiên cứu bao gồm:
Máy khuấy từ IKA RW 20 Digital với cánh khuấy dài 35 cm nhựa Teflon
để chống bị ăn mòn bởi KOH.
Hình 2.5. Máy khuấy từ IKA RW 20 Digital

38
- Máy hút chân không. “Hình 2.6”
- Bể điều nhiệt “Hình 2.7”
Hình 2.6. Máy hút chân không Hình 2.7. Bể ổn nhiệt
- Máy sấy để làm khô mẫu .
- Cánh khuấy
- Bếp gia nhiệt “Hình 2.8”
- Máy nghiền quay “Hình 2.9”
Hình 2.8. Bếp gia nhiệt Hình 2.9. Máy nghiền quay

39
- Cân phân tích
- Giá đỡ.
- Beaker 250 ml.
- Pipet 5, 10 ml.
- Erlen 250 ml.
- Bộ lọc thủy tinh, phuễ lọc
- Giấy lọc 0,2µm
- Nhiệt kê ́thủy ngân, hệ được ổn nhiệt cách thuỷ thông thường sử dụng nhiệt
kế thuỷ ngân chính xác 1°C.
- Ống nhỏ giọt .
- Bóp cao su.
- Giấy quỳ tím
- Các chai nâu nhỏ tối màu để đựng mẫu và chai sáng màu để đo UV Vis.
2.2.Thực nghiệm
2.2.1. Tiến hành thực nghiệm
Muốn điều chế ra nano lycopene, trước hết ta phải điều chế ra được bột
lycopene. Và quá trình trích ly bột lycopene có thể được thực hiện bằng 2 cách:
từ dầu gấc trích ly lycopene bằng phương pháp xà phòng hóa hoặc từ bột gấc
nhão loại dầu và nước bằng xà phòng hóa cho trở thành bột ráo để trích ly bột
lycopene và hai quá trình được mô tả như sau:
Từ dầu gấc trích ly bột lycopene bằng phương pháp xà phòng hóa.
Giai đoạn 1: Xà phòng hóa dầu gấc
Dầu gấc được rót vào một beaker phù hợp khoảng 250 ml, bên ngoài
beaker được bao giấy nhôm cẩn thận để có thể truyền nhiệt được nhưng hạn
chế tối đa ánh sáng lọt vào. “Hình 2.10”

40
Hình 2.10. Rót dầu gấc vào beaker
Beaker được đặt trong bể chưng cách thủy ở nhiệt độ 50°C sau đó thêm
PG và khuấy đều với tốc độ 356 vòng/phút trong 60 phút. “Hình 2.11”
Hình 2.11. Beaker đặt trong bể chưng cách thủy – khuấy – đo nhiệt độ
Quá trình xà phòng hoá được tiến hành chậm ở nhiệt độ 55 °C bằng cách
thêm từ từ dung dịch KOH 12M trong 30 phút trong khi vẫn tiếp tục khuấy với
tốc độ như trên trong vòng 90 phút. Ở giai đoạn này có thể xà phòng được tạo

41
ra làm độ nhớt tăng nhiều, do đó thỉnh thoảng cần lưu ý để hỗn hợp luôn được
khuấy đều.
Hình 2.12. Quá trình khuấy từ xà phòng hóa dầu gấc
Để giảm độ nhớt của hỗn hợp trước khi lọc, ethanol được thêm vào và
khuấy đều trong vòng 15 phút cho đến khi hỗn hợp trong suốt. Beaker được lấy
ra và bao kín bằng bao phim và giấy nhôm rồi để trong ngăn mát tủ lạnh ở nhiệt
độ 5-10°C trong 2-3 giờ để các chất rắn lycopene và β-carotene có thể lắng dần
xuống đáy. Lúc này màu của dung dịch ở trên ít đỏ hơn, và ở gần đáy có thể
quan sát thấy một lớp chất rắn lắng đọng màu đỏ hồng.
Giai đoạn 2: Tiến hành lọc dầu thu lycopene
Khuấy thật nhẹ hỗn hợp rồi lọc toàn bộ bằng màng lọc 0,2 μm, có hỗ trợ
hút chân không. Chất rắn còn lại trên màng được rửa với hỗn hợp dung dịch
ethanol:NaCl 0,9 % với tỉ lệ 1V:1V cho đến khi độ PH = 7 và nước rửa ko còn
bọt, không có màu.

42
Hình 2.13. Quá trình lọc lycopene
Chất rắn carotenoid và giấy lọc được bảo quản bằng cách đặt trong chai
nâu và sấy khô. Xác định khối lượng của tổng chất rắn thu được.
Sau khi trích ly lycopene hoàn thành, ta thu được lycopene rắn dạng bột.
Cân HPMC cho vào nước cất khuấy đều trong bình tam giác

43
Chuẩn bị một chai nâu, trong đó có sẵn bi nghiền, cho toàn bộ dung dịch
HPMC đã khuấy đều vào, thêm vào 5ml Tween 80. Cho bột lycopene vừa trích
ly vào, đóng nắp, đặt vào máy nghiền quay, tiến hành quay nano.
Hình 2.14. Quay nano lycopene
Sau khi tiến hành quay nano lycopene khoảng 1 tuần, ta thu được nano
lycopene .
Ngoài ra nếu không sử dụng phương pháp nghiền quay, chúng ta có thể
sử dụng phương pháp hóa siêu âm, dùng sóng siêu âm để tạo hạt nano. Cách
làm tương tự như phương pháp nghiền quay, nhưng sau khi thu được bột
lycopene ta cũng cho chất hoạt động bề mặt vào và tiến hành siêu âm (hình
2.15) để thu được hạt có kích thước nano.
Hình 2.15. Siêu âm

44
Từ bột gấc nhão loại dầu và nước bằng xà phòng hóa cho trở thành
bột ráo, dùng dung môi hữu cơ (Aceton:Etyl acetat) để trích ly bột
lycopene.
Bột gấc của công ty Gac Viet được bảo quản kỹ ở ngăn mát tủ lạnh dưới
5°C, mỗi lần sử dụng lấy nhanh và đậy kín và dùng hết trong vòng 1 tháng sau
khi mở nắp. Lycopene và β-carotene là các chuỗi hydrocacbon chưa no, có
nhiều liên kết đôi nên rất dễ bị oxy hoá dưới các tác nhân nhiệt, các chất có khả
năng oxy hoá cao và ánh sáng nên quá trình thí nghiệm cần phải thực hiện
nhanh.
Hình 2.16. Bột gấc nhão
Cân m1 gam bột gấc nhão vào một beaker. Cho dung dịch ethanol vào
beaker để rửa bột nhão (tỷ lệ bột nhão : ethanol = 2 : 1). Ngâm trong khoảng
10 phút. Vắt lấy rắn. Cân lấy khối lượng m2.
Tiến hành pha dung dịch xút để xà phòng hóa bột nhão (tỷ lệ KOH :
Ethanol = 1 : 10).

45
Cho m2 vào một beaker, tiếp tục cho tiếp dung dịch xút vào để xà phòng
hóa (tỷ lệ m2 : KOH = 12,5 : 1). Đem beaker đặt vào bể siêu âm tiến hành đánh
siêu âm trong khoảng 10 phút. Sau đó, lọc bằng màng lọc thường có hỗ trợ hút
chân không. Kế tiếp, rửa chất rắn bằng dung dịch wash solution (NaCl: Ethanol
= 1:1) “Hình 2.17”. Cân lấy khối lượng m3.
Hình 2.17. Quá trình lọc rửa bột nhão
Cho m3 vào bình có chứa dung môi hữu cơ Aceton : Etyl acetat (tỷ lệ
1:1), với tỷ lệ m3 : dung môi = 1 : 20. Tiến hành ngâm chất rắn trong khoảng
4h có thể hỗ trợ bằng máy quay kiểu hành tinh, để lycopene trong bột nhão tách
ra.
Sau khi ngâm xong, lọc lấy dung dịch (thấy chất rắn nhạt màu, có màu
trắng) là quy trình đạt hiệu quả. Đem dung dịch thu được cho vào ngăn mát tủ
lạnh, tiến hành trích ly bằng thiết bị cô quay khép kín “Xem hình 2.18” để cho
bay dung môi để ngưng tụ lại. Sau đó tiến hành lọc lấy lycopene.

46
Hình 2.18. Thiết bị cô quay khép kín
Sau khi trích ly lycopene hoàn thành, ta thu được lycopene rắn dạng bột.
Cân khối lượng. Và tiến hành nghiền quay tạo nano giống như trích ly lycopene
từ dầu gấc.
Hình 2.19. Bột lycopene trích ly từ bột gấc nhão
Tóm lại, quy trình trích ly lycopene và điều chế hạt nano lycopene từ
bột gấc nhão bằng dung môi hữu cơ được mô tả bằng sơ đồ khối được thể
hiện ở phần Phụ lục.
2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế nano lycopene

47
a) Ảnh hưởng của thành phần trong công thức tới đặc tính lý hóa của
tinh thể nano lycopene.
* Ảnh hưởng của chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt có ảnh hưởng đến sản phẩm nano lycopene.
Nếu lượng chất hoạt động bề mặt quá nhiều sẽ làm ảnh hưởng đến một
số tính chất, màu và mùi của sản phẩm, có thể làm hạn chế công dụng hoặc ảnh
hưởng đến việc ứng dụng sản phẩm trong thực phẩm chức năng. Ngoài ra chất
hoạt động bề mặt còn làm mẫu khó phân tích hoặc làm thay đổi khả năng hòa
tan, thẩm thấu.
Nếu chất hoạt động bề mặt quá ít cũng không tốt đối với sản phẩm, vì sẽ
không bảo vệ hết sản phẩm làm cho sản phẩm bị phân hủy, hoặc làm kích thước
của hạt lớn, hệ không trong suốt, độ phân tán kém.
* Ảnh hưởng của nồng độ lycopene trong nguyên liệu
Sau khi trích ly, chất rắn thu được có thể lẫn một số chất như các
carotenoid khác, dầu còn lại, hoặc một số chất rắn không hoà tan trong nước là
sản phẩm của quá trình xà phòng hoá.
Những chất này có thể có ảnh hưởng nhất định đến kết quả thu được cho
hệ nano.
Đối với các carotenoid khác, như beta-carotene, thì vì cùng là carotenoid
với các tính chất tương tự nhau nên sẽ không ảnh hưởng đến đặc tính lý hoá
của sản phẩm. Tuy nhiên beta-carotene có màu vàng nên nếu tỉ lệ thành phần
cao so với lycopene thì sản phẩm ngã sang màu cam.
Dầu gây ảnh hưởng đến sự cân bằng và ổn định của hệ. Các tạp chất khác
cũng vậy. Chính vì thế chúng ta cần loại bỏ những tạp chất này và sử dụng
nguyên liệu lycopene càng tinh khiết thì hệ càng ổn định và bền vững, đạt yêu
cầu về thành phần và chất lượng sản phẩm.

48
* Ảnh hưởng của kích thước và cấu trúc của lycopene trong nguyên liệu
Như chúng ta đã thấy, nếu để lycopene lắng đọng và kết tinh lâu trước
khi lọc thì chúng ta có thể thu được những tinh thể có kích thước đáng kể, có
độ óng ánh do cấu trúc tinh thể. Lúc này cấu trúc của lycopene bền vững và
khó nghiền quay để đưa về dạng nano hơn.
b) Ảnh hưởng của thông số kỹ thuật và quy trình bào chế ảnh hưởng tới
đặc tính hóa lý của hệ nano lycopene
* Ảnh hưởng của thao tác nghiền mịn bằng máy nghiền bi
Khi bình quay, lực ly tâm được tạo ra, lycopene và bi trong bình được
đưa lên độ nhất định, dưới tác động của trọng lực sẽ rơi xuống tự do, các bi rơi
tự do va đập vào vật liệu nghiền là lycopene làm chúng bị vỡ vụn. Kết quả của
quá trình xảy ra liên tục là lycopene được nghiền thành bột mịn có kích thước
nano. Nếu thùng nghiền có tốc độ quay quá lớn, lực ly tâm lớn được tạo ra và
các bi nghiền cùng lycopene bị văng cuốn theo thành bình mà không bị rơi
xuống do đó không xảy ra quá trình va đập, tốc độ xảy ra quá trình như vậy gọi
là “tốc độ tới hạn”. Vì vậy phải điều chỉnh tốc độ quay cho phù hợp để lycopene
được nghiền với hiệu suất cao tạo thành nano lycopene.
* Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ càng cao, độ hòa tan của các chất hoạt động bề mặt càng tốt.
Tuy nhiên, nhiệt độ cao cũng làm giảm hoạt tính của một số chất hoạt động bề
mặt dễ hòa tan, giảm độ bền của hệ nhũ. Và làm phân hủy sản phẩm, điển hình
là nano lycopene rất dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao. Vì vậy, có thể bảo quản
nano lycopene ở nhiệt độ phòng hoặc ngăn mát tủ lạnh.
* Ảnh hưởng của ánh sáng
Một điều cần phải chú ý là nano lycopene dễ bị phân hủy khi gặp ánh
sáng, chính vì vậy ta cần bảo quản chúng trong chai lọ tối màu và bao bọc bởi
giấy nhôm.

49
* Ảnh hưởng của thời gian quay
Nếu thời gian quay không đủ thì kích thước hạt sẽ không đồng đều,
không được kích thước như mong đợi, đồng thời hạt nano sẽ phân bố không
đều, kém chất lượng.
* Ảnh hưởng của tốc độ quay
Một thành phần cũng khá là quan trọng cần phải chú ý là tốc độ quay,
các bi nghiền cần phải hoạt động tối đa để có thể nghiền mịn lycopene đến
kích thước mong muốn. Chính vì vậy, tốc độ điều chỉnh phải phù hợp để có
được kết quả tốt nhất.

50
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Đánh giá tính chất cảm quan của nano lycopene
Sau khi tiến hành quy trình trích ly bột lycopene từ dầu gấc bằng phương
pháp xà phòng hóa và từ bột gấc nhão bằng dung môi hữu cơ, ta thu được bột
lycopene có màu đỏ khá đậm (Hình 3.1, 3.2).
Hình 3.1. Bột lycopene
Hình 3.2. Bột lycopene dạng tinh thể

51
Đem bột lycopene nghiền chung với chất hoạt động bề mặt, ta thu được
dung dịch nanolycopene (Hình 3.3) có màu đỏ đậm đạt chuẩn. Đem dung dịch
nano lycopene đi đông cô ta thu được bột nano lycopene “Hình 3.4”.
Hình 3.3. Dung dịch Nano lycopene
Hình 3.4. Bột nano lycopene 5%

52
Quan sát sản phẩm tạo thành: Nano lycopene ta thấy:
Bảng 3.1. Đánh giá nano lycopene bằng các chỉ tiêu cảm quan.
Chỉ tiêu
cảm quan
Đánh giá
Trạng thái Dạng lỏng, không có tạp chất lạ
Dạng bột ( lỏng đem đông cô), đồng nhất, không có tạp chất lạ.
Màu Đỏ hồng đậm
Mùi Mùi thơm của gấc
Thông qua các nhận xét – đánh giá về Nano lycopene ta thấy sản phẩm
tạo thành đã đạt được các chỉ tiêu mong muốn. Chính vì vậy, quy trình đạt tính
đặc hiệu.
3.2.Hình thái và kích thước hạt
* Thông qua kính hiển vi điện tử quét SEM
Kết quả đo SEM (ngày 03.04.2017 và ngày 02.05.2017) được đo tại
Trung tâm nghiên cứu triển khai Khu công nghệ cao, ta thấy kích thước hạt
vào khoảng 20 – 50 nm. Hạt có dạng hình cầu. Các hạt tương đối đồng đều.
Phân bố đều. Hàm lượng nano lycopene cao.

53
Hình 3.5. Kết quả đo SEM ngày 03.04.2017
Hình 3.6. Kết quả đo SEM ngày 02.05.2017

54
Ta nhận thấy rằng với kích thước và hình thái trên các hạt nano
lycopene có thể dễ dàng phân tán và dễ hấp thụ tối ưu. Chính vì vậy, quy trình
đạt chất lượng.
* Thông qua kính hiển vi điện tử truyền qua TEM
Kết quả đo TEM (được đo tại phòng thí nghiệm Hóa học Trường Đại
học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh).
Hình 3.7. Kết quả đo TEM

Đề tài: Nghiên cứu điều chế và đánh giá nano lycopene, HAY

Đề tài: Nghiên cứu điều chế và đánh giá nano lycopene, HAY

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Đề tài: Nghiên cứu điều chế và đánh giá nano lycopene, HAY

Similar to Đề tài: Nghiên cứu điều chế và đánh giá nano lycopene, HAY (20)

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864

More from Dịch Vụ Viết Bài Trọn Gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Đề tài: Nghiên cứu điều chế và đánh giá nano lycopene, HAY