BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------o0o----------------------

Vũ Tiến Hiếu

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM
CHO DA LỢN THUỘC SỬ DỤNG NANO BẠC TỔNG HỢP BẰNG
DỊCH CHIẾT TỪ THỰC VẬT

Ngành: CÔNG NGHỆ DỆT, MAY
Mã số: 9540204

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY

Hà Nội - 2023


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------o0o----------------------

Vũ Tiến Hiếu

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ KHÁNG KHUẨN, KHÁNG NẤM
CHO DA LỢN THUỘC SỬ DỤNG NANO BẠC TỔNG HỢP BẰNG
DỊCH CHIẾT TỪ THỰC VẬT

Ngành: CÔNG NGHỆ DỆT, MAY
Mã số: 9540204

LUẬN ÁN TIẾN SĨ CÔNG NGHỆ DỆT, MAY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS. TS. Bùi Văn Huấn
2. TS. Nguyễn Ngọc Thắng

Hà Nội - 2023
ii


LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của
các giáo viên hướng dẫn và sự hỗ trợ của các đồng nghiệp. Các kết quả nghiên cứu
được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được tác giả khác
công bố. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được
cảm ơn, các thơng tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày…. tháng 09 năm 2023
Người hướng dẫn khoa học

PGS.TS. Bùi Văn Huấn TS. Nguyễn Ngọc Thắng

Tác giả

NCS. Vũ Tiến Hiếu

i


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS. Bùi Văn Huấn, TS.

Nguyễn Ngọc Thắng đã trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo cho tơi hồn thành luận án
này.
Tơi xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô giáo trong Bộ môn Vật liệu & Công nghệ
Hóa dệt, Viện Dệt may – Da giầy & Thời trang, Phòng Đào tạo - Bộ phận đào tạo sau
đại học, Phịng thí nghiệm dự án JST - JICA ESCANBER cùng tồn thể Thầy, Cơ
của Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Kỹ thuật Nhiệt đới, Viện Khoa học Vật liệu,
Viện Hóa học thuộc Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam, Khoa Công nghệ Sinh học Trường Đại học Quốc Tế, Viện Kỹ thuật Công nghệ cao NTT– Trường Đại học
Nguyễn Tất Thành, Phòng vi sinh – Viện sinh học nhiệt đới, Viện Khoa học và Công
nghệ Quân sự Việt Nam, trường Cao đẳng Công Thương Tp. HCM, Viện nghiên cứu
Da giầy Việt Nam đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt kiến thức cho tôi thực hiện
luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Khoa Công nghệ Thời trang, các
Phịng ban, bạn bè, đồng nghiệp của tơi đang công tác tại trường Cao đẳng Công
Thương Tp. Hồ Chí Minh và gia đình đã động viên, khích lệ, tạo điều kiện và giúp
đỡ tơi trong suốt q trình thực hiện và hoàn thành luận án.
Tác giả

NCS. Vũ Tiến Hiếu

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ I
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................II
MỤC LỤC ................................................................................................................ III
DANH MỤC CÁC TỪ NGỮ VIẾT TẮT ................................................................. V
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... VII
DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ..................................................................... VIII
CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ............................................................ 5

1.1. Tổng quan về da thuộc và xử lý kháng khuẩn, kháng nấm vật liệu da ............... 5
1.1.1. Tổng quan về da thuộc ..................................................................................... 5
1.1.2. Tổng quan về xử lý kháng khuẩn, kháng nấm vật liệu da .............................. 14
1.2. Tổng quan về nano bạc ...................................................................................... 23
1.2.1. Nano bạc ......................................................................................................... 23
1.2.2. Phương pháp tổng hợp nano bạc .................................................................... 28
1.3. Các phương pháp đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của nano bạc .. 44
1.3.1. Phương pháp bán định lượng.......................................................................... 44
1.3.2. Phương pháp định lượng ................................................................................ 46
1.4. Các phương pháp và kỹ thuật đánh giá khả năng kháng khuẩn và kháng nấm của
vật liệu da thuộc ........................................................................................................ 47
1.4.1. Phương pháp định lượng ................................................................................ 47
1.4.2. Phương pháp đánh giá bán định lượng ........................................................... 50
1.5. Kết luận chương 1 ............................................................................................. 52
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .. 55
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 55
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 55
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 55
2.1.3. Vật liệu, hóa chất sử dụng .............................................................................. 55
2.1.4. Các chủng vi khuẩn sử dụng .......................................................................... 57
2.1.5. Dụng cụ và thiết bị ......................................................................................... 57
2.2. Nội dung nghiên cứu ......................................................................................... 58
2.2.1. Tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hóa học xanh từ lá dâu tằm, lá trầu
không ........................................................................................................................ 59
2.2.2. Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc làm lớp lót sản
phẩm da bằng nano bạc ............................................................................................ 59
2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 60
2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết ...................................................................................... 60
2.3.3. Phương pháp phân tích đặc tính vật liệu ........................................................ 67
2.3.4. Phương pháp xác định tính chất của vật liệu .................................................. 71

iii


2.3.5. Phương pháp đánh giá khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của nano bạc ..... 72
2.3.6. Phương pháp đánh giá khả năng kháng khuẩn, kháng nấm của da lợn thuộc 73
2.4. Kết luận chương 2 ............................................................................................. 79
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .............................................................. 80
3.1. Kết quả tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết từ lá dâu tằm, lá trầu không .... 80
3.1.1. Kết quả tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết từ lá dâu tằm......................... 80
3.1.2. Kết quả tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết từ lá trầu không .................... 85
3.1.3. Đề xuất cơ chế tổng hợp hạt nano bạc từ dịch chiết thực vật......................... 93
3.1.4. So sánh các phương án tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết lá dâu tằm, lá trầu
không ........................................................................................................................ 94
3.2. Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của hai loại nano bạc ............. 95
3.2.1. Kết quả thử hoạt tính kháng khuẩn của hai loại nano bạc .............................. 95
3.2.3. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của nano bạc AgNPPBL
với các nồng độ khác nhau ....................................................................................... 98
3.3. Kết quả xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc bằng nano bạc ...... 102
3.3.1. Kết quả đánh giá khả năng kháng khuẩn của da lợn thuộc .......................... 102
3.3.3. Kết quả đánh giá cấu trúc, hình thái bề mặt da lợn thuộc ............................ 114
3.3.4. Kết quả đánh giá sự thay đổi màu sắc và tính chất cơ lý của da .................. 118
3.3.5. So sánh, đánh giá các phương pháp công nghệ xử lý da lợn thuộc bằng nano
bạc ........................................................................................................................... 122
3.4. Kết luận chương 3 ........................................................................................... 126
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP CỦA LUẬN ÁN ...................... 127
HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO .................................................................. 128
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN ................. 129
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 130

iv



DANH MỤC CÁC TỪ NGỮ VIẾT TẮT
AAS

Atomic Absorption Spectrophotometric – Phương pháp phổ hấp
thụ nguyên tử

AATCC

American Association of Textile Chemists and Colorists - Hiệp hội
các nhà hóa dệt và nhuộm màu hàng dệt may Hoa Kỳ

ATCC

American Type Culture Collection - Bảo tàng giống chuẩn vi sinh
vật Hoa Kỳ

ADN

Acid deoxyribonucleic

DNA

Deoxyribonucleic acid – Chuỗi phân tử DNA, hay axit nucleic

AgNPs

Silver nanoparticles – Nano bạc


CSSs

Colloidal silver solutions – Dung dịch keo bạc

CF

Chitosan formate

CFU

Colony-Forming Unit – Đơn vị hình thành khuẩn lạc

CLSI

Clinical Laboratory Standards Institute - Viện Tiêu chuẩn xét
nghiệm lâm sàng

PEG-g-CS

poly(ethylene glycol)-grafted-chitosan

DNJ

Deoxynojirimycin

EDX (EDS)

Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy – Phổ tán sắc năng lượng
tia X


ESI

Electrospray Ionization - Ion hóa phun điện tử

ASTM

American Society for Testing and Materials - - Hiệp hội thử
nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ

FT-IR

Fourier Transform Infrared Spectrometer – Phổ hồng ngoại biến
đổi Fourier

HR-TEM

High-resolution Transmission Electron Microscopy – Kính hiển vi
điện tử truyền qua độ phân giải cao

HPLC/MS

Liquid chromatography/Mass spectrometry – Sắc ký lỏng/ Khối
phổ

MIC

Minimal Inhibitory Concentration – Nồng độ ức chế tối thiểu

Mul


Mulberry – Lá dâu tằm

MRSA

Methicillin-resistant Staphylococcus aureus

nm

Nano mét

LB

Luria-Bertani (Môi trường nuôi cấy vi sinh LB)

LDH

Lactate Dehydrogenase

ppm

Parts per million – Một phần một triệu (1 ppm = 1 μl/l = 1 mg/kg),
v


là đơn vị đo nồng độ
PBL

Piper betle L– Lá trầu khơng

PU


Polyurethane

PTN

Phịng thí nghiệm

PVA

Polyvinylalcohol

PVP

Polyvinylpyrolidon

PEG-g-CS

Poly(ethylene glycol)-grafted-chitosan

ROS

Reactive oxygen species – Các gốc oxy hóa hoạt động

Sf

Square Feet – Feet vng

SCDLP

Mơi trường trung tính


SPR

Surface plasmon resonance - Cộng hưởng plasmon bề mặt

SEM

Scanning Electron Microscope – Kính hiển vi điện tử quét

TEM

Transmission Electron Microscopy – Kính hiển vi điện tử truyền
qua

TA

Axit tannic

TGA

Thermogravimetry analysis – Phân tích nhiệt trọng lượng

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

UV

Ultraviolet- Tử ngoại


UV-Vis

Ultraviolet-Visible – Tử ngoại/ Khả kiến

XRD

X-Ray Difraction – Phổ nhiễu xạ tia X

ε

Mức ép

ZOI

Zone of inhibition - Vùng ức chế vi sinh vật

vi


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1. Mẫu da thuộc được xử lý với các dung dịch keo nano khác nhau . ................ 21
Bảng 1.2. Hạt nano bạc dưới dạng các dung dịch hoặc phân tán ................................... 21
Bảng 1.3. Tổng hợp các nghiên cứu sử dụng các dung dịch chiết từ thực vật để tổng hợp
nano bạc [102]. ................................................................................................................ 35
Bảng 1.4: Thành phần các chất chứa trong lá trầu tươi . ................................................. 40
Bảng 1.5. Điều kiện thử nghiệm kháng khuẩn theo CLSI .............................................. 44
Bảng 2.1. Các đặc trưng của da lợn thuộc được sử dụng. ............................................... 56
Bảng 2.2. Bạc nitrat được sử dụng. ................................................................................. 57
Bảng 2.3. Các chủng vi khuẩn và nấm được sử dụng trong nghiên cứu ......................... 57
Bảng 2.4. Các thông số chiết tách lá dâu tằm và lá trầu không. ...................................... 62

Bảng 2.5. Các phương án nghiên cứu điều kiện tổng hợp nano bạc. .............................. 63
Bảng 2.6. Bảng thống kê các giá trị bước sóng và một số nhóm chức tương ứng . ........ 64
Bảng 2.7. Điều kiện xử lý da lợn thuộc phương án ngấm ép bằng AgNPs và ký hiệu mẫu.
......................................................................................................................................... 66
Bảng 2.8. Điều kiện xử lý da thuộc phương pháp ngâm tẩm bằng AgNPs và ký hiệu mẫu.
......................................................................................................................................... 66
Bảng 2.9. Điều kiện xử lý da thuộc phương pháp phun phủ bằng AgNPs và ký hiệu mẫu.
......................................................................................................................................... 67
Bảng 3.1. Thành phần hóa học của lá trầu khơng. ........................................................... 90
Bảng 3.2. So sánh các phương án tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết lá dâu tằm, lá trầu
không. .............................................................................................................................. 94
Bảng 3.3. Các phương pháp và phương án thí nghiệm xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho
da lợn thuộc. .................................................................................................................. 102
Bảng 3.4. Hiệu suất kháng khuẩn của da được xử lý bằng nano bạc tại nồng độ 160 g/ml.
....................................................................................................................................... 107
Bảng 3.5. Hiệu suất kháng khuẩn của da lợn thuộc xử lý nano bạc tại nồng độ 80 g/ml.
....................................................................................................................................... 108
Bảng 3.6. Hiệu suất kháng khuẩn của da lợn thuộc xử lý nano bạc tại nồng độ 20 g/ml
....................................................................................................................................... 109
Bảng 3.7. Tổng hợp hiệu suất kháng khuẩn sau 24 giờ của các mẫu da lợn thuộc được xử
lý với nano bạc có nồng độ khác nhau. .......................................................................... 110
Bảng 3.8. Hàm lượng bạc trên da lợn thuộc trước và sau xử lý nano bạc. .................... 116
Bảng 3.9. Kết quả đo màu của các mẫu da lợn thuộc (pLeAg) khi thay đổi mức ép. ... 119
Bảng 3.10. Kết quả đo màu của các mẫu da lợn thuộc (pLeAg) khi thay đổi nồng độ. 119
Bảng 3.11. Kết quả đo màu của các mẫu da lợn thuộc (iLeAg) khi thay đổi nồng độ. . 120
Bảng 3.12. Kết quả đo màu của các mẫu da lợn thuộc (sLeAg) khi thay đổi nồng độ. 120
Bảng 3.13. Kết quả xác định các tính chất cơ lý của da lợn thuộc trước và sau xử lý AgNPs.
....................................................................................................................................... 121
Bảng 3.14. Sự thay đổi màu và hàm lượng bạc trên da lợn thuộc sau xử lý. ................ 123
Bảng 3.15. Hoạt tính kháng khuẩn của da lợn thuộc xác định theo phương pháp bán định

lượng. ............................................................................................................................. 123
Bảng 3.16. Hoạt tính kháng khuẩn của da lợn thuộc xác định theo phương pháp định
lượng .............................................................................................................................. 123
Bảng 3.17. Hoạt tính kháng nấm của các mẫu da lợn thuộc.......................................... 124
Bảng 3.18. So sánh điều kiện xử lý da lợn thuộc theo 3 phương pháp ......................... 125
vii


DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Mặt cắt da nguyên liệu. ....................................................................................... 5
Hình 1.2. Cấu tạo lớp biểu bì 1. lớp mầm bì; 2. lớp sừng; 3. đầu dây thần kinh ................ 5
Hình 1.3. Các thành phần của bì phu 1) sợi collagen; 2) sợi đàn hồi 3) tế bào kết nối. ..... 6
Hình 1.4. Cấu trúc tổng quát của amino axit (a); glyxin (b) ............................................... 7
Hình 1.5. Cấu tạo của các amino axit cơ bản hình thành nên collagen .............................. 8
Hình 1.6. Liên kết peptit giữa hai axit amin. ...................................................................... 8
Hình 1.7. Cấu trúc mạch polypeptit đơn (a); cấu trúc triple helix của collagen (b) ........... 8
Hình 1.8. (a) Cấu trúc phân cấp của xơ da. ( b-f ) ảnh FE-SEM cấu trúc xơ da ............... 9
Hình 1.9. Mặt cắt đứng của da động vật sau thuộc ........................................................... 11
Hình 1.10. Hình ảnh da lợn thuộc (a) mặt cật, (b) mặt cắt ............................................... 14
Hình 1.11. Cơ chế phản ứng tạo nano bạc ........................................................................ 18
Hình 1.12. Ảnh SEM da xử lý bằng AgNPs@silica ......................................................... 18
Hình 1.13. Ảnh SEM da xử lý nano bạc ........................................................................... 19
Hình 1.14. Ảnh SEM của 3 mẫu da ngâm tẩm: (a) với nước (mẫu đối chứng); (b) với
AgNPs và (c) với AgNPs@ SiO2...................................................................................... 19
Hình 1.15. Ảnh SEM mẫu da thuộc bằng các chất khác nhau xử lý AgNPs và Ag@ SiO2.
.......................................................................................................................................... 19
Hình 1.16. FE-SEM của mẫu vải cotton, tơ tằm và da thuộc xử lý với AgNPs. .............. 20
Hình 1.17. Khả năng kháng nấm mốc của da lơng cừu sau 7 ngày .................................. 21
Hình 1.18. Khả năng kháng nấm mốc Trichoderma viride của da lông sau 7 ngày ......... 21
Hình 1.19. Phổ FT-IR mẫu da xử lý nano bạc (1-4), mẫu da không xử lý nano bạc (5). . 22

Hình 1.21. Cấu trúc tinh thể của bạc ................................................................................ 24
Hình 1.21. Hình dạng, kích thước và đường cong phổ UV-Vis của hạt nano bạc. .......... 24
Hình 1.22. Phổ UV-Vis và màu sắc của AgNPs có đường kính từ 5 - 100 nm. ............... 25
Hình 1.23. Cơ chế kháng khuẩn của nano bạc.................................................................. 27
Hình 1.25. Phổ hấp thụ UV – Vis của ACAgNPs ............................................................ 33
Hình 1.26. Ảnh SEM và phổ hấp thụ UV-Vis của AgNP tổng hợp bằng dung dịch chiết
xuất cây nha đam .............................................................................................................. 33
Hình 1.27. Ảnh TEM của AgNPs ..................................................................................... 34
Hình 1.28. Hoạt tính kháng khuẩn nano bạc tổng hợp từ lá trầu không a: 351 mg/L, b: 175
mg/L, c: 88 mg/L, d: dịch chiết lá trầu khơng .................................................................. 35
Hình 1.29. Hoạt tính kháng khuẩn nano bạc tổng hợp từ lá cây trứng cá a: 518 mg/L, b:
259 mg/L c: 130 mg/L, d: dịch chiết lá trứng cá .............................................................. 35
Hình 1.30. Dâu tằm Việt Nam .......................................................................................... 37
Hình 1.31. Cấu trúc một số nhóm thuộc nhóm Flavon và Flavon glycozit ...................... 37
Hình 1.32. Cấu trúc một nhóm vitamin có trong lá dâu tằm Việt Nam. ........................... 38
viii


Hình 1.33. Cấu trúc một số nhóm caroten trong lá dâu tằm ............................................. 38
Hình 1.34. Cấu trúc DNJ .................................................................................................. 38
Hình 1.35. Ảnh TEM của các hạt nano bạc ...................................................................... 39
Hình 1.36. (a) Sự biến đổi màu khi tổng hợp; (b) Kết quả phổ UV – Vis của AgNPs và (c)
ảnh TEM của AgNPs được tổng hợp bằng dịch chiết lá dâu tằm. .................................... 39
Hình 1.37. Lá trầu khơng .................................................................................................. 40
Hình 1.38. Cấu trúc một số chất hóa học của lá trầu khơng ............................................. 41
Hình 1.39. Phổ hấp thụ UV-Vis của Ag NPs tổng hợp được ở 5 (a), 10 (b), 20 (c), 40 (d)
80 (e) phút và và ảnh TEM đo AgNPs tại 80 phút ........................................................... 42
Hình 1.40. Hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs đối với S. epidermidis và P. aeruginosa. 45
Hình 1.41. Minh hoạ phương pháp khuếch tán giếng thạch. ............................................ 45
Hình 1.42. Nồng độ ức chế tối thiểu (MIC, µg/ml) của AgNPs ....................................... 47

Hình 1.43. Khả năng kháng khuẩn, kháng nấm theo ASTM E 2149 .............................. 50
Hình 1.44. Đĩa Petri cho thấy tác dụng kháng khuẩn của các mẫu da thuộc được xử lý bằng
AgNPs@SiO2 kháng lại khuẩn Bacillus Subtilis .............................................................. 51
Hình 1.45. Vùng ức chế của CSSs với 29.27 ppm Ag sau: a) 7 ngày; b) 14 ngày ........... 52
Hình 2.1. Hình ảnh lá dâu tằm (a) và lá trầu khơng (b) .................................................... 55
Hình 2.2. Vùng da lợn thuộc được sử dụng để xử lý nano bạc theo TCVN 7117:2007. . 56
Hình 2.3. Các thiết bị và dụng cụ được sử dụng trong nghiên cứu .................................. 58
Hình 2.5. Sơ đồ quy trình chiết tách chất khử từ lá dâu tằm. ........................................... 61
Hình 2.6. Sơ đồ quy trình chiết tách chất khử từ lá trầu khơng. ....................................... 61
Hình 2.7. Quy trình tổng hợp AgNPs từ dịch chiết lá dâu tằm, lá trầu khơng. ................ 62
Hình 2.8. Hình ảnh thiết bị đo HPLC-MS X500R QTOF SCIEX. .................................. 64
Hình 2.9. Sơ đồ quy trình ngấm ép da lợn thuộc bằng dung dịch nano bạc. .................... 65
Hình 2.10. Sơ đồ quy trình ngâm tẩm da lợn thuộc bằng dung dịch nano bạc. ................ 66
Hình 2.11. Sơ đồ quy trình phun phủ da lợn thuộc mộc bằng dung dịch nano bạc. ......... 67
Hình 2.12. Một số đồ thị phân tích TGA/DTA điển hình................................................. 70
Hình 2.13: Quy trình đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs theo tiêu chuẩn CLSI.
.......................................................................................................................................... 73
Hình 2.14. Quy trình đánh giá khả năng kháng nấm mốc của da lợn thuộc theo tiêu chuẩn
AATCC - TM30. .............................................................................................................. 75
Hình 2.15. Sơ đồ quy trình đánh giá khả năng kháng khuẩn của da lợn thuộc theo tiêu
chuẩn TCVN 10944:2015. ................................................................................................ 76
Hình 2.16. Chuẩn bị mẫu khuẩn ....................................................................................... 77
Hình 2.17: Cho khuẩn vào bình chứa mẫu ....................................................................... 77
Hình 2.18: Ủ mẫu trong tủ ấm 24 h .................................................................................. 77
Hình 2.19. Rửa giải mẫu da lợn thuộc sau khi xử lý ........................................................ 77
ix


Hình 2.20. Lấy mẫu đã rửa giải ........................................................................................ 78
Hình 2.21. Cấy trang mẫu lên thạch dinh dưỡng. ............................................................. 78

Hình 2.22. Ủ các đĩa trong tủ ấm 37oC, thời gian 24 h để vi khuẩn phát triển. ................ 78
Hình 3.1. Sự biến đổi màu sắc của dung dịch trong quá trình tổng hợp nano bạc. .......... 80
Hình 3.2. Kết quả đo UV-Vis của dịch chiết từ lá dâu tằm (Mul) và nano bạc (AgNPMul)
với nồng độ AgNO3 12 mM. ............................................................................................ 81
Hình 3.3. Kết quả phổ UV-Vis của dung dịch Mul khi thay đổi thời gian phản ứng ....... 81
Hình 3.4. Kết quả phổ UV-Vis của dung dịch Mul khi thay đổi nồng độ AgNO3 ........... 82
Hình 3.5. Kết quả đo HR-TEM của AgNPMul ở các độ phóng đại khác nhau (a) x 100.000
lần, (b) x 200.000 lần. ....................................................................................................... 83
Hình 3.6. Kết quả đo phổ FT-IR dung dịch Mul và AgNPMul. ......................................... 84
Hình 3.7. Kết quả phân tích nhiệt TGA/DTA của AgMul ............................................... 85
Hình 3.8. Sự biến đổi màu sắc trong quá trình tổng hợp nano bạc (PBL) dịch chiết lá trầu
khơng; (AgNP@ PBL) nano bạc có trong dịch chiết lá trầu khơng; (AgNPPBL) là nano bạc.
.......................................................................................................................................... 86
Hình 3.9. Kết quả đo phổ UV-Vis của dịch chiết từ lá trầu không (PBL) và nano bạc
(AgNPPBL) với nồng độ AgNO3 10 mM ........................................................................... 86
Hình 3.10. Kết quả đo phổ UV-Vis của AgNPPBL tại các thời gian khử khác nhau với nồng
độ AgNO3 10mM .............................................................................................................. 87
Hình 3.11. Kết quả đo phổ UV-Vis của AgNPPBL tại các nồng độ AgNO3 khác nhau ở thời
gian 4 giờ .......................................................................................................................... 88
Hình 3.12. Kết quả đo HR-TEM của AgNPPBLở mức độ phóng đại 100K (a) và 200K (b).
.......................................................................................................................................... 89
Hình 3.13. Kết quả phân tích HPLC/MS của dịch chiết lá trầu khơng. ............................ 89
Hình 3.14. Phổ hồng ngoại FT-IR của dịch chiết lá trầu khơng và AgNPPBL................... 90
Hình 3.15. Giản đồ XRD của AgNPPBL ............................................................................ 91
Hình 3.16. Kết quả phân tích nhiệt TGA/DTA của AgNPPBL .......................................... 92
Hình 3.17. Cơ chế phản ứng tổng hợp nano bạc. ............................................................. 93
Hình 3.18: Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn E. coli của (a) AgNPPBL, AgNPce1,
AgNPce2, Wce1 (nước thải sau ly tâm lần 1), PBLext (dịch chiết trầu khơng pha lỗng 1:20)
và (b) AgNPMul, AgNPce1, AgNPce2, Wce2 (nước thải sau ly tâm lần 2), Mulext (dịch chiết
dâu tằm pha loãng 1:5) (± SD, n = 3). .............................................................................. 95

Hình 3.19: Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgNPPBL và AgNPMul. (a) M.luteus,
(b) S. aureus, (c) P. aeruginosa, (d) E. coli, Streptomycin (30 g/ml); AgNPPBL (100g/ml);
1/2 AgNPPBL (50g/ml); AgNPMul (100g/ml) và 1/2 AgNPMul (50g/ml). ................... 96
Hình 3.20. Kết quả đo đường kính vùng ức chế của AgNPPBL và AgNPMul (± SD, n = 3).
.......................................................................................................................................... 97
Hình 3.21. Kết quả hoạt tính kháng nấm C. albicans của AgNPPBL (100µg/ml), AgNPPBL1/2
(50µg/ml); AgNPMul (100µg/ml) và AgNPMul1/2 (50µg/ml), (± SD, n = 3)..................... 98

x


Hình 3.22. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của AgNPPBL chống lại (a) E. coli, (b)
P. aeruginosa và (c) S. aureus: kiểm chứng âm (H2O); kiểm chứng dương (Streptomycin
30 μg/ml); AgNPPBL (100 μg/ml); AgNPPBL 1/2 (50 μg/ml) và AgNPPBL 1/4 (25 μg/ml).
.......................................................................................................................................... 99
Hình 3.23. Kết quả đo đường kính vùng kháng khuẩn của AgNPPBL (± SD, n = 3) ........ 99
Hình 3.24. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng nấm C. albicans của (a) AgNPPBL (100 μg/ml);
AgNPPBL 1/2 (50 μg/ml) và AgNPPBL 1/4 (25 μg/ml); và đường kính vùng ức chế (b) (±
SD, n = 3)........................................................................................................................ 100
Hình 3.25. Hoạt tính kháng nấm mốc A. niger của AgNPPBL, kiểm chứng âm (giấy);
AgNPPBL (100 μg/ml); AgNPPBL 1/2 (50 μg/ml) và AgNPPBL 1/4 (25 μg/ml). .............. 100
Hình 3.26. Ảnh chụp vùng ức chế của các mẫu da với 2 chủng vi khuẩn (a) E. coli và (b)
S. aureus; (c) đường kính vùng ức chế; da lợn thuộc xử lý AgNPs ở nồng độ 160 g/ml tại
mức ép 70% (pLeAg11), 80% (pLeAg12) và 90% (pLeAg13), da thuộc (Le) (±SD, n=3)
........................................................................................................................................ 103
Hình 3.27. Ảnh chụp vùng ức chế của các mẫu da lợn thuộc với 2 chủng vi khuẩn (a) E.
coli, và (b) S. aureus: da lợn thuộc ban đầu (Le); kháng sinh Streptomycin (Strep); da thuộc
xử lý ngấm ép nồng độ nano bạc tại 160 g/ml (pLeAg12), 80 g/ml (pLeAg22), 40 g/ml
(pLeAg32) và 20 g/ml (pLeAg42), (±SD, n=3) .............................................................. 104
Hình 3.28. Ảnh chụp vùng ức chế của các mẫu da lợn thuộc với 2 chủng vi khuẩn (a) E.

coli, và (b) S. aureus: da lợn thuộc (Le); kháng sinh Streptomycin (Strep); da lợn thuộc xử
lý nano bạc tại nồng độ 160 g/ml (iLeAg1/1), 80 g/ml (iLeAg1/2), 40 g/ml (iLeAg1/4) và
20 g/ml (iLeAg1/8), (±SD, n=3). ................................................................................... 105
Hình 3.29. Ảnh chụp vùng ức chế của các mẫu da lợn thuộc với 2 chủng vi khuẩn (a) E.
coli, và (b) S. aureus; đường kính vịng kháng khuẩn (c); da lợn thuộc (Le); kháng sinh
(Strep); da lợn thuộc xử lý nano bạc tại nồng độ 160 g/ml (sLeAg1/1), 80 g/ml
(sLeAg1/2), 40 g/ml sLeAg1/4) và 20 g/ml (sLeAg1/8), (±SD,n=3). ....................... 106
Hình 3.30. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của da lợn thuộc sau xử lý ngấm ép,
ngâm tẩm, phun (pLeAg12, iLeAg11, sLeAg11) nano bạc tại nồng độ 160 g/ml với E. coli
và S. aureus sau 0 giờ và 24 giờ. .................................................................................... 107
Hình 3.31. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của da lợn thuộc sau xử lý ngấm ép,
ngâm tẩm, phun (pLeAg22, iLeAg12, sLeAg12) nano bạc tại nồng độ 80 g/ml với E. coli và
S. aureus sau 0 giờ và 24 giờ .......................................................................................... 108
Hình 3.32. Kết quả đánh giá hoạt tính kháng khuẩn của da lợn thuộc sau xử lý ngấm ép,
ngâm tẩm, phun (pLeAg42, iLeAg18, sLeAg18) nano bạc tại nồng độ AgNPs 20 g/ml với
E. coli và S. aureus sau 0 giờ và 24 giờ. ......................................................................... 109
Hình 3.33. Vùng ức chế của các mẫu da lợn thuộc với nấm C.albicans: mẫu da lợn thuộc
(Le); da lợn thuộc tẩm kháng sinh (Strep); da lợn thuộc xử lý nano bạc tại nồng độ 160
g/ml, 80 g/ml, 40 g/ml và 20 g/ml, đường kính vùng ức chế (b,d,f), (±SD, n=3). 112
Hình 3.34. Kết quả hoạt tính kháng nấm mốc A.niger của da lợn thuộc trước và sau xử lý
ngấm ép (pLeAg), ngâm tẩm (iLeAg), phun (sLeAg), với 2 nồng độ nano bạc tại 160 g/ml
(a) và 80 g/ml (b). ......................................................................................................... 113
Hình 3.35. Ảnh SEM các mẫu da lợn thuộc trước và sau xử lý với nano bạc bằng 3 phương
pháp ở các độ phóng đại 500, 3000, 5000 lần. ............................................................... 114
xi


Hình 3.36. Ảnh SEM mẫu da lợn thuộc nồng độ 160 g/ml, sau 12 tháng.................... 115
Hình 3.37. Kết quả phân tích EDX mẫu da lợn thuộc trước và sau xử lý nano bạc. ...... 116
Hình 3.38. Phổ FT-IR của da lợn thuộc trước và sau xử lý nano bạc. ........................... 117

Hình 3.39. Đề xuất sơ đồ biểu diễn sự liên kết và phân bố của AgNPs trong da lợn thuộc.
........................................................................................................................................ 118

xii


MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Da thuộc là vật liệu tự nhiên truyền thống, rất phù hợp và có giá trị cao, được sử
dụng rộng rãi để làm các sản phẩm da (quần áo, giầy dép, găng tay, túi cặp...). Da
thuộc mềm mại, thông hơi, hút ẩm tốt nên mang lại cảm giác thoải mái cho người sử
dụng [1]. Da thuộc rất đa dạng và phong phú theo dạng da ngun liệu, theo cơng
nghệ thuộc, theo dạng hồn tất, theo mục đích sử dụng [2]. Để làm các chi tiết bên
ngoài của sản phẩm da thường sử dụng các loại da cật và da váng (được làm từ da bê,
da bò, da dê, da cừu và các loại da nốt sần như da trăn, da cá sấu, da đà điểu) và được
hoàn tất theo nhiều dạng khác nhau. Da lợn thuộc có nhược điểm về tính thẩm mỹ,
có cấu trúc xơ collagen mịn nên dễ xẻ mỏng, có độ bền cao, độ bền mài mịn cao,
mềm mại, thơng hơi rất tốt, giá thành thấp nên được sử dụng nhiều để làm lớp lót cho
sản phẩm da [3].
Do có khả năng hút và giữ ẩm tốt nên khi hấp thụ mồ hơi có chứa protein, vật
liệu da sẽ là nguồn dinh dưỡng cho sự phát triển của vi khuẩn và nấm mốc trên bề
mặt da [4]. Bên cạnh đó, collagen trong cấu trúc da cung cấp các điều kiện lý tưởng
khác như độ ẩm, nhiệt độ và oxy cho sự phát triển của vi sinh vật. Hơn nữa, các sản
phẩm da giầy hầu như khơng được giặt trong q trình sử dụng nên vi sinh vật ngày
càng tích tụ và phát triển. Sự phát triển của vi sinh vật trong sản phẩm da có thể gây
ra mùi hơi khó chịu, làm bạc màu, giảm độ bền cơ học vật liệu và thậm chí gây bệnh
cho da bàn chân người sử dụng [5]. Điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam sẽ là
môi trường lý tưởng cho vi khuẩn và nấm mốc phát triển trên da thuộc trong quá trình
bảo quản, vận chuyển cũng như trong quá trình sử dụng sản phẩm da. Do đó, khả
năng kháng khuẩn và nấm mốc của các sản phẩm da giầy đang là vấn đề được các

nhà khoa học, người tiêu dùng và các doanh nghiệp quan tâm.
Sản phẩm da giầy, đặc biệt là lớp lót của sản phẩm, thường tiếp xúc trực tiếp với
cơ thể người. Do vậy, vật liệu để làm sản phẩm da giầy ngoài việc cần đáp ứng các
yêu cầu về các chỉ tiêu cơ lý còn phải đáp ứng các yêu cầu về vệ sinh và an toàn sinh
thái. Chính vì vậy, các tác nhân để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da thuộc làm
sản phẩm da giầy phải có hoạt tính cao và phổ kháng khuẩn, kháng nấm rộng, tương
thích với da thuộc và các hóa chất xử lý, ổn định trên da thuộc, không làm phai màu
và suy giảm các tính chất cơ lý của da thuộc, thân thiện với môi trường, không độc
hại đối với con người [5].
Nano bạc (AgNPs) được biết đến với khả năng diệt được nhiều chủng vi khuẩn
và nấm khác nhau với hiệu quả cao thơng qua việc giải phóng liên tục các ion bạc, có
khả năng phá vỡ màng tế bào vi sinh vật, cũng như làm mất hiệu lực của các enzym
và các axit nuclei trong DNA [6]. Do vậy, nano bạc đã và đang được quan tâm nghiên
cứu và ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, trong đó có xử lý kháng khuẩn cho da thuộc
[7]. Có nhiều phương pháp tổng hợp nano bạc khác nhau được nghiên cứu như
phương pháp “top-down” bao gồm nổ điện, tia năng lượng cao, bào mòn bằng laze,
nghiền cơ học...; hoặc phương pháp “bottom-up” bao gồm ngưng tụ nguyên tử, lắng
đọng hơi hóa học... [9]. Tuy nhiên, hầu hết các phương pháp nêu trên đều có ít nhiều
hạn chế, hoặc phải sử dụng các trang thiết bị hiện đại, phức tạp, hoặc phải dùng các
hóa chất đắt tiền, khơng thân thiện với mơi trường [8]. Gần đây, việc tổng hợp nano
bạc theo phương pháp “hóa học xanh” đang được nhiều nhà khoa học tập trung nghiên
1


cứu [6-8]. Theo phương pháp này, các hoạt chất có trong dịch chiết từ thực vật, tảo,
vi khuẩn, nấm men được sử dụng để làm tác nhân khử và chất ổn định các hạt nano
bạc [8]. Các hoạt chất có trong dịch chiết từ thực vật có thể đóng vai trò là chất khử
và chất ổn định hạt nano bạc thường là polyphenol, alkaloid, axit béo, protein... [68]. Phương pháp tổng hợp này đang cho thấy nhiều ưu điểm như chi phí thấp, thân
thiện với mơi trường, khơng sử dụng nguồn năng lượng cao, khơng sử dụng các hóa
chất độc hại và có thể tổng hợp quy mơ lớn [6-9].

Ở nước ta, cho đến nay, chưa có cơng bố về sử dụng nano bạc nói chung, nano
bạc được tổng hợp sử dụng dịch chiết thực vật để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho
vật liệu da. Do vậy, nghiên cứu sinh đã thực hiện đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu xử
lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc sử dụng nano bạc tổng hợp bằng
dịch chiết từ thực vật”.
2. Mục tiêu của luận án
- Tổng hợp được nano bạc sử dụng dịch chiết từ thực vật (lá dâu tằm, lá trầu
không) phù hợp để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc. Đề xuất cơ chế
tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết thực vật.
- Xây dựng được các quy trình cơng nghệ xử lý kháng khuẩn, kháng nấm bằng
nano bạc tổng hợp hóa học xanh cho da lợn thuộc sử dụng để làm lớp lót cho sản
phẩm da (giầy dép, quần áo, găng tay, túi cặp…) đáp ứng được các yêu cầu về tính
kháng khuẩn, kháng nấm và các chỉ tiêu cơ lý. Đề xuất cơ chế liên kết giữa nano bạc
và da lợn thuộc.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án
• Đối tượng nghiên cứu
- Nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng dịch chiết
từ lá dâu tằm, lá trầu không.
- Da lợn thuộc được xử lý kháng khuẩn, kháng nấm bằng nano bạc tổng hợp hóa
học xanh.
• Phạm vi nghiên cứu
Luận án nghiên cứu tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh sử dụng
hợp chất hữu cơ có trong dịch chiết từ lá dâu tằm, lá trầu không Việt Nam làm chất
khử ion bạc và chất bảo vệ AgNPs tạo thành với các yếu tố khảo sát bao gồm nồng
độ bạc nitrat và thời gian phản ứng. Hoạt tính kháng khuẩn của AgNPs tổng hợp hóa
học xanh được đánh giá dựa trên khả năng ức chế sự phát triển của 4 chủng vi khuẩn
và 2 chủng nấm thông dụng. Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn
thuộc bằng AgNPs tổng hợp hóa học xanh thông qua khảo sát ảnh hưởng của mức ép
và nồng độ AgNPs đến khả năng kháng khuẩn, kháng nấm.
4. Nội dung nghiên cứu của luận án

- Nghiên cứu tổng hợp AgNPs bằng phương pháp hóa học xanh và đánh giá đặc
tính, hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm của nano bạc tổng hợp được.
- Nghiên cứu xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc bằng nano bạc
tổng hợp hóa học xanh.

2


5. Phương pháp nghiên cứu của luận án
- Nghiên cứu lý thuyết: Khảo cứu các tài liệu, các cơng trình nghiên cứu của các
nhà khoa học trong và ngoài nước, các bài báo khoa học liên quan đến nội dung
nghiên cứu của luận án. Đánh giá các vấn đề đã được các nhà khoa học nghiên cứu,
những vấn đề nghiên cứu trước cịn tồn tại, từ đó xác định định hướng nghiên cứu
phù hợp với điều kiện thực tiễn ở trong nước, rút ra nhận xét và đưa ra hướng nghiên
cứu tiếp theo của luận án.
- Nghiên cứu thực nghiệm: Thực nghiệm tổng hợp AgNPs bằng phương pháp
hóa học xanh và xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc bằng AgNPs tổng
hợp hóa học xanh.
- Phân tích và đánh giá: Sử dụng các phương pháp phân tích bao gồm
HPLC/MS, UV-Vis, FT-IR, XRD, SEM, EDX, TEM, TGA, AAS... để đánh giá các
mẫu nghiên cứu. Sử dụng các tiêu chuẩn Quốc tế và tiêu chuẩn Việt Nam để đánh giá
khả năng kháng khuẩn, kháng nấm, đo màu và tính chất cơ lý của da lợn thuộc trước
và sau xử lý.
Quá trình nghiên cứu và thực nghiệm được tiến hành tại các phịng, Trung tâm
thí nghiệm Vật liệu Dệt may - Da giầy, Phịng thí nghiệm dự án JST - JICA
ESCANBER, Đại học Bách khoa Hà Nội. Các thí nghiệm phân tích được thực hiện
ở Viện Kỹ thuật nhiệt đới, Viện Khoa học vật liệu, Viện Hóa học thuộc Viện Hàn
lâm KH&CN Việt Nam, Viện Khoa học và Công nghệ Quân sự, Viện nghiên cứu Da
giầy. Các thí nghiệm đánh giá hoạt tính kháng khuẩn, kháng nấm tại Khoa Cơng nghệ
Sinh học - Trường Đại học Quốc tế và Viện Kỹ thuật Công nghệ cao NTT - Trường

Đại học Nguyễn Tất Thành.
6. Ý nghĩa khoa học của luận án
- Góp phần làm rõ quy trình tổng hợp nano bạc bằng phương pháp hoá học xanh
sử dụng dịch chiết từ lá dâu tằm, lá trầu khơng.
- Góp phần làm rõ khả năng sử dụng AgNPs tổng hợp hóa học xanh để xử lý
kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc.
- Đánh giá được ảnh hưởng của các phương pháp công nghệ (ngấm ép, ngâm
tẩm, phun) đến khả năng kháng khuẩn, kháng nấm và các tính chất cơ lý của da lợn
thuộc được xử lý bằng AgNPs tổng hợp hóa học xanh thơng qua các kết quả phân
tích theo các tiêu chuẩn.
7. Giá trị thực tiễn của luận án
- Đã tổng hợp được AgNPs bằng phương pháp tổng hợp hóa học xanh sử dụng
dịch chiết từ lá dâu tằm, lá trầu không Việt Nam. Nano bạc thu được có đặc tính phù
hợp để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc.
- Thiết lập được các quy trình cơng nghệ xử lý kháng khuẩn, kháng nấm bằng
AgNPs tổng hợp hóa học xanh theo các phương pháp ngấm ép, ngâm tẩm và phun
cho da lợn thuộc đáp ứng được các yêu cầu về khả năng kháng khuẩn, kháng nấm
cũng như các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu để làm lớp lót cho sản phẩm da. Phương pháp
phun phù hợp để xử lý da thuộc thành phẩm, có thể áp dụng cho các cơ sở sử dụng
da thuộc; Các phương pháp ngấm ép và ngâm tẩm phù hợp với các cơ sở sản xuất
thuộc da, được thực hiện ở cơng đoạn hồn tất ướt.
3


- Đã xử lý kháng khuẩn, kháng nấm bằng AgNPs tổng hợp hóa học xanh cho da
lợn thuộc, đáp ứng tốt các yêu cầu về khả năng kháng khuẩn, kháng nấm cũng như
các chỉ tiêu cơ lý của vật liệu làm lớp lót cho sản phẩm da. Cơng nghệ này có thể ứng
dụng để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da thuộc sử dụng cho các mục đích khác
nhau như da thuộc làm lớp chi tiết bên ngoài của sản phẩm da, làm đồ nội thất…
8. Tính mới của luận án

- Xây dựng được quy trình tổng hợp nano bạc sử dụng dịch chiết từ lá dâu tằm,
lá trầu không Việt Nam phù hợp để xử lý kháng khuẩn, kháng nấm cho da lợn thuộc.
- Sử dụng AgNPs tổng hợp từ dịch chiết lá trầu không để xử lý kháng khuẩn,
kháng nấm cho da lợn thuộc bằng các phương pháp công nghệ khác nhau (ngấm ép,
ngâm tẩm, phun). Việc nghiên cứu ảnh hưởng của các phương pháp công nghệ đến
khả năng kháng khuẩn, kháng nấm và các tính chất cơ lý của da lợn thuộc được xử lý
bằng AgNPs tổng hợp hóa học xanh chưa có cơng trình khoa học nào công bố.
9. Kết cấu của luận án
Luận án gồm 3 chương chính:
Chương 1: Nghiên cứu tổng quan
Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 3: Kết quả và thảo luận
Kết luận.

4


CHƯƠNG 1. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về da thuộc và xử lý kháng khuẩn, kháng nấm vật liệu da
1.1.1. Tổng quan về da thuộc
1.1.1.1. Cấu trúc da nguyên liệu
Nguyên liệu để sản xuất da thuộc là các bộ da của động vật, trong đó da bê, da
bị chiếm khoảng 70%, da cừu 13%, da dê 11%, da lợn 7%, da các loài động vật khác
chiếm khoảng 1% [1]. Động vật càng non, độ dày của da càng mỏng và diện tích càng
nhỏ, mặt da phẳng, mịn và có ít khuyết tật hơn so với da động vật già. Da của động
vật cái có bề mặt mịn hơn (fine grain) so với da động vật đực, ở vùng bụng, nách và
cổ có cấu trúc xơ lỏng hơn, do vậy da thành phẩm được làm từ da của động vật cái sẽ
có độ bai giãn và độ mềm xốp cao hơn [5].
Bộ da động vật nói chung được cấu tạo từ các lớp như: Lớp biểu bì, lớp bì và lớp
thịt dưới da (hình 1.1) và lớp lơng phủ, các tuyến mồ hôi và tuyến mỡ. Trong da phân

bố các dây thần kinh và các đầu dây thần kinh, có các mạch máu và có thể có các cơ
[2].

Hình 1.1. Mặt cắt da nguyên liệu [5].

Trong sản xuất da thuộc người ta chỉ sử dụng lớp bì, cịn trong sản xuất da lơng
thì sử dụng cả lớp biểu bì và lớp lơng [5].
Lớp biểu bì: Biểu bì là lớp bề mặt phân bố
trực tiếp dưới lớp lông phủ và cấu tạo từ một số 2
dãy tế bào biểu mô (tế bào sừng). Tuỳ thuộc vào
mức độ phát triển của biểu bì, mà khi quan sát
bằng kính hiển vi có thể thấy từ hai đến sáu lớp.
3
Biểu bì khơng có ranh giới rõ ràng với lớp bì. Ở 1
một số chỗ, đặc biệt là gần chân lơng, biểu bì đi
sâu vào lớp bì và đến lượt mình lớp bì lại ăn sâu
vào biểu bì bởi các lớp nhú [3, 5].

Hình 1.2. Cấu tạo lớp biểu bì 1.
lớp mầm bì; 2. lớp sừng; 3. đầu
dây thần kinh [5].
5


Lớp bì: Là lớp chính của con da nằm ngay dưới
lớp biểu bì. Độ dày của lớp này chiếm khoảng 85 –
88% độ dày của da. Lớp này rất dai và chắc. Nó được
tạo thành bởi sự đan xen phức tạp của các sợi collagen,
và các protit khơng có cấu trúc xơ (chúng được bỏ đi
khỏi lớp bì trong các cơng đoạn chuẩn bị thuộc). Lớp

bì của hầu hết các loại da đều có cấu tạo chung và được
phân chia khá rõ ràng thành hai lớp: Lớp nhú
Hình 1.3. Các thành phần của
(papillary layer) và lớp lưới (reticular layer) [5, 10].
Lớp nhú: Là lớp tiếp giáp với biểu bì, bề mặt của bì phu 1) sợi collagen; 2) sợi
lớp này được tạo bởi các bó xơ mịn và được kết chặt đàn hồi 3) tế bào kết nối [5].
với nhau, tạo nên bề mặt da nhẵn phẳng và được gọi là lớp cật (grain). Trong lớp này
có chứa lượng lớn các túi chân lông, các tuyến mồ hôi, tuyến mỡ, các chùm sợi
collagen mảnh [1, 5].
Lớp lưới: Được cấu tạo từ số lượng lớn các chùm sợi collagen đan bện với nhau
và là lớp chặt chẽ và bền chắc nhất xác định độ bền của toàn bộ da và da lông thành
phẩm. Độ dày của lớp lưới tăng đáng kể theo độ tuổi của động vật.
Tỷ lệ độ dày các lớp của lớp bì dao động tuỳ thuộc vào loại động vật, các phần
giải phẫu trên cơ thể động vật (vùng da), điều kiện nuôi dưỡng và thời gian giết mổ.
Da nguyên liệu từ các động vật khác nhau được đặc trưng bởi sự đan bện các chùm
sợi collagen, có nghĩa là góc nghiêng và mật độ đan xen của chúng, đặc trưng này
cũng thay đổi ở các vùng khác nhau của con da.
Lớp mỡ (bạc nhạc) dưới da: Lớp mỡ dưới da phân bố trực tiếp dưới lớp bì và cấu
tạo từ các sợi collagen dày xốp phân bố nằm ngang và các sợi đàn hồi, giữa chúng có
nhiều mạch máu [5].
1.1.1.2. Cấu tạo hóa học và tính chất của collagen
• Thành phần hóa học của da ngun liệu [1, 2, 3, 4, 5, 10]: Da gồm có 4 thành
phần chính là: Nước, các chất khống, các chất béo và protein.
Nước: Hàm lượng nước trong da khá lớn và phụ thuộc vào hàm lượng chất béo,
tuổi, loài động vật và nhiều yếu tố khác. Khi hàm lượng chất béo trong da cao thì hàm
lượng nước giảm. Da động vật ít tuổi chứa nhiều nước hơn da động vật nhiều tuổi.
Trong da bò lượng nước chiếm khoảng 60%. Trong da, nước tập trung chủ yếu ở lớp
bì. Lớp biểu bì và bạc nhạc chứa ít hơn. Nước trong da chia thành 2 loại:
- Nước tự do: Nằm giữa các khoảng trống của các sợi collagen. Nước tự do chiếm
60% toàn bộ lượng nước có trong da. Phần nước này dễ dàng bị tách ra trong quá

trình bảo quản và ép nước.
- Nước tham gia liên kết: Chiếm 40% toàn bộ lượng nước chứa trong da. Chúng
liên kết chặt chẽ với sợi collagen tạo thành một hệ keo nên người ta cịn gọi là “nước
keo”. Ngồi ra nước cịn liên kết bằng nhiều mối liên kết khác rất bền vững, muốn
tách ra phải dùng phương pháp hóa học và sấy khơ.
Các khoáng chất: Các chất khoáng chiếm một lượng nhỏ, khoảng 0,5% khối
lượng da. Chúng tồn tại dạng các muối vô cơ của các kim loại khác nhau như: Mn,
Cu, Fe, Al, Si, Mg… Các khống chất này hầu như khơng ảnh hưởng gì đến quá trình
thuộc da.
6


Các chất béo: Các chất béo trong da bao gồm các este, sáp, rượu bậc cao (10 - 35
chức). Hàm lượng chất béo có trong da liên quan chặt chẽ đến hàm lượng nước, phụ
thuộc vào chế độ chăn nuôi, khí hậu… Các chất béo là những chất quan trọng trong
da động vật. Thông thường các chất béo chứa trong lớp bì và lớp bạc nhạc.
Protein: Bằng kính hiển vi điện tử, người ta đã quan sát thấy protein của da gồm
2 phần: Phần có cấu trúc xơ và phần khơng có cấu trúc xơ.
- Phần protein có cấu trúc xơ: Là thành phần cơ bản của da, trong đó gồm có
collagen, reticular và elastin.
- Phần protein khơng có cấu trúc xơ gồm albumin tan tốt trong nước và globumin
không tan trong nước và tan trong kiềm. Phần protein này nằm giữa khoảng trống của
collagen.
Hàm lượng của protit trong da tươi là 30 - 32%, hàm lượng collagen trong da sau
khi sấy khô là 80%. Khi tăng nhiệt độ, xơ collagen co lại. Nếu bị đun nóng, xơ
collagen trương nở rồi tan vào trong nước tạo hệ gelatin.
• Cấu tạo hóa học của collagen:
Collagen được hình thành từ các đơn vị thành phần là các axit amin. Tất cả các
axit amin đều có chứa các nhóm cacboxyl và amino, chúng chỉ khác nhau về cấu trúc
của mạch nhánh (R). Cấu trúc tổng quát của axit amin được mô tả trong hình 1.4 (a).

Với axit amin đơn giản nhất (glyxin) thì R là nguyên tử hydro hình 1.4 (b). Với các
axit amin khác thì cấu tạo nhánh có thể là các nhóm phân cực hoặc khơng phân cực
và có thể có các độ dài khác nhau [4].

(a)

(b)

Hình 1.4. Cấu trúc tổng quát của amino axit (a); glyxin (b)

Các mạch nhánh không phân cực của axit amin chỉ bao gồm C và H. Các mạnh
nhánh phân cực có chứa các nguyên tử O và N, chúng có thể chứa nhiều nhóm chức
khác nhau như: hydroxyl và cacboxyl, amino hoặc amit [4].
Collagen được cấu thành từ 20 axit amin khác nhau. Các axit amin này được liên
kết với nhau thông qua các mối liên kết peptit tạo thành các mạch có độ dài khoảng
300 nm. Tính chất của các collagen thay đổi phụ thuộc vào trình tự sắp xếp của các
phân tử axit amin dọc theo chiều dài mạch polypeptit [4].
Thông thường trong một phân tử collagen có chứa khoảng 1000 đơn vị axit amin
đơn giản. Trong số các axit amin hình thành nên collagen thì nhiều nhất là glyxin
chiếm 30%, sau đó là prolin (10%) và hydroxyprolin (10%). Collagen được coi là
loại protit duy nhất có chứa lượng lớn hydroxyprolin (12,83g trong 100g protit). Vì
vậy, việc xác định hàm lượng axit amin này đôi khi được sử dụng để xác định hàm
lượng collagen trong da nguyên liệu. Cấu tạo của các axit amin cơ bản hình thành
nên collagen được thể hiện trong (hình 1.5) [4].

7


Glyxin


Prolin

Hydroxyprolin

Hình 1.5. Cấu tạo của các amino axit cơ bản hình thành nên collagen [4].

Mối liên kết của các axit amin hình thành nên các cấu trúc chuỗi của collagen là
liên kết peptit [4].

Hình 1.6. Liên kết peptit giữa hai axit amin [4].

Nhiều phân khúc của mạch polypeptit trong phân tử collagen được cấu tạo từ việc
sắp xếp lặp đi lặp lại các đơn vị tripeptit đơn giản (Gly-X-Y-). Trong đó X thường là
prolin hoặc hydroxyprolin. Cấu trúc mạch vịng của prolin và hydroxyprolin đã tạo
cho mạch polypeptit có cấu tạo hình trơn ốc [4].
Mỗi phân tử collagen được hình thành bởi ba mạch polypeptit xoắn lại với nhau
tạo thành cấu trúc dạng lị xo ba lần (hình 1.7). Liên kết giữa các mạch polypeptit của
collagen là liên kết vanđecvan, liên kết hyđro và liên kết ion [4].
Ngoài collagen, trong da cịn có procollagen (một loại protein) tương tự như
collagen, cũng có cấu tạo dạng lị xo ba lần hoặc có cấu tạo mạng polypeptit song
song. Sợi retikulin tạo thành một màng lưới bao phủ trên bề mặt của collagen. Sợi
elastin đàn hồi có chiều dài và độ dày khác nhau, cũng tạo thành cấu trúc mạng lưới.
Chúng tập trung nhiều nhất ở phía mặt cật [4].
Xơ mịn

Phân tử

Dạng lị xo ba lần
Chuỗi Alpha
Mạch axit amin

(a)

(b)

Hình 1.7. Cấu trúc mạch polypeptit đơn (a); cấu trúc bậc ba của collagen (b) [4]

Sự định hình hình dạng khơng gian của các đại phân tử protit phần lớn được xác
8


định bởi sự tác động giữa và trong các phân tử. Trong số đó quan trọng nhất là các
liên kết hidro và disyunfit. Các liên kết hidro trong protit xuất hiện nhờ các nguyên
tử hidro giữa các nguyên tử nitơ và oxi của nhóm peptit [4, 171].
Dạng lị xo ba lần

Chu kỳ D

Chu kỳ D

Xơ mịn collagen

Sợi collagen

Bó sợi collagen

Mặt cắt ngang

Hình 1.8. (a) Cấu trúc phân cấp của xơ da. ( b-f ) ảnh FE-SEM cấu trúc xơ da [171].

Trong da, xơ mịn chứa khoảng 700 - 800 phân tử colagen, cịn đường kính của

nó khoảng 100 nm. Một phân tử colagen chứa 3 mạch peptit và mỗi mạch peptit chứa
1052 gốc axit amino (amino axit radicals). Các gốc amino axit xoắn với nhau theo
hình xoắn lị xo (triple helix), với độ dài khoảng 3 µm và đường kính xấp xỉ 1,4 nm.
Tiếp theo khoảng 200 -1000 xơ mịn (Fibrils) kết hợp lại thành các xơ thành phần
(elementery collagen) có đường kính 0,1 µm hay 100 nm. Khoảng 30 – 300 xơ thành
phần này liên kết lại thành các sợi collagen có đường kính khoảng 0,005 mm hay 500
nm. Các sợi collagen đan bện với nhau tạo nên lớp bì của da ngun liệu [1]. Đường
kính của các sợi collagen khá lớn (đến 500 nm) nên các hạt nano bạc có kích thước
nhỏ đến 100 nm có thể khuếch tán vào bên trong chúng.
• Các tính chất của collagen:
Các tính chất của collagen được xác định bởi cấu tạo dạng hố học và các đặc
điểm của các nhóm hoạt tính và các mối liên kết xuất hiện giữa chúng và cấu trúc
collagen. Trong cơ thể động vật, collagen ở dạng tự do, khi sấy khô tuyệt đối, chúng
chở nên rắn, giịn và là chất trắng khơng màu.
• Các tính chất vật lý của collagen:
Sự tác động của collagen với nước [1, 5]: Collagen là vật liệu hút ẩm, trương nở
có giới hạn, xốp – mao dẫn. Collagen bị làm ướt trong mơi trường trung tính có độ
biến dạng lớn và mềm mại cao. Sự làm ướt lớp bì khơ làm trương nở từ 200% ở trạng
thái cách điện đến 400 – 1000% vào trạng thái trương nở hoàn toàn tuỳ thuộc vào loại
axit hoặc kiềm, cũng như nồng độ của chúng. Khi trương nở các xơ vi mảnh collagen
co ngắn lại khoảng 15%, nó trở nên dày và trong suốt.
Sự thay đổi của collagen khi chịu tác động nhiệt (sự co collagen): Collagen ở
trạng thái ướt, khi bị gia nhiệt trong nước đến một nhiệt độ xác định bị biến dạng (co
và bẻ uốn cong). Quá trình này gọi là sự co da, cịn nhiệt độ mà với nó diễn ra quá
trình co gọi là nhiệt độ co (Tc). Nhiệt độ này xác định mức độ ổn định cấu trúc
collagen. Sự co da được xem như là hậu quả của việc phá đứt từng phần các mối liên
kết ngang trong collagen, nhờ vậy dễ dàng chuyển các phần bị kéo căng của các mạch
vào hình dạng co ngắn và dễ bẻ uốn hơn, có nghĩa là chúng có được trạng thái nhiệt
9



động học có lợi hơn [1].
Sự thay đổi của collagen khi chịu tác động của axit và kiềm: Trong collagen các
nhóm amin và cacboxin của các mạch nhánh phân cực, cũng như các nhóm cacboxin
và amin của các liên kết peptit tác động với axit và kiềm. Các cation, anion… của các
phân tử chất điện ly liên kết với các nhóm hoạt tính này. Các axit và kiềm tác động
với collagen theo các hướng sau [1].
1) Sự liên kết hoá học với các nhóm amin và cacboxin bởi các liên kết tự do, cũng
như bởi các liên kết tạo thành do làm đứt các liên kết giữa và nội phân tử khác nhau.
2) Làm đứt các liên kết điện hoá trị.
3) Làm đứt các liên kết hidro, như giữa các nhóm =CO và -NH-.
4) Phá vỡ các amin axit tạo thành amiac.
5) Phá vỡ các liên kết hoá trị ngang giữa và nội các phân tử, nhờ vậy mà có thể
xuất hiện trong các mạch nhánh một lượng nào đó các nhóm amin hoặc cacboxin tự
do hoặc cả hai nhóm này và nhóm –OH.
6) Phá vỡ các mối liên kết trong các mạch chính có tạo thành các nhóm cacboxin
và amin tự do.
Trong môi trường kiềm và axit diễn ra sự làm ướt tăng cường bổ xung protit của
con da, sự làm ướt này trong thực tế sản xuất da được gọi là trương nở. Mức độ trương
nở trong các q trình chuẩn bị có ảnh hưởng thực tế đến chất lượng thành phẩm.
Tác động của các dung dịch muối đến collagen: Trong dung dịch muối, collagen
chịu một loạt thay đổi. Các thay đổi này phụ thuộc chủ yếu vào bản chất của muối và
nồng độ dung dịch, cũng như nhiệt độ và thời gian tác động [1, 5].
Tóm lại: Nguyên liệu để sản xuất da thuộc là các bộ da của động vật, trong đó chủ
yếu là da bê, da bò, da cừu, da dê và da lợn... Chất lượng và các tính chất cơ lý của
da thuộc chịu ảnh hưởng trước hết bởi da nguyên liệu. Thành phần cấu trúc chính
của da ngun liệu được duy trì trên da thuộc là collagen. Collagen được cấu trúc từ
20 loại amino axit khác nhau, trong đó glyxin chiếm khoảng 30%, prolin (10%) và
hydroxyprolin (10%). Các amino axit liên kết với nhau bởi liên kết peptit. Các gốc
của các amino axit có thể chứa các nhóm chức như –OH, -NH2, -COOH và các nhóm

chức này có thể phản ứng với chất thuộc da cũng như với các hóa chất khác. Da
nguyên liệu bị trương nở mạnh trong môi trường nước, đặc biệt là trong môi trường
axit và kiềm. Kiềm và axit phản ứng với các nhóm chức của da thuộc và có tác động
đáng kể đến cấu trúc da thuộc. Da nguyên liệu bị co ở nhiệt độ khoảng 60 - 70°C.
Các đặc trưng này của da nguyên liệu cần được chú ý trong q trình thuộc và hồn
tất da.
1.1.1.3. Da thuộc để sản xuất sản phẩm da và yêu cầu đối với chúng
• Khái niệm da thuộc:
Da thuộc được làm từ da động vật, về cơ bản duy trì được cấu trúc xơ, nhưng các
tính chất vật lý, hóa lý và hoá học của các thành phần cấu trúc của nó bị thay đổi tuỳ
thuộc vào mục đích sử dụng da [1, 5].
Da sau khi thuộc, các thớ xơ và các xơ collagen có trong da nguyên liệu được
liên kết chặt chẽ với nhau hơn nhờ các cầu nối liên kết ngang của chất thuộc da, làm
cho cấu trúc da trở nên bền chắc, chịu được tác động phân hủy của vi sinh vật, tăng
10


độ bền cơ lý. Đây là đặc tính giúp da sau thuộc có thể bảo quản và sử dụng làm
nguyên liệu cho sản phẩm da. Sau khi thuộc, các tấm da có thể được xẻ thành nhiều
lớp với các độ dày khác nhau [1, 5].
1. Lớp cật
2. Lớp váng đanh

3. Lớp váng sát bạc nhạc
Hình 1.9. Mặt cắt đứng của da động vật sau thuộc [5].

Lớp da trên cùng của da thuộc có các vân đặc trưng cho từng loại động vật gọi
là mặt cật, lớp da này bền chắc hình 1.9 [1, 5].
• Các loại da thuộc:
Da thuộc được phân loại da theo loại nguyên liệu (da bê, da bò, da dê, da cừu, da

lơn,...), dạng thuộc (thuộc bằng chất thuộc crôm, thuộc tanin, thuộc tổng hợp),
phương pháp và đặc trưng hồn tất, mục đích sử dụng [1, 5].
• Các loại da thuộc theo dạng hoàn tất [1, 5]:
Da cật nguyên (Full Grain Leather): Da không bị mài mặt cật để loại bỏ các khuyết
điểm trên bề mặt da. Mặt cật được giữ nguyên nên các xơ da bền chắc, da có độ thơng
hơi tốt. Các sản phẩm da chất lượng tốt thường được làm từ da cật nguyên. Da cật
ngun thường có các dạng hồn tất anilin và bán anilin.
Da nhung mặt cật (Da Nubuck): Da bò đã được đánh (mài) bề mặt cật sử dụng trục
bọc giấy mài mịn để cho bề mặt mịn hơn, mượt, đẹp hơn. Da có bề mặt tự nhiên, độ
thơng khí, thơng hơi tốt. Cần sử dụng da nguyên liệu chất lượng cao do khơng giấu
được các khuyết tật.
Da cật ngun hồn thiện pigment (Pigmented Full Grain): Đây là loại da thuộc bền
chắc nhất. Nó thường được sử dụng cho bọc đệm, ghế và rất hay dùng cho đệm nghế
ô tô. Độ bền của da là nhờ có bề mặt cật được hồn thiện bằng lớp polime hồn tất có
chứa các hạt pigment mịn tạo màu. Bề mặt có màu sắc đồng đều, che dấu khuyết tật
tốt. Lớp phủ bề mặt cho phép nhà sản xuất có thể kiểm sốt tốt hơn các tính chất của
da thuộc như chống trầy xước, tăng tính kháng cháy...
Da cật lớp trên (Top-grain leather): Da cật lớp trên thường được sử dụng để làm
quần áo da cao cấp. Toàn bộ lớp lưới và một phần lớp cật được xẻ tách ra để tạo ra
lớp da mỏng, mềm mại hơn da cật nguyên. Lớp bề mặt được mài mịn và hoàn thiện
bằng lớp polime tạo cảm giác lạnh và kém thông hơi. Loại da này không đắt bằng da
cật nguyên, có khả năng kháng vết bẩn tốt hơn nếu như lớp phủ bề mặt không bị hư
hại.
Da cải tạo mặt cật (Corrected Grain Leather): Da có mặt cật nhân tạo. Da nguyên
liệu có nhiều khuyết tật được mài (đánh) mặt cật để loại bỏ khuyết tật. Mặt cật của da
được tráng phủ polime, tạo màu và tạo hoa văn.
Da nhung (Suede): Là da mềm (nappa), được hoàn thiện bằng cách đánh (mài mịn)
11