ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC

ĐỖ ĐÌNH NHẬT

NGHIÊN CỨU HỆ HẠT NANO CHẤT BÉO RẮN ĐỊNH
HƯỚNG ỨNG DỤNG GIỮ HƯƠNG LIỆU
Chun ngành: Cơng nghệ hóa học

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 06 năm 2014


ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

ĐỖ ĐÌNH NHẬT

NGHIÊN CỨU HỆ HẠT NANO CHẤT BÉO RẮN
ĐỊNH HƯỚNG ỨNG DỤNG GIỮ HƯƠNG LIỆU
Chuyên ngành: Công nghệ hóa học
Mã số : 605275

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2014


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA –ĐHQG -HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học : .....................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 1 : ...........................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Cán bộ chấm nhận xét 2 : ...........................................................................
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị và chữ ký)

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG Tp. HCM
ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. ..............................................................
2. ..............................................................
3. ..............................................................
4. ..............................................................
5. ..............................................................
Xác nhận của Chủ tịch Hội đồng đánh giá LV và Trưởng Khoa quản lý chuyên
ngành sau khi luận văn đã được sửa chữa (nếu có).
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

TRƯỞNG KHOA…………


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM

Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam


ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

----------------

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

---oOo---

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SỸ
Họ tên học viên: ĐỖ ĐÌNH NHẬT

MSHV: 12144400

Ngày, tháng, năm sinh: 28/08/1987

Nơi sinh: QUẢNG NGÃI

Chun ngành:

Mã số : 605275

Cơng nghệ hóa học

I- TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu hệ hạt nano chất béo rắn định hướng ứng dụng giữ
hương liệu.
II- NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
- Điều chế hạt nano chất béo rắn trắng (không bao hương liệu) với các
nguyên liệu thương mại trên thị trường.
- Thử nghiệm khả năng tạo hạt nano chất béo rắn có lưu giữ tinh dầu cam
và tinh dầu tràm trên quy trình và điều kiện tối ưu.

- Đánh giá độ ổn định và khả năng lưu giữ hương của các hệ chất béo rắn
nói trên.
- Thử nghiệm và đánh giá khả năng lưu hương trên một số loại vải thông
dụng.
III- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/01/2014
IV- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/06/2014
V- CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: PGS.TS. LÊ THỊ HỒNG NHAN

Tp.HCM, Ngày…………tháng ………năm 2014
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO
(Họ tên và chữ ký)

TRƯỞNG KHOA….………
(Họ tên và chữ ký)


i

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc tới PGS.TS
Lê Thị Hồng Nhan. Trong suốt quá trình thực hiện luận văn, cơ đã tận tình quan tâm,
hướng dẫn, giúp đỡ tơi vượt qua những khó khăn, truyền đạt cho tơi những kiến thức
vơ cùng q báu để tơi có thể hồn thành luận văn này. Xin chúc cơ ln dồi dào sức
khỏe để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp là truyền đạt kiến thức cho các thế hệ mai
sau.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô của khoa Kỹ thuật Hóa học, trường Đại
học Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh đã tận tình giảng dạy, giúp đỡ tơi trong suốt q trình

học tập và nghiên cứu, cảm ơn các anh chị, các bạn trong phịng thí nghiệm nghiên
cứu cấu trúc vật liệu đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi để tơi có thể hồn thành luận
văn này.
Xin chân thành cảm ơn Viện nghiên cứu Công nghệ Sinh học và Môi trường- Đại
học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tơi trong q
trình thực hiện các thí nghiện tại Viện nghiên cứu.
Cảm ơn em Cao Thị Kiều Oanh (sinh viên Đại học Bách Khoa) và em Trần Mỹ
Yến (sinh viên Đại học Tôn Đức Thắng) là những người đồng hành cùng tôi thực hiện
các nghiên cứu, hỗ trợ tôi rất nhiều trong suốt quá trình thực hiện luận văn.
Cuối cùng, con xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới mẹ, người đã luôn động
viên, ủng hộ tinh thần con trong suốt quá trình thực hiện luận văn cũng như trong cuộc
sống.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 06 năm 2014
Đỗ Đình Nhật


ii

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Trong đề tài này, hệ nano chất béo rắn bao giữ hương liệu đã được điều chế
thành công bằng cách sử dụng chất béo rắn Emulgade SE-PFTM (3%) và chất nhũ hóa
Tween 80 (2%) nhằm đưa ra nguồn nguyên liệu mới ứng dụng trong nước xả vải.
Bằng cách sử dụng phương pháp đồng hóa tốc độ cao, tinh dầu cam và tràm đã được
bao giữ trong hệ nano chất béo rắn với hiệu quả bao giữ lần lượt là 40 và 50% cùng
với kích thước hạt tương ứng là 80 và 81nm. Sau khi tồn trữ ở nhiệt độ phịng sau 28
ngày thì kích thước hạt mẫu trắng tăng lên đến 383 nm, trong khi đó mẫu Cam- LN và
Tràm- LN ch nằm trong khoảng 160-170 nm. Mẫu Cam- LN và Tràm-SLN đã được
thử nghiệm trên các loại vải thương mại là polyester, cotton và kate. Bằng phương
pháp đánh giá cảm quan cho thấy vải polyester thể hiện khả năng lưu hương cao nhất
là 19 và 165 phút tương ứng đối với hệ Cam-SLN và hệ Tràm-SLN. Kết quả kiểm tra

sơ bộ bằng phương pháp PME-GCM cũng đã chứng minh được việc bao giữ hương
liệu trong hạt nano chất béo rắn đã kéo dài được thời gian bay hơi của hương liệu.


iii

ABSTRACT
In this thesis, fragrance-loaded solid lipid nanoparticles were successfully
prepared from solid lipid Emulgade SE-PFTM (3%) and emulsifier Tween 80 (2%) as
the new materials for applications on fabric softener products. By using the high speed
homogenizer, the orange and cajeput essentical oils were traped into solid lipid
nanoparticles with encapsulation efficiency (EE%) of 40 and 50%, diameter of 80 and
81nm, respectively. After stored at room temperature for 28 days, the Blank-SLN
particle size increased to 383 nm, while the size of Orange-SLN and Cajeput-SLN
were only in the range of 160-170 nm. The softeners containing Orange-SLNs and
Cajeput -SLNs were applied on polyester, cotton and kate fabrics. By using the
sensory evaluation, the prolonged-release of Orange-SLNs and Cajeput –SLNs on
polyester fabrics reached the highest values, 195 and 165 minutes, respectively.
Results of a preliminary evaluation by means of SPME-GCMS also demonstrated the
fragrance-loaded solid lipid nanoparticles could extend release time of fragrances.


iv

LỜI CAM ĐOAN
CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH
TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP. HỒ CHÍ MINH

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi và nhóm nghiên cứu,
được sự hướng dẫn khoa học của PG . T LÊ THỊ HỒNG NHAN. 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. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích,
nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có ghi rõ trong
phần tài liệu tham khảo.
Ngồi ra, trong luận văn cịn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số
liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích nguồn
gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm
về nội dung luận văn của mình. Trường đại học Bách Khoa Thành Phố Hồ Chí Minh
khơng liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tơi gây ra trong q trình
thực hiện (nếu có).
TP. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 06 năm 2014
Tác giả
Đỗ Đình Nhật


v

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ........................................................................................... ii
ABSTRACT ............................................................................................................. iii
LỜI CAM ĐOAN .................................................................................................... iv
MỤC LỤC ................................................................................................................. v
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................. ix
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................ xi
DANH MỤC PHỤ LỤC ......................................................................................... xii
LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ xiii
Chương 1: TỔNG QUAN ........................................................................................ 1
1.1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ NANO ...................................................... 1

1.2. HỆ HẠT NANO CHẤT BÉO RẮN ................................................................ 2
1.2.1. Giới thiệu .......................................................................................................2
1.2.2. Thành phần và phân loại................................................................................3
1.2.3. Phương pháp tạo hệ hạt nano chất béo rắn ....................................................6
1.2.4. Độ bền của hệ hạt nano chất béo rắn ............................................................. 8
1.3

NG

NG HỆ HẠT NANO CHẤT B O RẮN TRONG BAO GI

HƯ NG

LIỆ ....................................................................................................................... 8
1.3.1 Nguyên lý cơ bản của quá trình phát hương ..................................................8
1.3.2 Một số dạng ứng dụng cơ bản ........................................................................9
1.4 MỘT SỐ CƠNG TRÌNH NGHIÊN C U ..................................................... 11
Chương 2. THỰC NGHIỆM ................................................................................. 14
2.1. M C TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ............................................................................ 14


vi

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN C U ......................................................................... 14
2.3. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ .......................................................................... 14
2.3.1. Hóa chất .......................................................................................................14
2.3.2. Thiết bị.........................................................................................................14
2.4. PHƯ NG PHÁP NGHIÊN C U ................................................................. 15
2.4.1 Xác định một số thông số cơ bản của tinh dầu .............................................15
2.4.2 Xác định kích thước hạt bằng phương pháp L


(Laser iffraction

Spectrometry) ........................................................................................................18
2.4.3 Xác định cấu trúc hạt thông qua TEM (Transmission Electron Microscopy)
............................................................................................................................... 18
2.4.4 Thử nghiệm tính hiệu quả giữ tinh dầu .......................................................18
2.4.5 Khảo sát độ sa lắng của hệ ...........................................................................19
2.4.6 Đánh giá khả năng lưu hương trên vải của hệ nano chất béo rắn bằng kỹ
thuật SPME-GCMS ............................................................................................... 19
2.5. TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN .......................................................................... 21
2. .1 Đánh giá tính chất nguyên liệu .....................................................................21
2.5.2 Hệ nano béo rắn bao giữ hương cam ........................................................... 22
2.5.3 Hệ nano béo rắn bao giữ hương tràm .......................................................... 27
2. .4 Đánh giá và so sánh ......................................................................................27
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ................................................................ 28
3.1 TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU ....................................................................... 28
3.1.1 Tinh dầu ........................................................................................................28
3.1.2 Vải ................................................................................................................28
3.2 HỆ NANO CHẤT BÉO RẮN GI

HƯ NG CAM ...................................... 31

3.2.1 Điều chế ........................................................................................................31


vii

3.2.2 Độ bền của hệ béo rắn giữ hương.................................................................33
3.3 HỆ NANO CHẤT BÉO RẮN GI


HƯ NG TRÀM ................................... 44

3.3.1 Điều chế ........................................................................................................44
3.3.2 Độ bền của hệ béo rắn giữ hương.................................................................46
3.4 ĐÁNH GIÁ VÀ O ÁNH ............................................................................ 53
Chương 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 58
4.1 KẾT LUẬN .................................................................................................... 58
4.2 KIẾN NGHỊ .................................................................................................... 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 62
PHỤ LỤC ................................................................................................................ 65


viii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
SLN

Hạt: nano chất béo rắn

Cam-SLN

Hạt: nano chất béo rắn lưu giữ hương cam

Tràm-SLN

Hạt: nano chất béo rắn lưu giữ hương tràm

CHĐBM


Chất
: hoạt động bề mặt

Nhũ O/W

Nhũ
: dầu trong nước

Tinh dầu-SLN

Hạt: nano chất béo rắn có lưu giữ tinh dầu

Blank-SLN

Hệ: nano chất béo rắn không chứa tinh dầu

Emulgade SE-PFTM

Hỗn
: hợp glyceryl stearate, ceteareth-20, ceteareth-12,
cetearyl alcohol, cetyl palmitate

Đối chứng Cam

Mẫu có chứa tinh dầu cam tương đương với lượng tinh
dầu có trong mẫu Cam-SLN sau q trình điều chế.

Đối chứng Tràm

Mẫu có chứa tinh dầu tràm tương đương với lượng tinh

dầu có trong mẫu Tràm- LN sau q trình điều chế.

SPME
GCMS
GMS

Vi chiết suất mẫu rắn
ắc ký khí ghép khối phổ
Glycerol monostearate


ix

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Ba kiểu phân bố dược chất trong tiểu phân nano lipid ...................................4
Hình 1.2: Cấu tạo và thành phần của hệ hạt nano chất béo rắn [5] ................................ 4
Hình 1.3: Cơ chế bay hơi của nước hoa từ eau de toilette, lần lượt từ dung dịch etanol,
dầu lỏng, và hệ chất béo rắn (từ trái sang phải) [15]. ......................................................9
Hình 1.4: Sợi vải trước khi giặt (a) và sau khi giặt tẩy nhiều lần (b). .......................... 11
Hình 2.1: Thiết bị đồng hóa SY ....................................................................................15
Hình 2.2: Máy xác định góc quay phân cực POLAX-2L .............................................16
Hình 2.3: Bể điều nhiệt cho nhớt kế .............................................................................17
Hình 2.4: Dụng cụ thực hiện kỹ thuật vi chiết pha rắn [27] .........................................20
Hình 2.5: Các loại vải: Cotton, Polyester và Kate ........................................................21
Hình 2.6: Quy trình điều chế hạt béo rắn mang hương ................................................22
Hình 3.1: Các loại vải sử dụng trong nghiên cứu. ........................................................29
Hình 3.2: Sự phân bố kích thước hạt của mẫu Blank-SLN và Cam-SLN ....................31
Hình 3.3: Ảnh chụp TEM của mẫu Blank – SLN ........................................................32
Hình 3.4: Ảnh chụp TEM của mẫu Cam– SLN ........................................................... 32
Hình 3.5: Biểu đồ so sánh khả năng lưu hương của mẫu Cam-SLN ........................... 34

Hình 3.6: Khảo sát độ sa lắng của hệ Cam-SLN theo thời gian. ..................................34
Hình 3.7: Biểu đồ kích thước của hạt theo thời gian (nhiệt độ thường) .......................35
Hình 3.8: Biểu đồ khảo sát kích thước của hạt theo thời gian (nhiệt độ 45oC) ...........36
Hình 3.9: Biểu đồ cảm quan hương trên vải và giá thành của các hỗn hợp hương
Cam- LN/ Đối chứng Cam theo các tỷ lệ khác nhau. ..................................................37
Hình 3.10: Biểu đồ cảm quan trên vải với các tỷ lệ hương khác nhau .........................39
Hình 3.11: Biểu đồ sự phân bố kích thước hạt giữa Blank-SLN và Tràm-SLN ..........44
Hình 3.12: Ảnh chụp TEM của mẫu Tràm-SLN .......................................................... 45
Hình 3.13: Biểu đồ so sánh khả năng lưu hương giữa mẫu Tràm-SLN .......................46
Hình 3.14: Độ sa lắng theo thời gian của hệ hạt nano chất béo rắn bao giữ ................47
Hình 3.15: Biểu đồ khảo sát kích thước của hạt theo thời gian (nhiệt độ thường) ......48
Hình 3.16: Biểu đồ khảo sát kích thước của hạt theo thời gian (nhiệt độ 45ᵒC) ..........49


x

Hình 3.17: Biểu đồ cảm quan hương trên các loại vải và giá thành của các hỗn hợp
hương Tràm- LN / Đối chứng Tràm theo các tỷ lệ khác nhau. ....................................50
Hình 3.18: Biểu đồ cảm quan hương trên vải của hệ kết hợp mẫu Tràm- LN và đối
chứng theo các t lệ khác nhau (nền béo rắn 2% Emulgade SE-PFTM ,1% GMS) ........52
Hình 3.19: Mẫu nano chất béo rắn sau điều chế........................................................... 53


xi

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Các phương pháp phổ biến tạo hệ hạt nano chất béo rắn ............................... 7
Bảng 2.1: Thành phần của các mẫu SLN sử dụng chất béo rắn và chất HĐBM ..........23
Bảng 2.2: Thành phần của hỗn hợp hương ...................................................................25
Bảng 2.3: Thành phần nguyên liệu tạo mẫu ................................................................ 25

Bảng 3.1: Một số thông số đặc trưng của tinh dầu cam và tinh dầu tràm ....................28
Bảng 3.2: Đặc tính của từng loại vải ............................................................................29
Bảng 3.3: Sự phân bố kích thước hạt thông qua LDS ..................................................31
Bảng 3.4: Kết quả cảm quan hương trên vải và giá thành của các hỗn hợp hương
Cam- LN/Đối chứng Cam theo các tỷ lệ khác nhau. ...................................................37
Bảng 3.5: Kết quả cảm quan hương trên vải của các hỗn hợp hương Cam-SLN (có
tearate) / Đối chứng Cam theo các tỷ lệ khác nhau. ....................................................39
Bảng 3.6: Kết quả đo PME-GCMS của mẫu vải tẩm hương liệu bao bọc trong chất
béo rắn và dạng tự do (mẫu đối chứng) .........................................................................41
Bảng 3.7: Kết quả đo L S ............................................................................................ 44
Bảng 3.8: Kết quả cảm quan hương trên các loại vải và giá thành của các hỗn hợp
hương Tràm- LN/Đối chứng Tràm theo các tỷ lệ khác nhau. ......................................50
Bảng 3.9: Kết quả cảm quan hương trên vải của các hỗn hợp hương Tràm-SLN (có
tearate) / Đối chứng Tràm theo các tỷ lệ khác nhau....................................................52
Bảng 3.10: Bảng tổng kết và so sánh các ch tiêu khảo sát. .........................................54
Bảng 3.11: Bảng tổng kết và so sánh các ch tiêu khảo sát ( Có Stearate) ...................56


xii

DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ Lục 1: Nguyên liệu................................................................................................ 65
Phụ Lục 2: Kết quả LDS về sự thay đổi sự phân bố kích thước hạt theo thời gian của
mẫu Blank-SLN .............................................................................................................69
Phụ Lục 3: Kết quả LDS về sự thay đổi sự phân bố kích thước hạt theo thời gian của
mẫu Cam-SLN ...............................................................................................................71
Phụ Lục 4: Kết quả LDS về sự thay đổi sự phân bố kích thước hạt theo thời gian của
mẫu Tràm-SLN ..............................................................................................................73
Phụ Lục 5: Kết quả LDS của mẫu Stearate-Cam .........................................................75
Phụ Lục 6: Kết quả LDS của mẫu Stearate-Tràm ........................................................75

Phụ Lục 7: Kết quả đo GC mẫu tinh dầu cam ............................................................. 76
Phụ Lục 8: Kết quả đo PME-GCMS mẫu vải đối chứng lúc t = 0h .......................... 77
Phụ Lục 9: Kết quả đo PME-GCMS mẫu vải đối chứng lúc t = 3h .......................... 78
Phụ Lục 10: Kết quả đo PME-GCMS mẫu vải có hệ nano chất béo rắn lúc t = 3h .79
Phụ Lục 11: Kết quả đo PME-GCMS mẫu vải có hệ nano chất béo rắn lúc t = 6h .80
Phụ Lục 12: Kết quả đo PME-GCMS mẫu vải đối chứng lúc t =6h .........................81
Phụ Lục 13: Sự thay đổi kích thước hạt theo thời gian của mẫu Blank-SLN ..............82
Phụ Lục 14: Sự thay đổi kích thước hạt theo thời gian của mẫu Cam-SLN ................82
Phụ Lục 15: Sự thay đổi kích thước hạt theo thời gian của mẫu Tràm-SLN...............83
Phụ Lục 16: Kết quả chưng cất lôi cuốn hơi nước của mẫu Cam- LN và đối chứng .83
Phụ Lục 17: Hiệu quả giữ hương của hệ Cam-SLN và mẫu đối chứng ......................83
Phụ Lục 18: Kết quả chưng cất lôi cuốn hơi nước của mẫu Tràm-SLN......................84
Phụ Lục 19: Hiệu quả giữ hương của hệ Tràm-SLN và mẫu đối chứng .....................84
Phụ Lục 20: Độ sa lắng của mẫu Blank-SLN. ............................................................. 84
Phụ Lục 21: Độ sa lắng của mẫu Cam-SLN ................................................................ 85
Phụ Lục 22: Độ sa lắng của mẫu Tràm-SLN ............................................................... 85
Phụ Lục 23: Chi phí để tạo ra 1 kg Cam- LN và 1 kg Đối chứng Cam. .....................85
Phụ Lục 24: Chi phí để tạo ra 1 kg hỗn hợp hương Cam- LN và Đối chứng Cam ....86
Phụ Lục 25: Chi phí để tạo ra 1 kg Tràm- LN và 1 kg Đối chứng Tràm. ..................86
Phụ Lục 26: Chi phí tạo 1 kg hỗn hợp hương Tràm- LN và Đối chứng Tràm. ..........86


xiii

LỜI MỞ ĐẦU
Các loại hương liệu mà thành phần chính là các tinh dầu hương là các hợp chất có
mùi hương đặc trưng. Chúng được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực từ y học dân gian,
mỹ phẩm, dược phẩm cho đến các sản phẩm chăm sóc cá nhân vơ cùng phong phú.
Nhân tố tạo ra hương thơm cho các sản phẩm là tinh dầu, nhưng tinh dầu không ch dễ
bay hơi mà cịn khơng ổn định, dễ bị biến đổi thành dạng khác. Tính chất dễ bay hơi

của tinh dầu làm cho thời gian lưu hương ngắn, còn sự khơng ổn định của tinh dầu có
thể gây ra những thay đổi về đặc tính cảm quan của tinh dầu, trong một số trường hợp
chúng có thể tạo ra những tác nhân gây dị ứng.
Đối với các sản phẩm chăm sóc cá nhân như nước hoa, nước xả vải… Cùng với
chất lượng cuộc sống ngày càng tăng thì nhu cầu của người tiêu dùng địi hỏi các sản
phẩm chăm sóc cá nhân phải có những đặc tính nổi trội và tiện dụng hơn. Một trong
những yêu cầu quan trọng cho các sản phẩm là việc lưu giữ hương thơm bền, kéo dài
thời gian sử dụng.
Để kéo dài thời gian lưu hương cần phải kiểm soát được tốc độ bay hơi của tinh
dầu. Một trong những phương pháp hiệu quả để kiểm soát tốc độ bay hơi của tinh dầu
và giữ hương được ổn định đã được một số nhà khoa học nghiên cứu là phân tán tinh
dầu vào trong các hạt nano chất béo rắn và dùng chất hoạt động bề mặt để ổn định hệ
này. Do có nhiều ưu điểm vượt trội và các đặc tính nổi bật của hệ hạt nano chất béo
rắn nên việc giữ hương trong hạt nano chất béo rắn giúp ổn định và kiểm sốt tốt hơn
các đặc tính của hương.
o đó việc nghiên cứu hệ nano chất béo rắn ứng dụng trong việc giữ hương liệu
là rất tiềm năng để có thể đưa ra được những sản phẩm hương liệu có tính ổn định và
độ bền cao.
Từ các lý do nêu trên mục tiêu đề tài của tơi là nghiên cứu q trình tạo hạt nano
chất béo rắn có khả năng lưu giữ và kéo dài thời gian phóng thích hương liệu nhằm
định hướng trong các sản phẩm mỹ phẩm và chăm sóc cá nhân. Trong phạm vi nghiên
cứu, định hướng nghiên cứu khả năng sử dụng trong sản phẩm nước xả vải.


1

Chương 1: TỔNG QUAN
Trong chương này sẽ giới thiệu tổng quan về công nghệ nano, hệ hạt nano chất
béo rắn, các ứng dụng của hệ nano chất béo cùng với một số các cơng trình nghiên
cứu liên quan đến hệ nano chất béo rắn.

1.1. TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ NANO
Cơng nghệ nano là một lĩnh vực công nghệ mới, hiện đại và liên ngành. Công
nghệ nano hiểu một cách tổng quát là công nghệ nhằm tạo ra các vật liệu, linh kiện
và hệ thống có các tính chất mới, nổi trội nhờ vào kích thước nanomet, đồng thời
điều khiển được các tính chất và chức năng của chúng ở kích thước nano [1,3,5].
Nhân tố trung tâm của công nghệ nano là kích thước.
Khi kích thước giảm tới mức nanomet thì các hiệu ứng lượng tử xuất hiện, nhờ
vậy có thể thay đổi các đặc trưng của vật liệu như màu sắc, nhiệt độ nóng chảy, các
tính chất nhiệt, từ, điện, quang mà khơng cần thay đổi thành phần hóa học. Điều đó
dẫn tới xuất hiện các tính chất mới, các sản phẩm mới khơng hề có trước đây. Khi
kích thước giảm, tỷ số giữa bề mặt và thể tích tăng mạnh, hiệu ứng bề mặt chiếm ưu
thế là điều kiện lý tưởng cho các vật liệu tổ hợp nano (nanocomposite), các tương
tác hóa học, xúc tác, các vật liệu dự trữ năng lượng, các thuốc chữa bệnh… thể hiện
tính chất đặc thù hoặc tăng khả năng hoạt động. Đồng thời khi hiệu suất làm việc
của các vật liệu cao lên thì lượng vật liệu sử dụng sẽ nhỏ hơn và lượng chất thải ít
đi. Vì vậy cơng nghệ nano cũng là công nghệ thân thiện với môi trường.
Các dạng hạt nano có chứa hoạt chất, mỗi loại có những đặc trưng riêng, phạm
vi ứng dụng khác nhau: nano tinh thể (nanocrystal), hệ vi nhũ (nanoemulsion),
nanocapsule, hạt nanopolymer (nanosphere) và liposome…[3-5]
Tóm lại vật liệu nano với kích thước nano có các tính chất riêng, khác hẳn với
tính chất của từng nguyên tử riêng biệt và đồng thời cũng khác so với vật liệu khối.
Cơng nghệ nano hình thành trong q trình tích lũy các thành tựu khoa học cơng


2

nghệ. Chính tính hiện đại với các tính chất mới và tính đa ngành làm cho cơng nghệ
nano được coi là một bước ngoặc trong sự phát triển khoa học và cơng nghệ của thế
kỷ 21.
 Các tính chất của vật liệu nano

Với kích thước vi hạt, vật liệu nano sẽ ảnh hưởng đến tính chất của chính vật
liệu cũng như hệ chứa hạt nano. Những tính chất đặc trưng của vật liệu nano [6]:
 iện tích bề mặt lớn: làm tăng số lượng các phân tử nằm trên bề mặt các hạt.
 ễ phân phân tán hạt trong chất lỏng hơn vì chuyển động nhiệt của hạt lớn
hơn chuyển động dưới tác dụng của lực trọng trường nên các hạt sẽ khó chuyển
động xuống dưới đáy bình chứa và khó kết tụ.
 Khắc phục nhược điểm về độ tan của vật liệu.
Có một vài tính chất quang học và đặc tính riêng khác so với vật liệu có kích
thước lớn hơn.
Tóm lại, với khả năng chứa thuốc, dẫn truyền thuốc trị liệu và phát quang tạo
ảnh trong mô tế bào sinh vật, vật liệu nano đã mở ra một cơ hội lớn cho những ứng
dụng mới hay cải thiện những ứng dụng hiện có trong y học, chăm sóc sức khoẻ và
phục vụ cho cuộc sống của con người.
1.2. HỆ HẠT NANO CHẤT BÉO RẮN
1.2.1. Giới thiệu
Hệ nano chất béo rắn (solid lipid nanopartcles-SLN) được giới thiệu từ những
năm 1990 là một hệ phân tán có kích thước 0-1000nm, có nhiều ưu điểm có thể
khắc phục được hạn chế của các hệ nano khác trong hệ keo truyền thống như có khả
năng vận chuyển hiệu quả các hoạt chất và thâm nhập dễ dàng vào màng tế bào vì
kích thước vi hạt nanomet [2,25], các hoạt chất kỵ nước hoặc ít tan trong nước có
thể được phối trộn dễ dàng vào hệ nano chất béo rắn, qui trình tổng hợp tương đối
dễ thực hiện, chẳng những yêu cầu chi phí thấp mà cịn khơng sử dụng dung mơi
hữu cơ độc hại, lại có thể tiến hành sản xuất ở quy mô công nghiệp.


3

Hạt nano chất béo rắn ( LN) được sản xuất bằng cách thay thế chất béo dạng
lỏng của một hệ nhũ bằng chất béo dạng rắn hoặc hỗn hợp nhiều chất béo rắn. Hạt
nano chất béo rắn với hàm lượng 0,1% đến 30% (phần trăm khối lượng) lipid rắn (

pha phân tán) và được ổn định với 0, % đến 5% (phần trăm khối lượng) chất hoạt
động bề mặt nếu cần thiết [2]. Hệ nano chất béo rắn đã được sản xuất thành cơng
với đường kính siêu nhỏ, trong khoảng từ 40 nm đến 1000 nm.
Trong hệ nano chất béo rắn, pha dầu là chất béo ở dạng rắn thay thế chất béo
dạng lỏng, đó là điểm khác biệt so với các hệ nano khác [4]. Hệ SLN này có khả
năng tương thích sinh học tốt khi vào cơ thể, ít độc hại, độ bền, độ ổn định cao. Đặc
biệt, hệ hạt nano chất béo rắn là một hệ dẫn truyền tốt đối với các hoạt chất có tính
chất kỵ nước và khó hấp thu vào cơ thể. Tuy nhiên, hệ LN cũng có những hạn chế
nhất định như sự dẫn truyền được những hoạt chất bị hạn chế bởi tính hịa tan trong
chất béo rắn. Mặt khác, các hạt lipid dễ bị sa lắng, kết tụ dẫn đến sự rị rĩ thuốc
trong q trình bảo quản hệ. Một khuyết điểm nữa của hệ là nồng độ hạt trong pha
phân tán thấp, ch từ 1% đến 30% [4]. Hệ tiểu phân nano lipid thế hệ hai NLC
(nanostructured lipid carriers) [11,15] đã được phát triển để khắc phục những hạn
chế trên của LN trong một số nghiên cứu, nhằm tăng hiệu suất nạp thuốc trong các
hệ dẫn truyền thuốc.
1.2.2. Thành phần và phân loại
Phân loại:
Hệ hạt nano chất béo rắn được chia thành 3 dạng chính [11]:
Dạng ma trận : Hoạt chất được phân tán đều trong nền chất béo rắn
Dạng vỏ :

Hoạt chất bao bọc bên ngoài lõi chất béo rắn

Dạng lõi :

Hoạt chất được bao bọc bên trong bởi lõi chất béo rắn


4


(a) dạng matrix

(b) dạng vỏ

(c) dạng lõi

Hình 1.1: Ba kiểu phân bố dược chất trong tiểu phân nano lipid
Trong ba dạng trên thì dạng ma trận là dạng phổ biến và dễ tạo nhất bằng
những phương pháp đồng hóa thơng dụng.

o đó, đề tài sẽ tập trung nghiên cứu

chế tạo hệ hạt nano chất béo rắn có dạng ma trận.
Thành phần hệ:
Hệ hạt nano chất béo rắn gồm các thành phần [7]:
-

Lipid rắn có thể hịa tan các phân tử ái dầu hoặc ái nước

-

Hoạt chất

-

Các chất hoạt động bề mặt (chất nhũ hố).

-

Nước


Hình 1.2: Cấu tạo và thành phần của hệ hạt nano chất béo rắn [5]


5

 Hoạt chất
Có rất nhiều hoạt chất khác nhau có thể được đưa vào LN như doxorubicin,
diazepam, paclitaxel, prednisolon, acyclovir, các loại hương liệu… Điểm then chốt
trong việc lựa chọn hoạt chất đưa vào LN là khả năng nạp dược chất vào lipid,
được đánh giá qua một số yếu tố, ví dụ như :
-

Độ tan của dược chất trong lipid chảy lỏng.

-

Khả năng trộn lẫn của hoạt chất và lipid ở thể lỏng.

-

Cấu trúc vật lý và hoá học của hệ lipid-hoạt chất.

-

Trạng thái đa hình của lipid.

 Lipid
Các chất béo rắn thường có điểm nóng chảy cao hơn nhiệt độ cơ thể (370C),
thường dùng gồm: triglycerides, acylglycerols, acid béo (acid stearic, acid palmitic,

steroids (cholesterol), sáp (cetyl palmitate), cetyl alcohol, glycerol monostearate
(GM )… ự lựa chọn chất béo rắn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: độ bền của hệ,
nhiệt độ nóng chảy…Loại lipid sử dụng ảnh hưởng nhiều đến các thơng số của tiểu
phân nano lipid như: Kích thước hạt, tốc độ kết tinh lipid, trạng thái kết tinh, hình
dạng tinh thể lipid.
 Chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt ( HĐBM) có thể sử dụng đơn độc hoặc phối hợp với
nhau được sử dụng nhằm tạo sự ổn định và đồng nhất cho hệ, ngăn cản sự keo tụ,
kết dính của các chất trong hệ, gồm: phospholipids ( soy lecithin, phosphatidylcholine…),
Poloxamer 188, Polysorbate, Sodium taurocholate [10]…Chất hoạt động bề mặt ảnh
hưởng đầy đủ đến đặc trưng của hệ trong các bước nhũ hóa. Bên cạnh đó, các chất
trợ nhũ hóa được thêm vào hệ để làm tăng độ ổn định cho hệ. Nồng độ chất hoạt
động bề mặt ảnh hưởng rất lớn đến tính chất của hệ tiểu phân nano lipid như: kích
thước hạt, hiệu suất nạp hoạt chất và khả năng giải phóng dược chất. Nồng độ chất
diện hoạt sử dụng tốt nhất là từ 0, đến %.


6

1.2.3. Phương pháp tạo hệ hạt nano chất béo rắn
Hầu hết các nghiên cứu để tạo hệ nano chất béo rắn đều gồm 2 giai đoạn [7]:
Giai đoạn 1: tạo hệ nhũ thô dầu trong nước dạng vi nhũ
Giai đoạn 2: Sự hóa rắn của pha phân tán.
Trong q trình tạo hệ thì quan trọng nhất là giai đoạn đồng hóa. Có hai kỹ
thuật chính để tạo hệ nano chất béo rắn là đồng hóa nóng (hot homogenization) và
đồng hóa lạnh (cold homogenization).
Hiện nay có rất nhiều phương pháp đồng hóa khác nhau, sau đây là bản tóm
tắt một số phương pháp dễ thực hiện và được sử dụng phổ biến trong tạo hệ hạt
nano chất béo rắn [7-9, 12]:



7

Bảng 1.1: Các phương pháp phổ biến tạo hệ hạt nano chất béo rắn
Phương pháp

Ưu điểm
- Kỹ thuật đơn giản.

Phương pháp đồng hóa

- u cầu chi phí thấp.

tốc độ cao

- Phù hợp với quy mơ
phịng thí nghiệm.

Hạn chế
- Tiêu hao điện năng lớn.
-Ảnh hưởng hoạt chất
sinh học.
- Biến tính khơng mong
muốn.
- Kích thước hạt khơng

Phương pháp đồng hóa
bằng sóng siêu âm

đều.

- Giảm được ứng suất cắt.

- Tiêu hao năng lượng
lớn.
- Dễ bị nhiễm kim loại.

Phương pháp phun sấy

Phương pháp
Microfluidizer

Phương pháp đồng hóa
áp suất cao

- Phân bố kích thước đồng - Khơng khí để sấy nóng,
đều.

nitơ.

- Kích thước hạt đồng

- Nồng độ hạt nano thấp.

nhất cực nhỏ.

- Nhiều nhân cơng có

- Năng lượng đầu vào

trình độ chun mơn sâu.


thấp.

- Sản phẩm dễ bị hỏng.

- Độ ổn định cao.

- Chi phí năng lượng cao.

- Điều chế thuốc có độ

- Thiết bị đắt tiền.

hồ tan kém.

- Ảnh hưởng hoạt chất

- Khơng gây ăn mịn vật

sinh học.

liệu.

- Biến tính khơng mong

- Dễ tạo hạt kích thước

muốn.

nhỏ.



8

1.2.4. Độ bền của hệ hạt nano chất béo rắn
Độ bền và ổn định của hệ hạt nano chất béo rắn được đánh giá dựa trên hai
yếu tố là kích thước hạt phân bố và trạng thái kết tụ của hệ hạt nano chất béo rắn,
hay dựa trên kích thước và hình thái hạt [4].
Mặc dù tính ổn định là khó đạt được nhưng theo các nghiên cứu hệ nano chất
béo rắn khi phân tán có thể đạt độ bền hơn một năm. o đó, để cải thiện sự ổn định
của hệ, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành và chứng minh được rằng dùng kĩ thuật
làm khô lạnh hay phun xịt khơ sẽ làm tăng tính ổn định của hệ [13,14]. Vấn đề độ
bền và tính ổn định của hệ nano chất béo rắn đã và đang tiếp tục được nghiên cứu
để ngày càng hoàn thiện, cho hiệu quả cao.

1.3

NG DỤNG HỆ HẠT NANO CHẤT BÉO RẮN TRONG BAO GI

HƯƠNG LIỆU
1.3.1 Ngu n l cơ bản của quá trình phát hương
Một phương pháp để kéo dài thời gian phát hương của nước hoa là kết hợp
hương vào pha dầu và nhũ tương. Trong quá trình bay hơi của nước hoa sau khi pha
nước bay hơi, các giọt dầu có chứa nước hoa vẫn còn trên da. Các phân tử nước hoa
cần phải khuếch tán qua pha dầu trước khi bay hơi vào khơng khí.Khác với ethanol
rất dễ bay hơi, dầu có áp suất hơi rất thấp (khoảng 0 kPa ở 20ºC).

o đó, các giọt

dầu vẫn cịn nằm lại trên da làm cho sự bay hơi của nước hoa bị cản trở. Điều này

tuân theo định luật Raoult: Áp suất hơi của hỗn hợp pha bằng tổng áp suất hơi của
từng cấu tử nhân với phần mol của nó.
pa + b = paxa + pbxb
Với pi, xi là áp suất hơi và phần mol của cấu tử i trong hỗn hợp.Định luật
Raoult thích hợp nhất cho các cấu tử khơng phân cực có lực hút nội phân tử yếu như
nước hoa và các loại dầu. Hình 1.3 (trái và giữa) cho thấy sơ đồ các cơ chế bay hơi
của nước từ dung dịch ethanol và từ nhũ tương dầu lỏng. Trạng thái phát hương
chậm nhất là trạng thái bên phải, hệ hạt nano chất béo rắn ở dạng ma trận.