Các đặc tính màng chống thấm sinh học chitosan kết hợp với lignin thu hồi từ bã mía

Mục tiêu của nghiên cứu này là thu hồi lignin từ bã mía - phụ phẩm của ngành sản xuất mía đường bằng phương pháp thủy phân kiềm để tổng hợp ra các loại màng sinh học từ chitosan và lignin góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các đặc tính màng chống thấm sinh học chitosan kết hợp với lignin thu hồi từ bã míaVietnam J. Agri. Sci. 2021, Vol. 19, No. 7: 932-941 Tạp chí Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 2021, 19(7): 932-941 www.vnua.edu.vn CÁC ĐẶC TÍNH MÀNG CHỐNG THẤM SINH HỌC CHITOSAN KẾT HỢP VỚI LIGNIN THU HỒI TỪ BÃ MÍA Chu Thị Thanh1*, Nguyễn Thị Tuyết2, Nguyễn Ngọc Kiên1, Ngô Thị Thương1, Nguyễn Thị Bích Thủy3, Lê Thị Thu Hương1 1 Khoa Môi trường, Học viện Nông nghiệp Việt Nam 2 Sinh viên K60, Khoa Công nghệ thực phẩm, Học viện Nông nghiệp Việt Nam 3 Trường THPT Quang Hà, Vĩnh Phúc * Tác giả liên hệ: chuthithanh.hus@gmail.com Ngày nhận bài: 25.11.2019 Ngày chấp nhận đăng: 23.04.2021 TÓM TẮT Hiện nay nhu cầu toàn xã hội trong sự phát triển các loại màng sinh học dễ phân hủy để thay thế vật liệu nhựatổng hợp ngày càng tăng lên nhanh chóng. Mục tiêu của nghiên cứu này là thu hồi lignin từ bã mía - phụ phẩm củangành sản xuất mía đường bằng phương pháp thủy phân kiềm để tổng hợp ra các loại màng sinh học từ chitosan vàlignin góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường. Kết quả nghiên cứu cho thấy lignin được tách ra từ bã mía sau 2h thủyphân với tỉ lệ NaOH/bã mía (1/10 w/w) và kết tủa bằng dung dịch axit tại pH = 2. Các màng tạo thành được đo các đặctính: độ ẩm, độ dày, lực phá vỡ và khả năng chống thấm nước. Trong đó, màng được tạo thành từ chitosan và lignintheo tỉ lệ thể tích (1C:1L v/v), độ dày màng từ 27,19-30,13µm, lực phá vỡ màng 259.000-312.000 N/m2 có khả năngchống thấm nước tốt nhất và kháng khuẩn với chủng vi sinh vật Escherichia coli và Staphylococcus aureus. Từ khóa: Bã mía, chitosan, lignin, màng chống thấm, màng sinh học. Properties of Biological Waterproof Films Combination Chitosan and Lignin Extracted from Sugarcane Bagasse ABSTRACT Currently, the global demand for development of biodegradable films to replace synthetic plastic materials hasbeen rapidly increased. In this study, we aimed to extract lignin from sugarcane bagasse by-products of thesugarcane industry in order to fabricate biological membranes from chitosan and lignin to reduce environmentalpollution. The results revealed that lignin was successfully extracted from sugarcane bagasse by alkaline hydrolysismethod in 2h with weight ratio NaOH/ sugarcane bagasse of 1:10 w/w and precipitation at pH = 2 by acidic solution.Properties of films were measured: moisture, film thickness, tensile strength and waterproof. The biologicalwaterproof films were synthesized from chitosan and lignin with a volume ratio (1C:1L v/v), the film thickness of27,19-30,13µm and the tensile strength of 259.000-312.000 N/m2 and antimicrobial activity with Escherichia coli andStaphylococcus aureus. Keywords: Biological films. chitosan, lignin, sugarcane bagasse, waterproof membranes. phẩm. Các loại màng PE, PVC, PET và PE khi1. ĐẶT VẤN ĐỀ sản xuất thường được thêm các chất hóa dẻo Các loại màng bọc và túi được tạo ra từ quá DEHA, LDPE, DEHP… thuộc nhóm phthalatestrình polyme hóa etilen và vinyl clorua tạo ra (PAEs) từ 10% tới 60% khối lượng màng nhằmcác túi nilon PE, PVC sử dụng rất rộng rãi ở cải tiến khả năng đàn hồi, khả năng kéo giãn vàhầu hết các nước trên thế giới với ưu điểm rất rẻ dễ tạo hình (Giuliani & cs., 2020). Các chấttiền, nhẹ, thuận tiện sử dụng, có khả năng tạo phtalates là những chất cấm sử dụng do táchình đa dạng để bao bọc và đóng gói các sản động đến hormone gây rối loạn nội tiết, ảnh932 Chu Thị Thanh, Nguyễn Thị Tuyết, Nguyễn Ngọc Kiên, Ngô Thị Thương, Nguyễn Thị Bích Thủy, Lê Thị Thu Hươnghưởng đến sức khỏe sinh sản, gây ung thư và Lignin hay còn gọi linhin là một hợp chấtrất khó phân hủy phải mất từ 200-500 năm mới cao phân tử có cấu trúc vô định hình chiếmcó thể phân hủy một túi nilon trong môi trường khoảng 1/3 sinh khối của cây trồng. Đây là mộttự nhiên, do vậy gây ảnh hưởng rất lớn đến môi loại polyme phức tạp, bao quanh tế bào thựctrường và sức khỏe con người. Tại hội thảo khoa vật, tạo độ cứng cho cây trồng. Hàm lượng ligninhọc Kiểm soát ô nhiễm môi trường do sử dụng trong gỗ khoảng 20-40% (Novaes & cs., 2010),túi nilon khó phân hủy năm 2018 tại Quy Nhơn, bã mía khoảng 25-32% (Haghdan & cs., 2016),các nhà khoa học dùng cụm từ “ô nhiễm trắng” rơm rạ khoảng 20% (Vũ Đình Ngọ & cs., 2017)...để nói về hiện tượng ô nhiễm do túi nilon gây ra Trong ngành công nghiệp sản xuất giấy và bột giấy, quá trình sản xuất khi bột gỗ được xử líthảm họa đối với môi trường. Trên thế giới và cả kiềm để tách lấy xenlulo còn sinh ra một lượngở Việt Nam, việc hạn chế sử dụng và tiến tới lớn chất thải hữu cơ chứa lignin trong dung dịchthay thế các bao bì, túi nilon bằng các loại vật bị thải bỏ gây ô nhiễm môi trường.liệu mới an toàn, thân thiện với sức khỏe và môitrường đang ngày càng được quan tâm (Rai & ...