Tổng quan luận án

Luận án tiến sĩ kỹ thuật chuyên ngành Công nghệ dệt, may (Mã số: 62540205) của tác giả Lưu Thị Tho, với đề tài "Nghiên cứu sử dụng chitosan Việt Nam như chất kháng khuẩn cho vải bông", được thực hiện tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS. TS. Vũ Thị Hồng Khanh và TS. Nguyễn Văn Thông (bảo vệ năm 2016).

Về tính cấp thiết, ngành công nghiệp dệt may Việt Nam phụ thuộc gần như 100% vào nguồn hóa chất và chất trợ nhập khẩu. Việc tìm kiếm và làm chủ nguồn nguyên phụ liệu sinh thái trong nước là yêu cầu thực tiễn cấp bách. Chitosan là một polyme sinh học tự nhiên có nguồn gốc từ vỏ tôm, cua, sở hữu các đặc tính quý như khả năng phân hủy sinh học, không độc hại, tính chất cation và khả năng kháng khuẩn tự nhiên. Tuy nhiên, rào cản lớn nhất khi ứng dụng chitosan thương phẩm Việt Nam vào xử lý dệt là độ hòa tan kém (chỉ tan trong môi trường axit loãng), khối lượng phân tử lớn tạo dung dịch có độ nhớt cao, cản trở sự ngấm sâu vào cấu trúc xơ sợi và tạo cảm giác thô cứng cho vải. Khoảng trống nghiên cứu mà luận án xác định là việc thiếu các khảo sát hệ thống về khả năng cắt mạch chitosan quy mô công nghiệp trong nước bằng bức xạ gamma Co-60 kết hợp siêu lọc ly tâm, cũng như đánh giá ảnh hưởng đồng thời của khối lượng phân tử và các hệ chất liên kết ngang đối với hiệu quả diệt khuẩn, độ bền giặt và các chỉ tiêu cơ lý của vải bông.

Mục tiêu nghiên cứu của luận án được xác định gồm 3 nội dung:

  1. Xác định ảnh hưởng của khối lượng phân tử chitosan tới khả năng diệt khuẩn và độ bền kháng khuẩn theo các chu kỳ giặt của vải bông được xử lý bằng chitosan.
  2. Xác định khả năng liên kết của chitosan với vải bông thông qua các chất liên kết ngang khác nhau.
  3. Khẳng định độ bền của liên kết giữa chitosan với xenlulo sau nhiều lần giặt thông qua các phương pháp phân tích hóa lý hiện đại.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng: Vải dệt thoi 100% bông (xenlulo) đã qua xử lý trước (tẩy trắng); các mẫu chitosan công nghiệp dạng vảy do Công ty TNHH MTV Chitosan Việt Nam sản xuất (khối lượng phân tử 69 kDa, 187 kDa, 345 kDa; độ deaxetyl hóa 72–77%) và các phân đoạn sau cắt mạch bức xạ gamma; các chất liên kết ngang gồm Axit Citric (CA) và nhựa Arkofix NET.
  • Phạm vi nghiên cứu: Thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm, tập trung vào vi khuẩn kiểm nghiệm Escherichia coli (E. coli), ứng dụng nguồn chiếu xạ gamma Co-60 tại Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội thuộc Đề tài cấp Nhà nước mã số 06/HĐ-ĐT2010/ĐVPX.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Tổng quan tài liệu của luận án hệ thống hóa các hướng nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến cấu trúc, công nghệ chế tạo, biến tính và ứng dụng của chitosan:

  1. Nghiên cứu về điều chế, cấu trúc và tính chất của chitin/chitosan: Điểm lại các công trình nền tảng của Roberts G. A. F. (1992), No H. K. và Meyers S. P. (1995, 1997), Ravi Kumar M. N. V. (2000), Rinaudo M. (2006), Dutta P. K. (2004) về phản ứng deaxetyl hóa chitin thành chitosan và đặc tính dung dịch polyme polyelectrolyte; trong nước có công trình của Nguyễn Thị Ngọc Tú và Phạm Thị Mai (1995).
  2. Nghiên cứu cắt mạch polyme và chitosan bằng kỹ thuật bức xạ: Các công bố của Chmielewski A. G., Haji-Saeid M., Ahmed S. (2005), Ulanski P. và Rosiak J. M. (1992), Wach R. A. và cộng sự (2003), Choi W. S. và cộng sự (2002), Matsuhashi S. và Kume T. (1997); các tác giả trong nước gồm Trần Băng Diệp, Trần Minh Quỳnh và cộng sự (2009), Nguyễn Duy Lâm (2000, 2012) về việc sử dụng bức xạ gamma Co-60 để bẻ gãy liên kết 1,4-β-D-glucosidic tạo oligochitosan tan trong nước.
  3. Ứng dụng chitosan trong xử lý hoàn tất kháng khuẩn và liên kết ngang trên vật liệu dệt: Các công trình của Shin Y. và cộng sự (1999, 2001) về việc sử dụng axit polycarboxylic (CA, BTCA) để gắn chitosan lên vải bông; Lim S. H. và Hudson S. M. (2003, 2004) về tổng hợp dẫn xuất chitosan gắn nhóm phản ứng sợi; El-tahlawy M. A., El-bendary M. A. và cộng sự (2005) về ảnh hưởng của các chất tạo liên kết ngang tới hoạt tính kháng khuẩn; Diana Alonso, Keiko Shirai và cộng sự (2009) về xử lý chitosan lên xenlulo hoạt hóa bức xạ; Abdel-Mohdy M. A. và cộng sự (2015), Hashem M. và cộng sự (2009), Ye W. và cộng sự (2005), Chung Y. S. và cộng sự (1998), Seong H. S. và cộng sự (1999).

Vị trí của luận án: Luận án không sử dụng nguồn chitosan nhập ngoại tinh chế sẵn mà lựa chọn tiếp cận nguồn nguyên liệu chitosan sản xuất công nghiệp tại Việt Nam có độ deaxetyl hóa trung bình. Bằng việc kết hợp chiếu xạ cắt mạch gamma Co-60 ở trạng thái khô và phân tách phân đoạn bằng màng siêu lọc ly tâm, luận án đã xây dựng quy trình hoàn tất kháng khuẩn thực nghiệm, đồng thời làm rõ cơ chế liên kết và tương quan giữa khối lượng phân tử chitosan, bản chất hóa học của chất liên kết ngang với độ bền kháng khuẩn và các tính chất cơ lý, sinh thái của vải bông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và khung phân tích

Luận án dựa trên cơ sở hóa học polyme xenlulo và chitosan:

  • Cơ chế kháng khuẩn của chitosan: Bản chất cation của nhóm mang điện tích dương $-\text{NH}_3^+$ trong phân tử chitosan tương tác tĩnh điện với màng tế bào vi khuẩn tích điện âm, làm biến đổi tính thấm màng tế bào, rò rỉ các hợp chất nội bào và ức chế sự phát triển của vi sinh vật; đối với chitosan khối lượng phân tử thấp, các mạch phân tử ngắn có thể thâm nhập sâu vào nhân tế bào ức chế sự tổng hợp ARN.
  • Cơ chế liên kết ngang giữa chitosan và xenlulo:
    • Đối với Axit Citric (CA): Dưới tác dụng của nhiệt độ và chất xúc tác Natri hypophotphit ($\text{NaH}_2\text{PO}_2$ - SHP), CA tạo anhydrit vòng phản ứng este hóa với nhóm $-\text{OH}$ của xenlulo và phản ứng tạo liên kết amit với nhóm $-\text{NH}_2$ của chitosan, hình thành mạng lưới liên kết ngang bền vững.
    • Đối với Arkofix NET: Chất liên kết ngang gốc nhựa biến tính N-methylol phản ứng với các nhóm hydroxyl trên xenlulo và nhóm amin/hydroxyl trên mạch chitosan qua cầu nối ete và methylolamine.

Phương pháp thực nghiệm và kỹ thuật phân tích

Luận án áp dụng kết hợp các phương pháp thực nghiệm định lượng hóa lý, vi sinh và cơ lý dệt:

Nhóm phương pháp Mục đích và nội dung thực hiện Thiết bị / Tiêu chuẩn áp dụng
Cắt mạch bức xạ & Tách phân đoạn Chiếu xạ Co-60 mẫu chitosan khô ở các liều chiếu từ 0 đến 500 kGy; dùng màng siêu lọc ly tâm Centriprep phân tách thành 6 phân đoạn (PD1–PD6). Nguồn Coban-60 tại Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội; Bộ siêu lọc Centriprep (Amicon).
Phân tích đặc tính phân tử Đo độ nhớt giới hạn để tính khối lượng phân tử trung bình khối ($M_v$); xác định độ deaxetyl hóa (DD) bằng quang phổ hồng ngoại FTIR. Nhớt kế Ostwald; Máy quang phổ FTIR Nicolet 6700; Sắc ký thẩm thấu gel GPC.
Xử lý hoàn tất vải bông Xử lý vải bông theo phương pháp ngấm ép (pad-dry-cure): ngấm dung dịch chitosan + chất liên kết ngang, ép đạt mức ép $WPU \approx 80%$, sấy sơ bộ và định hình nhiệt. Máy ngấm ép Roaches; Máy sấy định hình Hisaka.
Thử nghiệm vi sinh Đánh giá khả năng diệt khuẩn định lượng đối với vi khuẩn gram âm Escherichia coli sau 1 giờ tiếp xúc; kiểm tra độ bền kháng khuẩn sau 1, 5, 10, 15, 20, 25 chu kỳ giặt. Tiêu chuẩn ASTM E2149-01; AATCC 100-2004; AATCC 147-2004; Máy giặt nhanh Quickwash Plus; Tủ nuôi lắc, máy đếm khuẩn lạc.
Xác định nhóm amin và nitơ Định lượng nhóm amin gắn trên vải qua phương pháp nhuộm màu tận trích thuốc nhuộm axit Lanaset Yellow 2R; đo trực tiếp hàm lượng nitơ tổng số; phân tích phổ tán sắc năng lượng tia X. Máy quang phổ UV-Vis 1601PC; Máy so màu Gretag Macbeth Color Eye-2180UV; Thiết bị Nito Rapid III (Elementar); Kính hiển vi điện tử quét FE-SEM JEOL JSM-7600 kết hợp EDX.
Đo lường tính chất cơ lý & tiện nghi Đánh giá độ bền kéo đứt, độ giãn đứt, độ rủ, góc hồi nhàu, độ thoáng khí, độ trắng, hàm ẩm, nhiệt trở và ẩm trở. Máy kéo đứt Testometric M350-5kN (TCVN 1754:1986); Dụng cụ đo độ rủ (TCVN 5092:2009); Đo góc hồi nhàu (TCVN 5444-91); Hệ thống Kawabata KES-F7.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan về chitosan

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về nguồn gốc, quy trình sản xuất chitin/chitosan từ phụ phẩm thủy sản tôm cua, cấu trúc hóa học polyelectrolyte cation tự nhiên và cơ chế diệt khuẩn của chitosan. Nội dung chương phân tích chi tiết ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật cốt lõi gồm khối lượng phân tử (MW), mức độ deaxetyl hóa (DD), nồng độ và pH dung dịch đến hoạt tính kháng khuẩn. Chương 1 cũng điểm lại các ứng dụng của chitosan trong ngành dệt may: kéo sợi blend, xử lý tiền chế, tăng cường độ đậm màu trong nhuộm, xử lý chất màu trong nước thải dệt nhuộm và hoàn tất kháng khuẩn. Đồng thời, chương làm rõ cơ chế cắt mạch bức xạ gamma Co-60 đối với polyme trạng thái rắn, so sánh hiệu quả giữa các phương pháp hoàn tất tận trích và ngấm ép, cũng như phân tích các phương pháp tiêu chuẩn đánh giá hoạt tính kháng khuẩn (AATCC 100, AATCC 147, ASTM E2149-01) và các phương pháp đo lường liên kết polyme trên xơ xenlulo.

Chương 2: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết quy trình thực nghiệm và các thông số vật liệu. Mẫu chitosan ban đầu được cung cấp bởi Công ty TNHH MTV Chitosan Việt Nam gồm 3 loại có khối lượng phân tử: CTS01 ($M_v = 69\text{ kDa}$, $DD = 76{,}6%$), CTS02 ($M_v = 187\text{ kDa}$, $DD = 74{,}5%$) và CTS03 ($M_v = 345\text{ kDa}$, $DD = 72{,}4%$). Các mẫu này được chiếu xạ gamma nguồn Co-60 ở liều hấp thụ lên tới 500 kGy để cắt mạch. Sau đó, kỹ thuật siêu lọc ly tâm Centriprep với các loại màng lọc giới hạn khối lượng phân tử khác nhau được sử dụng để tách thành 6 phân đoạn (PD1 đến PD6), thu được các dải phân tử hẹp từ 2,6 kDa đến 50 kDa. Chương 2 thiết lập quy trình ngấm ép (pad-dry-cure) hoàn tất kháng khuẩn cho vải bông 100% kết hợp hai loại chất liên kết ngang: Axit Citric (CA) với xúc tác $\text{NaH}_2\text{PO}_2$ (SHP) và Arkofix NET. Các phương pháp thử nghiệm cơ lý dệt (độ bền kéo đứt, độ thoáng khí, độ rủ, góc hồi nhàu, nhiệt ẩm KES-F7) và phương pháp xác định hàm lượng nhóm amin trên vải thông qua độ hấp phụ thuốc nhuộm axit Lanaset Yellow 2R được tiêu chuẩn hóa chi tiết.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm với các số liệu định lượng:

  1. Đặc tính kỹ thuật của chitosan sau chiếu xạ và tách phân đoạn: Khi tăng liều chiếu xạ gamma, khối lượng phân tử và độ nhớt của chitosan giảm mạnh theo hàm mũ. Mẫu CTS02 (187 kDa) sau chiếu xạ liều cao và tách lọc thu được các phân đoạn có MW giảm xuống lần lượt là 50 kDa (PD1), 30 kDa (PD2), 10 kDa (PD3), 5 kDa (PD4) và 2,6 kDa (PD6). Phổ FTIR cho thấy cấu trúc hóa học cơ bản và mức độ deaxetyl hóa biến đổi không đáng kể sau chiếu xạ. Các phân đoạn có khối lượng phân tử $\le 5\text{ kDa}$ (PD4, PD5, PD6) có khả năng hòa tan hoàn toàn trong nước cất ở nhiệt độ phòng trong vòng 15–20 phút mà không cần bổ sung axit axetic.

  2. Ảnh hưởng của khối lượng phân tử và nồng độ chitosan tới khả năng diệt khuẩn ban đầu:

Khối lượng phân tử chitosan Tỷ lệ diệt khuẩn E. coli tại nồng độ 0,1% (o.w.f) Tỷ lệ diệt khuẩn E. coli tại nồng độ 0,3% (o.w.f) Tỷ lệ diệt khuẩn E. coli tại nồng độ 1,0% (o.w.f)
2,6 kDa (phân đoạn sau chiếu xạ) 97,4% 99,8% 100,0%
50 kDa (phân đoạn sau chiếu xạ) 98,9% 100,0% 100,0%
187 kDa (mẫu ban đầu chưa chiếu xạ) 100,0% 100,0% 100,0%

  1. Độ bền kháng khuẩn theo số chu kỳ giặt: Khả năng diệt khuẩn của vải bông giảm dần theo số chu kỳ giặt. Tuy nhiên, khối lượng phân tử càng cao thì độ bền kháng khuẩn sau giặt càng lớn. Mẫu xử lý bằng chitosan 187 kDa và 50 kDa duy trì hoạt tính kháng khuẩn rõ rệt sau 25 chu kỳ giặt. Ngay cả với chitosan phân đoạn thấp 2,6 kDa tại nồng độ 0,3%, sau 5 lần giặt vải vẫn duy trì tỷ lệ diệt khuẩn 62,0%.

  2. So sánh ảnh hưởng của hệ chất liên kết ngang (CA so với Arkofix NET):

    • Khả năng kháng khuẩn và độ bền giặt: Hệ liên kết ngang CA cho khả năng diệt khuẩn và độ bền giặt cao hơn hệ Arkofix NET ở cùng điều kiện xử lý.
    • Tính chất cơ lý: Vải xử lý với CA có độ bền kéo đứt (sợi dọc và ngang), độ hút ẩm, khả năng truyền nhiệt và truyền ẩm tốt hơn. Ngược lại, vải xử lý với Arkofix NET đạt góc hồi nhàu cao hơn (chống nhàu tốt hơn) và giữ được độ trắng quang học cao hơn.
    • Ảnh hưởng của MW chitosan tới hình thái bề mặt: Chitosan khối lượng phân tử cao (187 kDa) tạo màng phủ dày trên bề mặt xơ bông, làm tăng độ bền kéo và góc hồi nhàu nhưng làm giảm độ thoáng khí. Chitosan cắt mạch phân tử thấp (2,6 kDa) ngấm sâu vào bên trong cấu trúc xơ, hình ảnh FE-SEM cho thấy bề mặt sợi nhẵn xốp, giữ được độ thoáng khí cao và độ mềm mại của vải.

  3. Bản chất của hoạt tính kháng khuẩn: Kết quả định lượng nhóm amin thông qua lượng hấp phụ thuốc nhuộm axit Lanaset Yellow 2R, giá trị độ đậm màu $K/S$, phép đo thành phần nguyên tố nitơ (Nito Rapid III) và phân tích phổ EDX đều chỉ ra sự suy giảm đồng biến giữa hàm lượng nitơ/nhóm amin trên vải với tỷ lệ diệt khuẩn sau các lần giặt, chứng minh hoạt tính kháng khuẩn của vải bắt nguồn trực tiếp từ sự hiện diện của chitosan gắn trên xơ bông.

Kết quả và những đóng góp mới

Đóng góp mới về mặt học thuật và lý luận

  • Luận án đã nghiên cứu một cách hệ thống về việc sử dụng kỹ thuật bức xạ gamma Co-60 ở trạng thái rắn kết hợp màng siêu lọc ly tâm để cắt mạch chitosan công nghiệp Việt Nam thành các phân đoạn có khối lượng phân tử thấp (2,6–50 kDa) với dải phân bố hẹp (chỉ số đa phân tán PDI thấp), có thể tan trực tiếp trong nước.
  • Xác lập được mối quan hệ định lượng giữa khối lượng phân tử chitosan (từ 2,6 kDa đến 345 kDa), nồng độ ngấm ép (0,1% đến 1,0% o.w.f) và loại chất liên kết ngang đối với hiệu lực diệt khuẩn (E. coli), độ bền giặt (lên đến 25 chu kỳ) và các tính chất cơ lý, sinh thái của vải dệt thoi 100% bông.
  • Làm sáng tỏ bản chất hóa lý của liên kết giữa chitosan, chất liên kết ngang và xơ bông thông qua sự tương quan đồng nhất giữa hàm lượng nitơ, nồng độ nhóm $-\text{NH}_2$ tự do (đo bằng phương pháp nhuộm màu axit) và tỷ lệ suy giảm vi khuẩn qua các chu kỳ giặt.

Đóng góp thực tiễn và giải pháp đề xuất

  • Khẳng định khả năng sử dụng nguồn chitosan thương phẩm sản xuất trong nước (độ deaxetyl hóa 72–77%) thay thế hóa chất nhập ngoại để sản xuất vải bông kháng khuẩn, giúp nâng cao giá trị gia tăng cho phụ phẩm ngành thủy sản và ngành công nghiệp dệt may Việt Nam.
  • Đề xuất giải pháp công nghệ hoàn tất linh hoạt tùy theo mục đích sử dụng cuối của sản phẩm:
    • Đối với sản phẩm dệt may y tế, đồ bảo hộ yêu cầu hiệu quả kháng khuẩn cao, độ bền giặt lớn, khả năng hút ẩm và truyền nhiệt tốt: Lựa chọn chitosan khối lượng phân tử trung bình/cao (50–187 kDa) kết hợp chất liên kết ngang sinh thái Axit Citric (CA).
    • Đối với sản phẩm dệt may thời trang, may mặc thông thường yêu cầu độ mềm rủ, độ thoáng khí, độ trắng và tính chống nhàu cao: Lựa chọn chitosan cắt mạch bức xạ phân tử thấp ($\le 5\text{ kDa}$) tan trong nước kết hợp chất liên kết ngang Arkofix NET.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Toàn bộ các thử nghiệm trong luận án mới chỉ được thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm trên đối tượng duy nhất là vải dệt thoi 100% bông (xenlulo) và thử nghiệm vi sinh trên chủng vi khuẩn gram âm Escherichia coli.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo do tác giả đề xuất:
    1. Hoàn thiện thông số công nghệ để triển khai thử nghiệm sản xuất vải bông kháng khuẩn bằng chitosan Việt Nam ở quy mô công nghiệp.
    2. Mở rộng phạm vi nghiên cứu ứng dụng chitosan Việt Nam làm chất kháng khuẩn trên các loại vật liệu dệt khác như vải pha bông - polyester (PE/Co), vải 100% polyester (PET), vải len và tơ tằm.
    3. Nghiên cứu công nghệ biến tính hóa học, gắn thêm các nhóm chức phản ứng sợi lên mạch chitosan nhằm chế tạo chế phẩm tan hoàn toàn trong nước có khả năng tự gắn kết trực tiếp với xơ xenlulo hoặc len mà không cần chất liên kết ngang, mở rộng ứng dụng trong công đoạn nhuộm và xử lý nước thải dệt nhuộm.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu tham khảo chuyên khảo có giá trị cao cho các đối tượng:

  • Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên các ngành Kỹ thuật Dệt may, Hóa học Polyme, Vật liệu sinh học và Công nghệ Môi trường trong việc tiếp cận phương pháp cắt mạch bức xạ polyme và các kỹ thuật hoàn tất chức năng hóa bề mặt vải.
  • Giảng viên, nhà nghiên cứu tại các trường đại học khối kỹ thuật và các viện nghiên cứu dệt may tham khảo quy trình phân tích định lượng nhóm chức trên xơ sợi dệt bằng phương pháp hóa màu và phổ nguyên tố.
  • Các kỹ sư công nghệ, nhà quản lý kỹ thuật tại các doanh nghiệp dệt nhuộm tham khảo thông số công nghệ ngấm ép hoàn tất kháng khuẩn sử dụng chất trợ sinh học nội địa, định hướng phát triển dòng sản phẩm dệt may sinh thái thân thiện với môi trường.

Câu hỏi thường gặp

1. Kỹ thuật chiếu xạ gamma Co-60 kết hợp siêu lọc ly tâm mang lại ưu thế gì trong việc xử lý chitosan?
Kỹ thuật chiếu xạ gamma Co-60 thực hiện trên mẫu chitosan khô ở nhiệt độ phòng cho phép bẻ gãy mạch polyme một cách có kiểm soát mà không làm thay đổi cấu trúc hóa học cơ bản hay làm giảm mức độ deaxetyl hóa. Việc kết hợp màng siêu lọc ly tâm Centriprep giúp tách được các phân đoạn có khối lượng phân tử hẹp (từ 2,6 kDa đến 50 kDa). Đặc biệt, các phân đoạn có khối lượng phân tử $\le 5\text{ kDa}$ có khả năng hòa tan hoàn toàn trong nước cất ở nhiệt độ phòng, loại bỏ nhu cầu sử dụng dung môi axit axetic trong công đoạn hoàn tất dệt.

2. Khối lượng phân tử của chitosan ảnh hưởng như thế nào đến khả năng diệt khuẩn ban đầu của vải bông?
Khối lượng phân tử chitosan tỷ lệ thuận với khả năng diệt khuẩn. Chitosan có khối lượng phân tử càng lớn thì hiệu lực diệt khuẩn ban đầu trên vải càng cao (chitosan 187 kDa đạt tỷ lệ diệt khuẩn E. coli 100% ở nồng độ 0,1% o.w.f). Tuy nhiên, chitosan phân tử thấp sau chiếu xạ (2,6 kDa) vẫn đạt tỷ lệ diệt khuẩn rất cao là 97,4% ở nồng độ 0,1% và đạt 99,8% ở nồng độ 0,3% sau 1 giờ tiếp xúc.

3. Độ bền kháng khuẩn của vải bông qua các lần giặt biến đổi ra sao theo khối lượng phân tử chitosan?
Khả năng diệt khuẩn của vải giảm dần khi tăng số chu kỳ giặt do chitosan bị rửa trôi dần khỏi bề mặt sợi. Mẫu vải xử lý bằng chitosan có khối lượng phân tử lớn (50 kDa và 187 kDa) có độ bền giặt cao hơn, duy trì hoạt tính kháng khuẩn tốt sau 25 chu kỳ giặt. Đối với chitosan phân đoạn 2,6 kDa ở nồng độ 0,3%, tỷ lệ diệt khuẩn giảm từ 99,8% xuống 62,0% sau 5 chu kỳ giặt.

4. Hai chất liên kết ngang Axit Citric (CA) và Arkofix NET tạo ra sự khác biệt gì đối với các tính chất của vải sau hoàn tất?
Hệ liên kết ngang Axit Citric (CA) mang lại hiệu quả diệt khuẩn cao hơn, độ bền kháng khuẩn sau giặt tốt hơn, độ bền kéo đứt và khả năng truyền nhiệt ẩm cao hơn. Trong khi đó, hệ Arkofix NET mang lại góc hồi nhàu lớn hơn (khả năng chống nhàu vượt trội) và giữ được độ trắng quang học của vải bông tốt hơn sau quá trình định hình nhiệt.

5. Luận án đã sử dụng những bằng chứng thực nghiệm nào để chứng minh hoạt tính diệt khuẩn của vải bắt nguồn từ chitosan?
Luận án kết hợp 3 phương pháp định lượng và phân tích hình ảnh: phương pháp nhuộm tận trích thuốc nhuộm axit Lanaset Yellow 2R đo mật độ quang học để định lượng nhóm $-\text{NH}_2$; phương pháp đốt mẫu đo hàm lượng nitơ tổng số trên thiết bị Nito Rapid III; và phân tích hình thái bề mặt xơ kết hợp phổ tán sắc năng lượng tia X (FE-SEM/EDX). Kết quả cho thấy hàm lượng nitơ và mật độ nhóm amin trên vải suy giảm tỷ lệ thuận với sự suy giảm hoạt tính diệt khuẩn sau các chu kỳ giặt.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lưu Thị Tho đã chứng minh tính khả thi về mặt khoa học và công nghệ của việc sử dụng chitosan sản xuất công nghiệp tại Việt Nam sau cắt mạch bức xạ gamma Co-60 để hoàn tất kháng khuẩn cho vải bông 100%. Công trình đã xác lập một hệ thống dữ liệu thực nghiệm toàn diện về tương quan giữa khối lượng phân tử chitosan, hệ chất liên kết ngang (Axit Citric và Arkofix NET) đối với hiệu quả diệt khuẩn E. coli, độ bền sau 25 chu kỳ giặt và các chỉ tiêu cơ lý, độ tiện nghi của vải. Kết quả nghiên cứu tạo tiền đề thực tiễn quan trọng cho việc phát triển các sản phẩm dệt may chức năng, gia tăng tỷ lệ nội địa hóa chất trợ dệt sinh thái và nâng cao giá trị chuỗi sản xuất phụ phẩm thủy sản tại Việt Nam.