Chế tạo thành công mặt nạ dưỡng da từ vỏ bưởi

Từ phụ phẩm của quả bưởi và sử dụng công nghệ Electrospinning, nhóm các nhà khoa học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam đã chế tạo tạo màng Nanocellulose-Narringin, ứng dụng làm mặt nạ dưỡng da dạng khô, với nhiều ưu điểm vượt trội.

Bưởi là một loại cây trồng quen thuộc ở Việt Nam. Ở bưởi, thịt quả là phần được dùng chủ yếu, còn phần vỏ quả lại chiếm một tỷ lệ lớn nhưng thường bị bỏ đi. Trong khi đó, vỏ bưởi có hai hoạt chất quan trọng có thể sử dụng là Naringin và Cellulose. Hoạt chất Naringin là một họ flavonoid glycoside, làm cho nước bưởi có vị đắng. Trong cơ thể người, Naringin được chuyển hóa thành naringenin, một dạng flavanone. Cellulose là tiền chất để chuyển hóa thành nanocelulose, tiềm năng ứng dụng của Nanocellulose là rất lớn. Do những đặc tính độc đáo và nguồn nguyên liệu không giới hạn, chúng có ứng dụng rộng rãi trong các ngành chăm sóc sức khỏe, chăm sóc cá nhân, da liễu, tai mũi họng, thực phẩm ăn kiêng, công nghệ sinh học và nhiều ứng dụng khác.

Hiện nay, Naringin đã được sản xuất và thương mại hóa dưới dạng tinh chất để sử dụng trong dược phẩm cũng như thực phẩm với giá thành cao. Trong khi đó, trữ lượng vỏ bưởi ở nước ta rất lớn, nếu khai thác tốt nguồn nguyên liệu này, sẽ giải quyết được nhu cầu và giảm giá thành thuốc có chứa hoạt chất Naringin.

Mặt nạ dưỡng da với màng Nanocellulose-Naringin từ vỏ bưởi

Xu hướng trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, hiện đang dần chuyển hướng qua sử dụng các chất có nguồn gốc từ thiên nhiên, để thay thế cho các nguyên liệu tổng hợp được dùng trong các ngành chăm sóc sức khỏe và làm đẹp. Tuy nhiên, các tinh chất được chiết xuất thường dễ bị biến tính vì các tinh chất này kém bền do nhiệt độ, pH và quy trình sản xuất như khuấy trộn, gia nhiệt tác động, làm cho chúng bị biến tính, hoặc giảm hoạt tính so với ban đầu. Do đó, TS. Mai Thành Chí và cộng sự tại Viện Công nghệ Hóa học đã chế tạo thiết bị và làm chủ được công nghệ Electrospinning, nhằm khắc phục tình trạng này, thông qua việc thực hiện nhiệm vụ khoa học và công nghệ “Nâng cấp và hoàn thiện công nghệ Electrospinning tạo màng Nanocellulose-Naringin từ vỏ bưởi ứng dụng làm mặt nạ dưỡng da”.

Theo TS. Mai Thành Chí, có một số phương pháp đã được nghiên cứu để giúp các hoạt chất bền hơn trong quá trình sản xuất cũng như sử dụng, trong đó có kỹ thuật bọc hoạt chất bằng thiết bị điện cực quay để tạo tấm màng. Phương pháp Electrospinning có nhiều ưu điểm vượt trội so với các phương pháp khác, có khả năng kết hợp đồng thời với nhiều loại polymer khác để tạo ra nhiều vật liệu. Hình thái sợi có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi các thông số, bao gồm nồng độ, khối lượng phân tử của polymer, dung môi, điện trường và khoảng cách điện cực. Đường kính của sợi có thể điều chỉnh bằng tỷ lệ giữa chất mang và hoạt chất, điện trường và tốc độ nạp trong Electrospinning.

“Electrospinning đã xác định là một trong những kỹ thuật hiệu quả nhất được
sử dụng để tổng hợp vật liệu nano, vì vậy chúng tôi áp dụng để tạo màng Nanocellulose-Naringin từ vỏ bưởi ứng dụng làm mặt nạ dưỡng da. Thiết bị Electrospinning không những có chi phí rẻ hơn so với các thiết bị nhập khẩu cùng công suất, mà do làm chủ được công nghệ nên chúng tôi có thể thay đổi các cơ cấu phù hợp với từng loại nguyên liệu khác nhau”, TS. Mai Thành Chí khẳng định.

Các mẫu Naringin sau quá trình tinh sạch

Để thực hiện mục tiêu đã đặt ra, bưởi da xanh Bến Tre được nhóm tác giả thu mua, rửa sạch, sau đó bóc tách phần vỏ xanh bên ngoài, lấy phần cùi trắng của vỏ bưởi (do Naringin trong phần cùi trắng chiếm hơn 70% so với với trong các thành phần khác). Sau đó, cùi trắng tiếp tục được thái lát thành những lát mỏng 1mm, làm khô, rồi xay để điều chế Nanocellulose và Naringi. Hai hợp chất này phối trộn với nhau, để tạo màng vật liệu Nanocellulose-Naringin bằng công nghệ  Electrospinning .

Vật liệu Cellulose (trái) và Nanocellulose

Đồng thời, nhóm thực hiện nhiệm vụ cũng tiến hành nghiên cứu chế tạo thiết bị Electrospinning dạng pilot năng suất 1-5 m2/giờ để tạo màng Nanocellulose. Thiết bị có tên HTC – NE, đa vòi phun quy mô bán công nghiệp, năng lực sản xuất màng sợi 0,01-5 g/m2. Thiết bị gồm các bộ phận như khung máy, nạp liệu, đèn LED chiếu sáng, quạt thông gió, kiểm soát buồng khí, vòi phun, bộ thu nhận dạng cuộn, bảng điều khiển, hệ thống an toàn,…Thiết bị này có chi phí rẻ hơn so với các thiết bị nhập khẩu cùng công suất. Ngoài ra, có thể thay đổi các cơ cấu phù hợp với từng loại nguyên liệu khác nhau.

 Hệ thống cuộn và bảng điều khiển của thiết bị HTC - NE

Để sản xuất mặt nạ dưỡng da, hỗn dịch Nanocellulose - Naringin sau khi được điều chế, phối trộn với một số nguyên liệu khác (Glycerin, OM-Cinnamate, Oxybenzone, Cyclo-Dimethicone, GelMaker EMU, Titan Dioxit, Grapefruit Essential Oil, nước), và vải chuyên dụng cho sản xuất mặt nạ,  rồi chạy trên thiết bị Electrospinning HTC - NE. Mặt nạ dưỡng da đạt tiêu chuẩn cơ sở TCCS 04:2022/VCNHH theo thông tư 06/2011/TT-BYT; và đồng thời được đánh giá bởi trung tâm kiểm nghiệm Dược phẩm-Mỹ phẩm TP.HCM.

Qua quá trình thực hiện, nhóm tác giả đã hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất vật liệu Nanocellulose và vật liệu Naringin từ vỏ bưởi kết hợp công nghệ CO2 siêu tới hạn, với các thông số kỹ thuật chính là áp suất ở mức 110 bar, nhiệt độ ở mức 50 độ C. Các thông số này đã được hội đồng chuyên gia của Viện Công nghệ hóa học (Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam) thông qua.

Bên cạnh đó, quy trình công nghệ sản xuất vật liệu Nanocellulose – Naringin từ vỏ bưởi bằng thiết bị Electrospinning, với các thông số kỹ thuật chính: Điện áp: 0-40 kV, khoảng cách từ đầu phun tới bản thu: 10-300 mm, tốc độ bơm dịch: 0,5-28 ml/giờ, cùng được hoàn thiện. Đặc biệt là quy trình sản xuất mặt nạ dưỡng da từ vật liệu Nanocellulose-Naringin đủ điều kiện sản xuất mỹ phẩm.

Sản phẩm Nanocellulose-Naringin cuộn màng(trái) và lớp màng

Theo đại diện nhóm thực hiện nhiệm vụ, sản phẩm mặt nạ dưỡng da là mặt nạ dạng khô đầu tiên được nghiên cứu và sản xuất tại Việt Nam, ứng dụng các công nghệ tiên tiến như CO2 siêu tới hạn, Nano, Nano - Electrospinning giúp tăng độ thẩm thấu nhanh, hoàn toàn không sử dụng chất bảo quản, mang lại cảm giác dễ chịu cho da, với hoạt chất chống tia UV tự nhiên là Naringin và rất tiện lợi trong quá trình sử dụng.

Không những thế, màng Nanocellulose chứa Naringin trực tiếp từ vỏ bưởi không qua quá trình chiết tách tinh dầu, giảm bớt công đoạn trong quá trình sản xuất. Naringin còn được bảo quản bằng phương pháp bọc, giúp đảm bảo các hoạt tính không bị biến tính, độ ổn định cao, khi được sử dụng trong các sản phẩm mỹ phẩm, dược phẩm và làm tăng công dụng, thời gian bảo quản của sản phẩm. Đối với thiết bị Electrospinning dạng pilot bọc các hoạt chất ở dạng
màng và dạng bột, về cơ bản đã giúp tăng khả năng phối liệu hoạt chất vào trong các sản phẩm.