Hóa học của Henna

Lễ Eid al-Adha là một trong hai lễ hội trong năm quan trọng nhất của người Hồi giáo. Là một phần của lễ kỷ niệm, một số nghệ thuật phức tạp ấn tượng tạo ra trên tay của họ bằng cách sử dụng henna. Ở đây chúng ta hãy xem xét các phân tử trong cây henna cho phép nó được sử dụng làm thuốc nhuộm và quá trình này hoạt động như thế nào. Bạn hãy theo dõi bài viết về hóa học của henna để hiểu rõ hơn nhé!

Đôi nét

Henna, một loài thực vật có hoa với vẻ ngoài màu trắng xám, có gai và bao gồm các bộ phận khác nhau như lá, vỏ cây, rễ, trái cây và hoa. Cây có nhiều nhánh, rụng lá, nhẵn nhụi, một cây nhỏ đạt chiều cao 1,8-7,6 m. Tên khoa học của henna là Lawsonia inermis, thuộc họ Lyrthaceae cùng với các tên khác nhau trên toàn cầu như lá móng, Mehandi, Heena, Al-Khanna, Al-Mehandi, Mendee, Egyptial, v.v. Tên henna có nguồn gốc từ tiếng Ả Rập ḥinna được sử dụng để tạo màu cho da và tóc từ thời cổ đại và có sẵn dưới dạng bột nhão, thuốc sắc và bột. Các lá của cây lá móng mọc đối nhau trên thân. thường theo cặp có chiều dài 1,5-5,0 cm và chiều rộng 0,5-2,0 cm in chiều rộng.

Chúng có dạng không cuống, hình elip và hình mũi mác (dài và rộng hơn ở giữa), có đầu nhọn (thon dần về một điểm dài) với các gân lá lõm trên mặt lưng. Lá của cây henna có màu xanh lục nâu có mùi đặc trưng cũng như vị đắng và làm se và chứa sắc tố màu đỏ cam, lawsone, cung cấp các đặc tính tạo màu nổi tiếng của cây lá móng. Một lần nữa, nồng độ thuốc nhuộm cao nhất nằm ở cuống lá (mạch trung tâm) của lá và lá non chứa hàm lượng thuốc nhuộm ở cuống lá cao nhất so với đối với những lá già có chứa lượng thuốc nhuộm thấp hơn.

Bột ướt và lá cây Henna. Nguồn: © Can Stock Photo / bdspn

Lawsone là thành phần hoạt tính của lá henna cùng với axit gallic, nhựa trắng, đường, tanin và xanthones. Lá henna tươi thường được sử dụng dưới dạng bột hình thành sau khi làm khô và tách nhánh và cành từ lá henna khô thông qua phương pháp thủ công và cơ học để hiển thị màu tinh khiết nhất và cường độ cao nhất. Việc chuyển đổi lá khô thành bột được thực hiện bằng cách nghiền thành bột và hơi ẩm được loại bỏ khỏi bột henna khi đun nóng trong lò.

Hóa học của henna

Đầu tiên chúng ta sẽ xem xét phân tử lawsone. Đây là trung tâm của hóa học henna. Lawsone có nguồn gốc từ các tiền chất hennoside trong cây lá móng, và phân tử của lawsone là 2-hydroxy-1, 4-naphthoquinone giống với cấu trúc phân tử của naphtalen. Một lần nữa, trong cấu trúc hóa học của lawsone, hai nguyên tử oxy được gắn vào các nguyên tử cacbon naphtalen tại vị trí của 1 và 4 để tạo thành 1, 4-naphthoquinone và nhóm hydroxyl (-OH) có bản chất enolic có ở vị trí 2. Ngoài ra, công thức hóa học của lawsone là C10H6O3, tương ứng với tổng khối lượng phân tử là 174,16 đơn vị khối lượng nguyên tử.

Cấu trúc hóa học của Lawsone

Phân tử lawsone, một khi được giải phóng khỏi phần đường của glycoside, sau đó có thể được quan sát thấy ở ba dạng như được thấy ở bên dưới. Giai đoạn đầu tiên là dạng giảm của lawsone, được dán nhãn THN. Nó rõ ràng, và bạn sẽ nhận thấy rằng nó có một số nguyên tử hydro trong cấu trúc của nó mà không phải ở dạng tiếp theo. Loại đó có màu vàng nhạt và là dạng hữu ích mà nó có thể bám vào da. Dạng thứ ba là dạng oxy hóa và có màu đỏ / nâu nổi tiếng.

Ở dạng oxy hóa thứ ba này, phân tử lawsone không còn có thể liên kết với keratin trong da. Nếu bạn đã từng thấy một chút màu nâu tách ra khỏi bột nhão và tạo thành một lớp trên bề mặt, đó là lawsone bị oxy hóa. Bạn cũng có thể nhận thấy rằng nếu bạn có thể tách phần đó ra khỏi phần còn lại của hỗn hợp và thoa lên da, nó hoàn toàn không có tác dụng gì! Bạn cũng có thể nhận thấy rằng hỗn hợp nước trong có màu nâu hơn một chút. Đó là do nhiều phân tử thuốc nhuộm đang tiến triển trong quá trình này và đã đạt đến trạng thái màu vàng hoặc đỏ / nâu. 

Các trạng thái cấu trúc hóa học của Lawsone

Hỗn hợp có tính axit giúp làm chậm quá trình oxy hóa phân tử lawsone. Điều đó có nghĩa là nó bảo toàn các nguyên tử hydro đó ở các cạnh. Điều này vừa làm chậm quá trình giải phóng thuốc nhuộm, vừa làm chậm quá sự sụp đổ của bột nhồi. Việc làm chậm lại quá trình này giúp chúng ta đạt được thời điểm mà thuốc nhuộm có sẵn nhất có thể đã được tiết ra nhưng không bị oxy hóa.

Bạn có thể quan sát sự thiếu oxy hóa bằng cách lưu ý rằng hỗn hợp có tính axit sẽ xanh hơn nhiều. Bí quyết là để bột lá móng tiếp xúc với da khi đang ở giai đoạn giữa, màu vàng nhạt, đó là lúc nó có thể liên kết tốt nhất với chất sừng trên da. Điều này xảy ra sau một số lần tiếp xúc với bột nhão và chúng tôi thấy kết quả là vết ố vàng / cam khi miếng dán lần đầu tiên được lấy ra khỏi da! Điều thú vị là mối liên kết này là vĩnh viễn, mặc dù vết bẩn thì không. Chúng ta sẽ tìm hiểu lý do tại sao trong phần tiếp theo.

Quá trình nhuộm Henna

Thử nghiệm HPLC của bột lá móng thường cho thấy từ 0,5% đến 3% lawsone, phân tử napthaquinone có màu đỏ cam, vô hại, liên kết với chất sừng keratin. Việc nhuộm được tạo điều kiện thuận lợi khi nguyên liệu bột lá móng được trộn với một chất có tính axit nhẹ trung bình; hỗn hợp bột nhão pH 5.5 là lý tưởng. Ở độ pH có tính axit nhẹ này, phân tử lawsone có thể giải phóng khỏi vị trí của nó trên tanin và di chuyển từ bột henna đến keratin. Phản ứng cộng Michael tạo điều kiện cho một liên kết bền vững không phai của phân tử lawsone với keratin. Vết nhuộm màu đỏ cam có thể dần dần bị oxy hóa thành màu nâu khi liên kết với keratin. Trong điều kiện kiềm, vết có thể bị oxy hóa thành màu đen hoặc xanh đen.

Hình vẽ henna trên tay sau 36 giờ. Nguồn: Sarahenna.com

Trình tự giải phóng và liên kết thuốc nhuộm henna như sau:

Lawsone được sản xuất bởi tiền chất hennoside trong lá henna. Sau đó, tiền chất được chuyển thành aglycone trung gian bằng cách thủy phân trong môi trường có tính axit nhẹ. Các chất trung gian aglycone sẽ liên kết với keratin. Không phải tiền chất hay lawsone cuối cùng sẽ liên kết hiệu quả với keratin như chất trung gian aglycone.

Trong axit nhẹ, bột lá móng ở nhiệt độ phòng, aglycone sẽ có sẵn sau khoảng 8 giờ ngâm, và duy trì ở mức tối đa trong hỗn hợp bột nhão trong 12 – 24 giờ, sau đó phần trăm dạng aglycone có thể liên kết của phân tử lawsone sẽ giảm dần. Điều này được gọi là “sự sụp đổ” của bột henna. Tại thời điểm này, bột henna tạo ra các vết bẩn giảm dần. Sự biến đổi sẽ xảy ra từ từ ở nhiệt độ phòng. Nó tiến hành nhanh hơn trong điều kiện ấm áp và chậm trong điều kiện lạnh. Cuối cùng, tất cả các aglycones không ổn định sẽ biến đổi thành ổn định dạng keratin không thể liên kết. Điều này thường xảy ra trong khoảng một tuần ở nhiệt độ phòng.

Bột henna bị hủy hoại này nhuộm chất sừng keratin thành màu cam yếu, màu sẽ không tối vì nó không còn có thể liên kết thông qua phản ứng cộng Michael. Hỗn hợp có tính axit duy trì các nguyên tử hydro trên các góc của aglycone, dạng chất trung gian của phân tử lawsone. Trong hỗn hợp có tính axit của henna, dạng trung gian của lawsone sẽ di chuyển vào chất sừng trong tóc hoặc da, và sẫm màu hơn vì nó liên kết vĩnh viễn với chất sừng bởi một phản ứng cộng Michael.

Lawsone liên kết cộng hóa trị với keratin thông qua phản ứng cộng Micheal

Nếu bột henna chỉ được trộn với nước, các nguyên tử hydro không được bảo quản tốt. Henna trộn với nước có nhiều khả năng bị phai ra khỏi không khí vì không gắn kết lawsone sẽ dần dần trôi ra khỏi tóc. Henna trộn với hỗn hợp có tính axit nhẹ sẽ để lại vết trên tóc không chỉ tồn tại vĩnh viễn mà sẽ đen dần, và tiếp tục sẫm màu trong nhiều năm.

Chế phẩm được mô tả ở trên được gọi là ‘henna đỏ’. Trong những năm gần đây, ‘henna đen’ ngày càng trở nên phổ biến. Chất này cũng chứa lawsone, nhưng ngoài ra còn chứa thuốc nhuộm paraphenylenediamine, gọi tắt là PPD. PPD cũng được tìm thấy trong thuốc nhuộm tóc vĩnh viễn .

Có mối quan tâm về việc sử dụng PPD trong henna đen vì nó có thể có ở mức độ cao để tạo ra màu đen nhanh chóng hơn. Một số người có thể trở nên nhạy cảm với PPD, có thể dẫn đến các phản ứng dị ứng nghiêm trọng. Do đó, việc sử dụng henna đen không được khuyến khích.

Ứng dụng của thuốc nhuộm henna

Lawsone trong cây lá móng sẽ nhuộm tóc một số tông màu từ đỏ cam, cam nhạt đến đậm. màu nâu vàng, tùy thuộc vào màu tóc cơ bản, cấu trúc keratin và hỗn hợp bột nhão. Mỗi đợt henna có mức độ lawsone hơi khác vì nó là một loại cây nông nghiệp. Bộ gen của cây lá móng được trồng vẫn còn gần với các biến thể hoang dã; cây lá móng chưa được sửa đổi, cải tiến và tiêu chuẩn hóa. Thời tiết và thổ nhưỡng địa phương ảnh hưởng đến vụ thu hoạch. Thu hoạch, quy trình vận chuyển, bảo quản và xay xát đã được cải thiện trong ba mươi năm qua, sản xuất rây mịn hơn với nước, không khí và bao bì nhẹ, để sản phẩm giữ được tươi lâu hơn, nhưng ở đó vẫn còn rất nhiều biến thể, ngay cả trong một vụ mùa từ một công ty.

Nhuộm tóc bằng henna

Ngoài ra, thuốc nhuộm henna còn được sử dụng trong việc tạo màu cho hàng dệt may cho cả sợi dệt tự nhiên và nhân tạo. Trong số sợi tự nhiên, sợi thực vật là những loại sợi phổ biến nhất thu được từ thành tế bào thực vật và có chứa xenlulo trong thành phần. Những sợi này có thể được nhuộm bằng nhiều loại thuốc nhuộm tổng hợp cũng như thuốc nhuộm tự nhiên cùng với cây lá móng. Thêm vào đó, len và tơ tằm, loại sợi dệt tự nhiên được sử dụng rất phổ biến thu được từ protein thích hợp để nhuộm bằng henna do tương thích đối với lawsone. Ngoài ra, ứng dụng của henna được nghiên cứu rộng rãi để nhuộm nylon và polyester, đây là những loại quan trọng nhất của sợi dệt tổng hợp.

Bài viết đến đây là hết rồi. Hi vọng sẽ giúp ích cho các bạn phần nào trong tương lai. Lần sau nếu có ai hỏi về chủ đề này thì hãy nhớ về hóa học đằng sau chúng nhé.

Tham khảo M.A. RahmanBhuiyan, Tapdancinglizard, Compound Interest, Hennamuse, HennatattoosWikipedia.