ALGINATE và ỨNG DỤNG TRONG y dược

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
----

BÀI TIỂU LUẬN MƠN HOẠT CHẤT BỀ MẶT
ĐỀ TÀI

ALGINATE VÀ ỨNG DỤNG
TRONG Y DƯỢC
GVHD: TS. Phan Nguyễn Quỳnh Anh
SVTH: Nguyễn Hoài Nam 18139103 DH18HS

TP. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2022


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn tới TS. Phan Nguyễn Quỳnh Anh - giảng viên bộ
môn “Hoạt chất bề mặt” đã mang tới cho em những kiến thức quý giá của mơn học này.
Tuy đã có nhiều cố gắng nhưng do kiến thức và thời gian nghiên cứu có hạn nên bài
tiểu luận của em không tránh khỏi những thiếu sót và nhiều chỗ chưa chính xác. Do đó,
em mong cơ xem xét và nhận được sự góp ý của cơ để em có điều kiện hồn thiện kiến
thức của mình.
Em xin chân thành cảm ơn.


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ALGINATE .....2
I.

Nguồn gốc .........................................................................................................2

II.

Cấu tạo và cấu trúc ..........................................................................................2

III. Phân loại theo dạng muối ................................................................................5
1.

Alginat natri ....................................................................................................5

2.

Alginat kali .....................................................................................................5

3.

Alginat canxi ...................................................................................................5

4.

Alginat magie ..................................................................................................6

5.

Alginat amoni (E403) .....................................................................................6

6.

Alginat propylen glycol (E405) ......................................................................6

IV.

Sản xuất keo alginate .......................................................................................7

1.

Q trình xử lý hóa học ..................................................................................7

2.

Q trình nấu tách alginic..............................................................................9

3.

Các yếu tố cần lưu ý để quá trình alginate đạt hiệu suất và chất lượng cao .9

4.

Tách và tinh chế alginic................................................................................11

V.

Vai trò của alginate ........................................................................................13
1.

Khả năng tạo nhớt ........................................................................................13

2.

Sự tạo gel của alginate .................................................................................14

3.

Kĩ thuật tạo gel ............................................................................................. 15

VI.

Các chỉ tiêu hóa lý của muối alginate ...........................................................16

VII. Các chỉ tiêu vi sinh của muối alginate ..........................................................16
CHƯƠNG 2: CÁC TÍNH CHẤT CỦA ALGINATE ...............................................17
I.

Một số tính chất chung ..................................................................................17

II.

Tính chất của Alginate với kim loại hóa trị II .............................................17


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

III. Tính chất của muối Alginaate với kim loại hóa trị I...................................17
IV.

Tính chất hóa học và vật lí của alginat ........................................................17

V.

Độ nhớt ............................................................................................................18

VI.

Sự hóa dẻo .......................................................................................................19

VII. Hợp phần từ alginate .....................................................................................20
VIII. Tính chất của màng alginate .........................................................................20
CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG CỦA MUỐI ALGINATE TRONG LĨNH VỰC Y
DƯỢC ...........................................................................................................................21
I.

Ứng dụng trong nha khoa .............................................................................21

II.

Dược phẩm và quan sát lâm sàng trị liệu ....................................................23

III. Phân phối các phân tử ma túy ......................................................................24
IV.

Cung cấp protein ............................................................................................ 24

V.

Băng vết thương ............................................................................................. 24

VI.

Nuôi cấy tế bào ............................................................................................... 26

VII. Thuốc kháng sinh ...........................................................................................26
VIII. Điều trị tăng huyết áp ....................................................................................27
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ...........................................................................................30
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................31


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

MỤC LỤC HÌNH ẢNH
Hình 1: Công thức của hai acid cấu tạo nên acid alginic ...............................................2
Hình 2: Cơng thức cấu tạo của alginic acid (C6H6O6)n ..................................................3
Hình 3: Cơng thức phối cảnh ..........................................................................................3
Hình 4: Cấu trúc đặc biệt của alginic acid theo các đơn vị monomer ............................4
Hình 5: Cơng thức phối cảnh của Block.........................................................................5
Hình 6: Chiều dài các Block ...........................................................................................5
Hình 7: Cơng thức của alginat natri................................................................................5
Hình 8: Cơng thức của alginat canxi ..............................................................................6
Hình 9: Alginat amoni ....................................................................................................6

Hình 10: Alginat propylen glycol ...................................................................................6
Hình 11: Phản ứng của acid vơ cơ với alginat natri .....................................................12
Hình 12: Sơ đồ phương pháp Canxi hóa ......................................................................13
Hình 13: Cấu trúc hộp trứng để gel hóa alginate do tương tác giữa alginate và cation
hóa trị II .........................................................................................................................15
Hình 14: Chất lấy dấu răng alginate .............................................................................22


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

MỤC LỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1: TCVN12101-2017 Các chỉ tiêu lí hóa của natri alginat ..................................16
Bảng 2: TCVN12101-2017 Các chỉ tiêu vi sinh của natri alginat ................................ 16
Bảng 3: Độ nhớt của alginate, mPa.S (Broorkried, 20 rpm, 200C) .............................. 19


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

LỜI MỞ ĐẦU
Trong cuộc sống ngày nay, nhu cầu sử dụng các loại thuốc trong y học, các loại băc
gạc y tế và lĩnh vực y học đang rất được quan tâm và chú trọng… Mọi người đều đã
hình thành một ngành cơng nghiệp sản xuất các sản phẩm liên quan đến y tế. Ngành
công nghiệp này dựa trên việc sử dụng và phát triển các chất hoạt động bề mặt. Việc
nghiên cứu tính chất, ứng dụng và phân loại các chất hoạt động bề mặt ngày càng có
nhiều sự chú ý và quan tâm. Và sau đây em xin giới thiệu về chất hoạt động bề mặt
ALGINATE vì chất hoạt động bề mặt này được ứng dụng rất nhiều trong đời sống như

lĩnh vực như trong công nghiệp mỹ phẩm, thực phẩm, công nghiệp dệt công nghiệp giấy
và trong một lĩnh vực rất quan trọng đối với sức khỏe của con người là trong lĩnh vực y
dược.

1


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ALGINATE
I. Nguồn gốc
Alginate là chất tạo màng sinh học biển nhiều nhất trên thế giới và là chất tạo màng
sinh học phong phú thứ hai trên thế giới sau xenlulo. Được phát hiện lần đầu tiên bởi
Stanford (1881), nó là một axit hữu cơ được tìm thấy trong tảo nâu với trọng lượng phân
tử từ 32.000 đến 200.000. [1]
Nguồn alginate chủ yếu được tìm thấy trong thành tế bào và khoảng gian bào của
tảo nâu biển (họ Rhaeophyceae), tảo bẹ Macrocystis pyrifera, các loài Ascophyllum và
Lamminaria, nhưng có nhiều nhất ở tảo nâu. ở dạng alginat. [1]
Alginate tồn tại ở hai dạng khơng hịa tan là axit alginic và alginate canxi magiê (ký
hiệu: AlgCa, AlgMg), rất bền trong thành tế bào của rong biển. Hình thành một mạng
lưới gel bền vững trên thành tế bào rong nâu. [1]
Alginate là chất không thể thiếu trong thực phẩm và được dùng làm phụ gia thực
phẩm. Nó có nhiều ứng dụng liên quan đến gel. Có rất nhiều ứng dụng không chỉ trong
ngành công nghiệp thực phẩm, mà cịn trong các ngành cơng nghiệp khác. [1]
II. Cấu tạo và cấu trúc
Alginate là muối của acid Alginic. Cấu tạo hóa học của Alginate gồm 2 phân tử βD-Mannuroic acid (M) và α- L-Guluronic acid (G) liên kết với nhau bằng liên kết 1-4
glucozid. Có 3 loại liên kết có thể gặp trong 1 phân tử Alginate: (M-M-M), (G-G-G),
(M-M-G). [1]

Hình 1: Cơng thức của hai acid cấu tạo nên acid alginic [1]
2


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

Hình 2: Cơng thức cấu tạo của alginic acid (C6H6O6)n [1]
Công thức phân tử của alginic acid [1]

Alginic acid là polymer gồm nhiều acid Manuronic + Guluronic tạo mạch thẳng
khơng phân nhánh có thể liên kết theo hình phẳng như sau: [1]

Hình 3: Cơng thức phối cảnh [1]
Hai gốc phân tử β-D-Mannuroic acid (M) và α- L-Guluronic acid (G) liên kết với
nhau bằng liên kết 1-4 glucozid phân bố trong mạch Alginat theo 3 loại khối (Block):
poly-G (G-G-G-G), poly-M (M-M-M-M) và poly-GM (G-M-G-M) liên kết ngẫu nhiên
trong chuỗi mạch. [1]

3


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

Hình 4: Cấu trúc đặc biệt của alginic acid theo các đơn vị monomer [1]

4


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

Hình 5: Cơng thức phối cảnh của Block [1]

Hình 6: Chiều dài các Block [1]
III. Phân loại theo dạng muối
1. Alginat natri
Công thức phân tử (C5H7O4COONa)n [1]

Hình 7: Cơng thức của alginat natri [1]
2. Alginat kali
Tương tự như alginat natri [1]
3. Alginat canxi
Công thức phân tử [(C5H7O4COO)2Ca]n [1]
5


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

Hình 8: Cơng thức của alginat canxi [1]
4. Alginat magie
Công thức phân tử [(C5H7O4COO)2Mg]n [1]
5. Alginat amoni (E403)

Cơng thức phân tử (C6H11NO6)n [1]

Hình 9: Alginat amoni [1]
6. Alginat propylen glycol (E405)

Hình 10: Alginat propylen glycol [1]
6


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

IV. Sản xuất keo alginate
1. Q trình xử lý hóa học
❖ Xử lí formol
▪ Mục đích [1]
Cố định protein và chất màu trên phần cellulose, làm sạch dịch chiết sau nấu.
Bảo vệ alginate trong suốt q trình cơng nghệ.
▪ Các yếu tố ảnh hưởng [1]
Thời gian, nhiệt độ, nồng độ, tỉ lệ formol.
❖ Xử lí acid
▪ Mục đích
Loại khống Ca, Mg ra khỏi muối alginate trong cây rong, từ đó giải phóng alginic
acid để alginic dễ dàng tương tác kiềm trong quá trình nấu. Rút ngắn quá trình nấu chiết.
[1]
Làm mềm cellulose của cây rong. [1]
Acid có tác dụng hịa tan các thành phần phi alginate chủ yếu chất màu và các chất
khác. [1]
Tăng hiệu suất tách chiết, giảm thời gian nấu. [1]

▪ Giải thích
Acid đẩy Ca, Mg ra khỏi cấu trúc gel bền, khi đó alginic ở trạng thái mạch đơn tự
do nhưng vẫn chưa hòa tan mà vẫn ở trên thành tế bào cây rong. [1]
Khi kiềm hóa trị I vào nấu, phản ứng tạo muối kiềm I diễn ra nhanh hơn, triệt để
hơn, hiệu suất cao hơn. [1]
Phản ứng diễn ra khi cho rong ngâm trong acid: [1]
Ca(Alg)2 + 2H+ → 2Halg + Ca++

7


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

Alginic được giải phóng sẽ dễ dàng tương tác với kiềm hóa trị I để tạo muối kiềm I
hịa tan trong cơng đoạn nấu và tách ra. [1]
Halg + Na+ → NaAlg + H+
Thường dung dịch HCl, H2SO4 xử lí thì phản ứng tách Ca xảy ra như sau: [1]
[(C5H7O4COO)2Ca]n + 2nHCl → 2C5H7O4COOH + nCaCl2
[(C5H7O4COO)2Ca]n + nH2SO4 → 2C5H7O4COOH + nCaSO4
▪ Ưu, nhược điểm
Ưu điểm: tách được triệt để để các khoáng ra khỏi polymer của alginate tạo điều
kiện cho quá trình nấu chiết rất nhanh. Nếu những thơng số của q trình xử lý phù hợp
thì phương pháp này có đóng góp rất tốt vào hiệu suất cũng như chất lượng của alginate
rất tốt. [1]
Nhược điểm: thử nghiệm với từng loại rong để tìm ra biện pháp thích hợp. [1]
❖ Xử lí bằng CaCl2 0.1%
▪ Mục đích [1]
Làm mềm cellulose và khử khoáng Ca2+, Mg2+ nhẹ nhàng.

Bảo vệ keo rong.
Tác dụng cố định chất màu trên màng cellulose của cây rong làm dịch nấu trong và
sáng.
Phản ứng diễn ra khi xử lí rong qua CaCl2:
CaCl2 + H2O → Ca(OH)2 + HCl
→ Ca++ + H+ + ClMg(Alg)2 + CaCl2 → Ca(Alg)2 + MgCl2
Ca(Alg)2 + 2HCl → 2Halg + CaCl2
▪ Ưu, nhược điểm
Ưu điểm: đơn giản, không gây ô nhiễm môi trường, dễ thực hiện. [1]
8


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

Nhược điểm: quá trình khử khống khơng mạnh mẽ, tác dụng của nó gần như
formol. Sử dụng phương pháp này để thay thế formol đồng thời nên kết hợp với phương
pháp xử lý acid là rất tốt. Vì vừa cố định chất màu và vừa tách khống. [1]
2. Q trình nấu tách alginic
❖ Ngun lí
Cho Alginic phản ứng với kiềm Na hoặc K để chuyển về dạng tan.
Sau đó cho Alginate Natri hoặc Kali ra khỏi môi trường nước. Môi trường nấu chiết là
kiềm hóa trị I và phản ứng tổng quát: [1]
Alg-COOH + MA → Alg-COOM + HA
Ca-Alg + MA → Alg-COOM + CaA
Trong đó: MA: Dung dịch Hydroxit hoặc Cacbonat của kiềm hóa trị I; cịn HA là
acid tạo thành sau phản ứng; Alg-COOH: alginic; M: kiềm hóa trị I; A: OH hay CO3,
SO3, HPO4. [1]
❖ Bản chất [1]

Có 2 q trình cơ bản:
▪ Chuyển Alginate khơng tan về dạng Alginate hịa tan.
▪ Khuyếch tán Alginate hịa tan từ rong ra mơi trường chiết.
3. Các yếu tố cần lưu ý để quá trình alginate đạt hiệu suất và chất lượng cao
❖ Chất kiềm [1]
Nguyên tắc: có thể sử dụng mọi kim loại kiềm.
Có 2 loại kiềm:
▪ Kiềm mạnh: KOH, NaOH…Tốc độ phản ứng xảy ra nhanh.
▪ Kiềm yếu: Na2CO3, Na2HPO4….Phản ứng diễn ra chậm.
Trong thực tế người ta sử dung dịch Na2CO3, Na2HPO4 để nấu:
▪ Trường hợp nấu bằng dung dịch Na2CO3
9


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

2nC5H7O4COOH + nNa2CO3 = 2nC5H7O4COONa + nH2O + nCO2
Alginic (khơng hịa tan)

Alginat Natri (hịa tan)

▪ Trường hợp nấu chiết bằng hỗn hợp Na2CO3 và Na2HPO4
2nC5H7O4COOH + nNa2CO3 = 2nC5H7O4COONa + nCO2 + nH2O
Alginic (không tan)

Alginat Natri (hòa tan)

2nC5H7O4COOH + nNa2HPO4 = 2nC5H7O4COONa + nH3PO4

❖ Hàm lượng và nồng độ kiềm [1]
Vừa đủ để phá vỡ cấu trúc tế bào và chuyển toàn bộ Alginic về dạng Alginate Natri.
Nồng độ kiềm thích hợp: 20% o với rong khô và 1% so với dung dịch nấu.
❖ Nhiệt độ nấu [1]
Phá vỡ nhanh tế bào cây rong trong thời gian hợp lý.
Thực hiện nhanh và triệt để phả ứng giữa Alginic với kiềm tạo Alginate Natri hòa
tan.
Giảm độ nhớt mơi trường tạo điều kiện cho q trình hịa tan Alginate Natri trong
dung dịch nấu.
Nhiệt độ nấu thích hợp: 600C – 700C trong điều kiện dung dịch kiềm 1%, tỷ lệ kiềm
so với rong khô 20%.
❖ Thời gian nấu [1]
Cần đủ để phản ứng Alginic chuyển thành Alginate xảy ra hồn tồn và đủ để
Alginate Natri hịa tan ra mơi trường chiết. Thời gian nấu thích hợp: 1,5h-2h (Rong bị
nát nhừ)
❖ Môđun thủy áp [1]
Môđun thủy áp hay là tỷ lệ H2O/rong và kí hiệu (N): nước cần đủ hịa tan Alginate
tạo dung dịch có nồng độ thích hợp tạo điều kiện cho các q trình cơng nghệ về sau.

10


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

Theo kinh nghiệm thực tế lượng nước nấu của Sagasum là khoảng 12-16 lần so với
trong lượng rong khô và dễ lọc ở nhiệt độ 700C và nồng độ keo rong hợp lí cho các cơng
đoạn về sau.
❖ Chế độ khuấy đảo [1]

Có 2 tác dụng chính:
▪ Làm nhiệt độ và nồng độ hóa chất phân bố đều.
▪ Kích thích cho phản ứng.
Cần khuấy đảo liên tục nhưng với tốc độ vừa phải, vận tốc khuấy thích hợp 10-25
vịng/phút.
4. Tách và tinh chế alginic
❖ Mục đích: làm tăng độ tinh khiết cho sản phẩm.
❖ Thành phần hỗn hợp sau khi nấu
Tạp chất cơ học bao gồm:
▪ Bã rong ( có kích thước khác nhau)
▪ Một số chất khống khơng tan
Tạp chất hịa tan bao gồm:
▪ Chất màu
▪ Khống hịa tan
▪ Một số những thành phần khác bị thủy phân trong quá trình nấu (dung dịch
Glucose)
▪ Alginic Natri (nếu nấu trong môi trường kiềm Na)
❖ Tách tạp chất cơ học [1]
▪ Phương pháp lọc
Lắng lọc
Ly tâm lọc
11


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

Lọc ép
Sau khi lọc thu được dịch lọc là dung dịch Alginate thô.

❖ Tách tạp chất hịa tan [1]
▪ Có 3 phương pháp
Phương pháp alcol
Phương pháp acid hóa
Phương pháp Canxi hóa
❖ Phương pháp alcol [1]
Khi cho alcol nồng độ cao với tỷ lệ cao so với dung dịch Alginate bị kết tủa do alcol
cạnh tranh dung mơi nước của Alginate Natri. Sau đó, tách kết tủa ra khỏi dung dịch,
phần nước thải chứa đựng các tạp chất cần tạo ra.
▪ Ưu điểm: Thời gian nhanh, tách trực tiếp được sản phẩm Alginate Natri.
▪ Nhược điểm: Giá thành Alginate cao do sử dụng lượng alcol lớn, khó khăn trong
sản xuất.
❖ Phương pháp acid hóa [1]
Dùng acid vô cơ bổ xung vào dung dịch lọc để lấy Alginic ra khỏi muối Alginat
Natri, phản ứng của acid vơ cơ với Alginat Natri như sau:

Hình 11: Phản ứng của acid vô cơ với alginat natri [1]
Kết quả tạo ra Aginic không tan và nhẹ nên Alginic nổi lên trên bề mặt dung dịch
có thể lấy ra.
▪ Ưu điểm:
12


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

Thời gian nhanh.
Tạo ra các Alginic tự do, đây là một bán chế phẩm có thể sử dụng để sản xuất các
loại Alginte Natri khác trong công nghiệp.

▪ Nhược điểm
Nồng độ và nhiệt độ , thời gian, tỷ lệ phải rất lưu ý vì nếu quá dư sẽ cắt mạch làm
độ nhớt giảm đi.
❖ Phương pháp Canxi hóa [1]
Nguyên tắc: dung CaCl2 vào dịch lọc, tạo Alginate-Ca kết tủa theo sơ đồ sau đây:

Hình 12: Sơ đồ phương pháp Canxi hóa [1]
Phản ứng xảy ra
2nC5H7O4COONa + nCaCl2 → 2nC5H7O4COOCa + 2nNaCl
2nC5H7O4COOCa + nH2SO4 → 2nC5H7O4COOH + CaSO4
V. Vai trò của alginate
1. Khả năng tạo nhớt
Khi hòa tan vào nước, chúng dễ tạo dung dịch nhớt. [1]
Độ nhớt phụ thuộc chiều dài phân tử và nhiệt độ. [1]
13


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

Một số trường hợp độ nhớt có thể tăng do sự có mặt của cơ chất (tạo liên kết chéo
trong phân tử). [1]
2. Sự tạo gel của alginate
Alginate gel hóa được thực hiện trong điều kiện nhẹ bằng cách sử dụng các chất
phản ứng khơng độc hại. Nó có khả năng tạo gel bằng cách thay thế các ion natri từ axit
guluronic bằng các cation hóa trị hai như Ca2+ liên kết chéo với các chuỗi polyme thơng
qua mơ hình “hộp trứng”hoặc bằng cách giảm Giá trị pH dưới pKa của các đơn phân
ALG bằng cách sử dụng các lacton như d-glucono- 훿 -lactone. Trong quá trình nghiên
cứu, người ta đã xác định được rằng các yếu tố khác nhau như thành phần, trọng lượng

phân tử cũng như động học tạo gel và cation có ảnh hưởng đáng kể đến một số đặc tính
quan trọng liên quan đến độ xốp, tính chất trương nở, tính bền vững, khả năng phân hủy
sinh học, độ bền của gel, và các đặc điểm miễn dịch học và khả năng tương thích sinh
học của gel. [2]
Một yếu tố cần thiết trong việc kiểm sốt q trình hồ hóa là tốc độ hồ hóa. Hồ hóa
chậm cung cấp tính toàn vẹn cơ học để đồng nhất các cấu trúc gel. Trong khi các cation
canxi chịu trách nhiệm cho quá trình gel hóa ALG nhanh chóng và khơng thể kiểm sốt,
các nhóm carboxylate, nhóm phosphate cạnh tranh với các ion canxi và kết quả là q
trình gel hóa ALG bị trì hỗn. Cần đề cập rằng canxi clorua, nguồn quan trọng nhất của
các cation canxi, là nguyên nhân gây ra sự gel hóa ALG nhanh chóng và khơng thể kiểm
sốt được trong khi khả năng hòa tan thấp của canxi sulfat và canxi cacbonat sẽ kéo dài
quá trình tạo gel. Ngồi ra, tốc độ hồ hóa phụ thuộc vào nhiệt độ do đó nhiệt độ giảm
làm giảm Ca2+ khả năng phản ứng. Yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến các đặc tính
hóa lý của ALG là tỷ lệ M / G thay đổi giữa các loại tảo nâu khác nhau và thậm chí các
mảnh khác nhau của cùng một loại thực vật. Các khối G bị uốn cong hoặc méo mó trong
khi khối M có dạng giống như dải băng kéo dài. Chỉ những khối G alginate mới được
giả định tham gia vào liên kết ngang giữa các phân tử với các cation hóa trị hai như
Ca2+ để tạo ra hydrogel sao cho nếu hai hồi khối G xếp cạnh nhau, một lỗ hình thoi có
kích thước phù hợp với Ca2+ được hình thành. Quy trình liên kết ngang chủ yếu đạt được
bằng cách thay thế các ion natri của khối G bằng các cation hóa trị hai như Ca2+ và uốn
cong các nhóm guluronic để tạo ra cấu trúc giống như hộp trứng. Do đó, gel ALG với
14


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

nhiều đơn vị poly G-block được biết là dễ vỡ, cứng và ổn định hơn về mặt cơ học. Chúng
cũng cho thấy độ xốp cao, một ít co ngót trong q trình tạo gel và không bao giờ phồng

lên sau khi khô. Khi ALG được làm giàu với khối M, gel dần dần trở nên mềm và đàn
hồi hơn với độ co ngót và độ xốp giảm. Độ co ngót và tính linh hoạt của gel ALG được
xác định bởi khối MG. Tương tự như ALG với một số lượng lớn cặn từ khối G, ALG
với hàm lượng khối M chiếm ưu thế, trao đổi ion dễ dàng hơn do hấp thụ nước cao. Đáng
chú ý là cấu trúc hóa học của ALG phụ thuộc vào nguồn polyme. Alginate của vi khuẩn
được tạo ra từ Azotobacter có nồng độ khối G cao và gel của nó có độ cứng tương đối
cao. [2]

Hình 13: Cấu trúc hộp trứng để gel hóa alginate do tương tác giữa alginate và
cation hóa trị II
Trong điều kiện ở nhiệt độ cao (trạng thái sôi) và khi làm nguội trở lại sẽ tạo gel.[2]
Thường chúng tạo gel với Ca2+. [2]
3. Kĩ thuật tạo gel
Các alginate có khả năng tạo gel khi có mặt Ca2+ và acid. [1]
Có thể tạo gel ở pH < 4, thường dùng kết hợp với pectin. [1]
Ca2+ có vai trị như cầu nối nên gel này khơng thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi.
[1]
Alginate hoặc hỗn hợp chứa alginate được nhúng hoặc phun dung dịch Ca2+. [1]
Phương pháp thích hợp tạo sản phẩm mỏng, kích thước nhỏ như tạo màng bao.
Phương pháp làm lạnh: alginate được hòa tan trong nước với Ca2+ và các chất tạo phức.
Gia nhiệt đến nhiệt độ cao, để nguội đến khi gel Ca ổn định nhiệt. Gel có thể tạo thành
ở 500C nhưng cấu trúc lại mềm. [1]
15


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

VI. Các chỉ tiêu hóa lý của muối alginate

Tên chỉ tiêu
1. Hàm lượng sodium alginate (C6H7NaO6)n, %
khối lượng tính theo chất khơ
2. Hao hụt khối lượng sau khi sấy, % khối lượng,
không lớn hơn
3. Hàm lượng các chất không tan trong nước, %
khối lượng tính theo chất khơ, khơng lớn hơn

Mức
từ 90.8 đến 106.0 a)

15

2

4. Hàm lượng asen, mg/kg, không lớn hơn

3

5. Hàm lượng chì, mg/kg, khơng lớn hơn

5

a)

Tương ứng với lượng carbon dioxide sinh ra từ 18.0 đến 21.0% khối lượng

tính theo chất khơ.
Bảng 1: TCVN12101-2017 Các chỉ tiêu lí hóa của natri alginat
VII. Các chỉ tiêu vi sinh của muối alginate

Tên chỉ tiêu
1. Tổng số vi sinh vật hiếu khí, CFU/g, khơng lớn
hơn
2. Tổng số nấm men và nấm mốc, CFU/g, không lớn
hơn

Mức
5.103
5.102

3. Coliform, MPN/g

Khơng được có

4. Salmonella, CFU/25g

Khơng được có

Bảng 2: TCVN12101-2017 Các chỉ tiêu vi sinh của natri alginat

16


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

CHƯƠNG 2: CÁC TÍNH CHẤT CỦA ALGINATE
I. Một số tính chất chung
Là polymer có tính chất acid yếu. [1]

Khơng màu, khơng mùi, khơng tan trong các dung môi hữu cơ và nước. [1]
Là chất có tính chất hút nước trương nở khi ngâm trong nước. [1]
Alginic hịa tan trong dung dịch kiềm hóa trị I và tạo dung dịch muối kiềm hóa trị I
hịa tan có độ nhớt cao. [1]
Muối kiềm hóa trị II khơng tan. [1]
II. Tính chất của Alginate với kim loại hóa trị II
Có độ chắc cao. [1]
Có khả năng tạo màu tùy theo kim loại. [1]
Khơng hịa tan trong nước. [1]
Khi ẩm thì dẻo (Gel Alginate), khi khơ có độ cứng cao và khó thấm nước, tỷ trọng
thấp. [1]
III. Tính chất của muối Alginaate với kim loại hóa trị I
Dễ bị cắt mạch bởi yếu tố acid, kiềm mạnh, nhiệt độ cao, enzyme. [1]
Khi tương tác với acid vô cơ thì tách Alginic tự do. Vì vậy, lợi dụng tính chất này
để tinh hế Alginic, ứng dụng trong công nghiệp. [1]
Dễ hòa tan trong nước, tạo dung dịch keo nhớt có độ dính, độ nhớt cao. [1]
Khi làm lạnh khơng đơng, khi khơ trong suốt có tính đàn hồi. [1]
IV. Tính chất hóa học và vật lí của alginat
Ở dạng muối, loại phụ gia thực phẩm này tan trong nước, độ nhớt của dung dịch thu
được phụ thuộc vào trọng phân tử và lượng ion trong muối. Khác với agar, dung dịch
của nó khơng đơng lại ngay cả khi làm lạnh đông. [2]

17


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

Việc lạnh đông và làm tan giá dung dịch Na -algilnate khi có mặt ion Ca2+ có thể

làm tăng độ nhớt của dung dịch. [2]
Khi thêm acid hay ion Ca2+ dung dịch Na-algilnate có thể tạo thành gel, màng hay
sợi nhờ các tương tác tĩnh điện qua cầu calcium khi ở nhiệt độ phòng pH từ 4 đến 10.
Phụ thuộc vào nồng độ calcium, gel tạo ra có thể thuận nghịch (khi nồng độ Ca2+ thấp)
hay khơng thuận nghịch và ít đàn hồi (khi nồng độ Ca2+ cao). [2]
Tham gia tạo gel trong trường hợp này, các tương tác tĩnh điện (qua cầu canxi) có
vai trị quan trọng. Có lẽ vì thế các gel này khơng thuận nghịch với nhiệt và ít đàn hồi.
[2]
Các màng algilnate rất đàn hồi, rất bền, chịu dầu và khơng dính bết. [2]
Có thể tạo màng alginate bằng các phương pháp sau: [2]
❖ Cho bốc hơi một lớp dung dịch alginate hòa tan trên một bề mặt phẳng.
❖ Dùng chất kết tủa thích hợp để xử lý màng từ alginate hòa tan.
❖ Tách ammoniac ra khỏi màng của dung dịch kẽm alginate, nhơm alginate, đồng
alginate hoặc bạc alginate hịa tan trong ammnoniac dư.
❖ Các alginate tích điện âm có thể tạo keo tụ với các chất tích điện dương. Nó hấp
thụ nước rất tốt, có thể hấp thụ hơn 200 lần khối lượng phân tử của mình.
V. Độ nhớt
Khi hòa tan các alginat vào nước chúng sẽ ngậm nước và tạo dung dịch nhớt. Độ
nhớt phụ thuộc vào chiều dài của phân tử alginat. [1]
Bột alginat rất dễ bị giảm nếu không được bảo quản ở nhiệt độ thấp. Ngoài ra, cách
sắp xếp của phân tử alginat cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của nó. [1]
Trong một số trường hợp độ nhớt có thể gia tăng ở nồng độ thấp với sự hiện diện
của một số cơ chất như: CaSO4, CaCO3. [1]
Ion canxi liên kết với alginat tạo liên kết chéo trong phân tử gia tăng, sẽ làm gia tăng
trọng lượng phân tử và độ nhớt. [1]

18


Alginate và ứng dụng trong y dược

18139103

Độ nhớt: Khi hòa tan các alginate vào nước và sẽ ngậm nước và tạo dung dịch nhớt,
độ nhớt tỉ lệ thuận vào chiều dài phân tử của alginate. [1]
Độ nhớt
Nồng độ (%)
Thấp

Trung bình

Cao

Rất cao

0.25

9

15

21

27

0.5

17

41

75

110

0.75

33

93

245

355

1.0

58

230

540

800

1.5

160

810

1950

3550

2.0

375

2100

5200

8750

Bảng 3: Độ nhớt của alginate, mPa.S (Broorkried, 20 rpm, 200C) [1]
Qua nhưng thông số trên cho thấy sự thay đổi độ nhớt với những nồng độ khác nhau.
Ở một số trường hợp độ nhớt có thể tăng lên với nồng độ thấp khi có sự hiện diện của
một số muối như CaCO3, Calcium tartat, ion Calcium liên kết với alginate tạo cầu nối
giữa các phân tử làm tăng trọng lượng phân tử của độ nhớt dung dịch. [1]
VI. Sự hóa dẻo
Sự hóa dẻo của màng có thể nâng cao bằng cách thêm vào các tác nhân làm dẻo
cách này gọi là sự hóa dẻo. Kết quả làm cho độ bền của màng càng tăng lên, chính điều
này giúp màng ít bị rách, đó là kết quả của q trình co lại của các phân tử bên trong
giữa các chuổi polymer trong cấu trúc màng. Chất dẻo phải phù hợp với polymer sử
dụng làm màng và cũng phải cùng hoạt tính tan với polymer. Các yếu tố khác là chất
dẻo phải được giữ lại trong hỗn hợp lâu, ổn định cao, không bao hơi và màu, và quan
trọng là mùi của các chất này không làm ảnh hưởng tiêu cực đến tính tính chất của
màng.[1]

19