ALGINATE và ỨNG DỤNG TRONG LĨNH vực THỰC PHẨM

O
ƢỜN

O

O

NƠNG LÂM TP.HCM

KHOA CƠNG NGHỆ HĨA H C VÀ THỰC PHẨM
------

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
MÔN H C: HO T CHẤT BỀ MẶT

ề tài: ALGINATE VÀ ỨNG D NG TRONG
LĨN

ỰC THỰC PHẨM
GVGD: TS. Phan Nguyễn Quỳnh Anh
SVTH: Chế Thị Kiều Phƣơng- 18139153
Lớp: DH18HT
Niên khóa: 2018-2022

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2022


LỜI MỞ ẦU
Trong thời đại cơng nghiệp hóa- hiện đại hóa, chất lượng cuộc sống của con
người ngày càng được nâng cao, nên yêu cầu thị hiếu trong việc thưởng thức thực
phẩm ngày càng khắt khe hơn. Vì thế, việc sản xuất thực phẩm ngày nay khơng chỉ

địi hỏi cung cấp năng lượng mà còn phải đáp ứng về mặt cảm quan.
Nhóm ngành Cơng nghiệp thực phẩm đã và đang phát triển mạnh ở nhiều
quốc gia trên thế giới, trong đó có quốc gia Việt Nam chúng ta. Khoảng 75% thực
phẩm tiêu thụ hằng ngày của con người là loại thực phẩm đã qua chế biến và đóng
gói sẵn. Cơng nghiệp thực phẩm không chỉ đơn giản là chế biến, sản xuất, bảo quản,
xuất khẩu thực phẩm cả trong và ngồi nước mà bên cạnh đó, cơng nghiệp thực
phẩm ngày càng mở rộng về việc tìm hiểu và ứng dụng những chất có nguồn gốc
thiên nhiên vào sản xuất.
Từ những năm cuối thế kỉ XIX, người ta đã phát hiện ra Alginate- một chất
được chiết xuất từ tảo nâu (thuộc họ Phaeophyceae), có thể ứng dụng được vào
nhiều sản phẩm khác nhau thuộc các lĩnh vực đa dạng. Không chỉ vậy, Alginate còn
được biết đến là một chất phụ gia sử dụng hàng đầu trong ngành cơng nghiệp thực
phẩm.
Vì lẽ đó mà bài báo cáo Tiểu luận này em chọn đề tài “Alginate và ứng dụng
trong lĩnh vực thực phẩm” để tìm hiểu sâu hơn.

2


M CL C
DANH MỤC HÌNH ẢNH ..........................................................................................6
DANH MỤC BẢNG BIỂU ........................................................................................7
hƣơng 1:

ỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤT HO

NG BỀ MẶT.............8

1.1

Tình hình chất hoạt động bề mặt ..................................................................8

1.2

Sức căng bề mặt...............................................................................................8

1.2.1

Định nghĩa ..................................................................................................8

1.2.2

Các yếu tố ảnh hưởng đến sức căng bề mặt ...............................................9

1.2.2.1 Sức căng bề mặt phụ thuộc vào bản chất của các pha tiếp xúc ................9
1.2.2.2 Sức căng bề mặt phụ thuộc vào nhiệt độ ..................................................9
1.2.2.3 Sức căng bề mặt phụ thuộc vào khối lượng riêng ..................................10
1.2.3
1.3

Các phương pháp xác định sức căng bề mặt ............................................10

Chất hoạt động bề mặt .................................................................................10

1.3.1

Định nghĩa ................................................................................................10

1.3.2

Phân loại chất hoạt động bề mặt ..............................................................11

1.3.2.1 Phân loại theo bản chất nhóm háo nước.................................................12
1.3.2.2 Phân loại theo bản chất nhóm kỵ nước ..................................................13
1.3.2.3 Phân loại theo bản chất liên kết nhóm kỵ nước và ái nước ....................14
1.3.3
1.4

Sự hình thành Micelle và nồng độ Micelle tới hạn (CMC) .....................14

Các tính chất cơ bản .....................................................................................15

1.4.1

Điểm Kraft- điểm đục ..............................................................................15

1.4.2

HLB (tính ưa nước- tính ưa dầu- cân bằng) .............................................15

1.4.3

Khả năng hịa tan ......................................................................................16

1.4.4

Một số tính chất hóa lý khác ....................................................................16

1.5

Ứng dụng của chất hoạt động bề mặt .........................................................16

1.5.1

Trong công nghiệp ...................................................................................16

1.5.2

Trong nông nghiệp ...................................................................................16

1.5.3

Trong xây dựng ........................................................................................16

ƢƠN
2.1

2: ỔNG QUAN VỀ ALGINATE......................................................17

Giới thiệu về Alginate ...................................................................................17

2.1.1

Nguồn gốc alginate...................................................................................17
3


2.1.2

Lịch sử hình thành và phát triển ...............................................................19

2.1.2.1 Trên thế giới ...........................................................................................19
2.1.2.2 Ở Việt Nam ............................................................................................19
2.1.3

Cấu tạo- Cấu trúc......................................................................................20

2.1.4

Phân loại ...................................................................................................23

2.1.4.1 Natri Alginate (Sodium alginate) ...........................................................23
2.1.4.2 Kali alginate ...........................................................................................23
2.1.4.3 Amoni alginate .......................................................................................24
2.1.4.4 Canxi alginate (Calcium alginate) ..........................................................24
2.1.4.5 Propylen glycol alginate (Propylene gycol alginate) .............................25
2.2

Các ứng dụng của alginate ...........................................................................25

2.2.1

Trong ngành công nghiệp thực phẩm.......................................................25

2.2.2

Trong dược phẩm .....................................................................................26

2.2.3

Trong mỹ phẩm ........................................................................................26

2.2.4

Trong công nghiệp dệt .............................................................................26

2.2.5

Trong công nghiệp giấy ...........................................................................26

2.2.6

Trong một số lĩnh vực khác .....................................................................26

2.3

Tiêu chuẩn chất lƣợng của alginate ............................................................27

2.3.1

Các chỉ tiêu lý- hóa...................................................................................27

2.3.2

Các chỉ tiêu vi sinh ...................................................................................29

ƢƠN

3: TÍNH CHẤ

ẶC TÍNH CỦA ALGINATE ........................30

3.1

Các tính chất chung alginate ........................................................................30

3.2

ặc tính alginate............................................................................................31

3.2.1

Đặc điểm dựa trên cấu trúc của lginate ....................................................31

3.2.2

Trọng lượng phân tử .................................................................................31

3.2.3

Độ nhớt .....................................................................................................31

3.2.4

Độ tan .......................................................................................................32

3.2.5

Tính chất của màng alginate ....................................................................32

3.2.6

Sự hóa dẻo của màng alginate ..................................................................33

3.2.7

Hợp phần từ alginate ................................................................................33

3.2.8

Tính tương thích sinh học của alginate ....................................................34
4


3.2.9
3.3

Khả năng phân hủy sinh học của alginate ................................................34

Sự hình thành hydrogel và các đặc tính của nó .........................................34

3.3.1

Phương pháp tạo hydrogel .......................................................................34

3.3.2

Kỹ thuật tạo hydrogel ...............................................................................35

ƢƠN

4: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ALGINATE.......................................37

4.1

Công nghệ chiết tách lginate từ rong nâu ...................................................37

4.2

Công nghệ chiết tách alginate từ rong Mơ iệt Nam ................................38
ƢƠN

5: ỨNG D NG ALGINATE TRONG THỰC PHẨM .....................40

5.1

Tạo độ bền cho bọt bia..................................................................................40

5.2

Sản phẩm sữa ................................................................................................41

5.3

Tạo độ dai cho mì ăn liền .............................................................................41

5.4

Phụ gia sản xuất bánh mì .............................................................................41

5.5

Chất ổn định trong kem ...............................................................................42

5.1

Tạo màng bọc thực phẩm .............................................................................42
ƢƠN

6: KẾT LUẬN ......................................................................................43

TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................44

5


DANH M C HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Bề mặt phân chia pha lỏng- khí của một chất lỏng ngun chất .................9
Hình 1.2 Quan hệ tuyến tính giữa sức căng bề mặt và nhiệt độ ...............................10
Hình 1.3 Phân tử chất họat động bề mặt ..................................................................11
Hình 1.4 Cấu tạo phân tử của các chất hoạt động bề mặt nhóm háo nước ..............12
Hình 1.5 Cấu tạo của một phân tử chất hoạt động bề mặt Cationic .........................13
Hình 1.6 Miceclle hình cầu ......................................................................................14
Hình 2.1 Bột alginate ................................................................................................17
Hình 2.2 Tảo bẹ khổng lồ Macrocystis pyrifera và tảo nâu (Phaeophyceae)...........18
Hình 2.3 Tảo lục (Chlorophyceae) và tảo đỏ (Rhodophyceae) ................................18
Hình 2.4 Cấu trúc hóa học của khối G, khối M và khối xen kẽ trong alginat ..........20
Hình 2.5 Công thức cấu tạo β-D-Mannuroic acid và α- L-Guluronic acid ..............20
Hình 2.6 Cấu trúc alginate ........................................................................................21
Hình 2.7 Cơng thức phân tử của Alginic Acid .........................................................21

Hình 2.8 Cấu tạo dạng liên kết (M-M-G) và (M-M) trong phân tử alginate ...........21
Hình 2.9 Cấu trúc đặc biệt của Alginic theo các đơn vị mononer ...........................22
Hình 2.10 Cấu trúc các dạng Block ..........................................................................22
Hình 2.11 Chiều dài của các Block ..........................................................................22
Hình 2.12 Cơng thức cấu tạo của Natri alginate ......................................................23
Hình 2.13 Cơng thức cấu tạo của Kali alginate ........................................................24
Hình 2.14 Cơng thức cấu tạo của Amoni alginate ...................................................24
Hình 2.15 Cơng thức cấu tạo của Canxi alginate .....................................................25
Hình 2.16 Cơng thức cấu tạo của Propylen glycol Alginate ....................................25
Hình 3.1 Sự kết hợp của ion Ca2+ với lginate ...........................................................35
Hình 3.2 Vị trí của ion Ca2+ trong alginate ...............................................................35
Hình 4.1 Rong nâu ....................................................................................................37
Hình 4.2 Sơ đồ các phương pháp tách và tinh chế alginate từ rong nâu ..................38
Hình 4.3 Rong Mơ Việt Nam ...................................................................................39
Hình 4.4 Sơ đồ các phương pháp tách và tinh chế alginate từ rong Mơ Việt Nam .39
Hình 5.1 Sản phẩm bia .............................................................................................40

6


DANH M C BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Bảng giá trị sức căng bề mặt của chất lỏng tiếp xúc với không khí (σx) và
của chất lỏng tiếp xúc với nước (σ1) ở 20 ℃ (dyn/cm) ..............................................9
Bảng 1.2 Giá trị HLB................................................................................................15
Bảng 2.1 Chỉ tiêu lý- hóa của Natri alginate (theo TCVN 12101-2:2017) ..............27
Bảng 2.2 Chỉ tiêu lý- hóa của Kali alginate (theo TCVN 12101-3:2017) ................27
Bảng 2.3 Chỉ tiêu lý- hóa của Amoni alginate (theo TCVN 12101-:2017) .............28
Bảng 2.4 Chỉ tiêu lý- hóa của Canxi alginate (theo TCVN 12101-5:2017) .............28
Bảng 2.5 Chỉ tiêu lý- hóa của propylen glycol alginate (theo TCVN 12101-6:2017)
...................................................................................................................................29

Bảng 2.6 Chỉ tiêu vi sinh của natri alginat (theo TCVN 12101-2:2017) .................29
Bảng 3.1 Tính chất vật lý dung dịch Natri alginate dùng trong thực phẩm (Anon,
1972) (Trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008) .........................................................30
Bảng 3.2 Tính chất vật lý dung dịch Natri alginate 1% dùng trong nước cất (Anon,
1972) (Trích dẫn bởi Cao Thị Lan Như, 2008) .........................................................30
Bảng 3.3 Bảng độ nhớt của alginate, mPa.S (Broorkrield, 20rpm, 20℃) (trích dẫn
bởi Cao Thị Lan Như, 2008) .....................................................................................32

7


hƣơng 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHẤT HO

NG BỀ MẶT

1.1 Tình hình chất hoạt động bề mặt
Là một trong những nhóm hóa chất được sử dụng nhiều nhất trên thế giới.
Được sử dụng trong các lĩnh vực như: tẩy rửa, mỹ phẩm, công nghiệp liên quan vi
điện tử, môi trường, dầu khí, sinh học, ức chế ăn mịn, ... Theo số liệu thống kê, mỗi
năm có khoảng 15 triệu tấn chất hoạt động bề mặt được sản xuất để đáp ứng nhu
cầu. Thị trường chất hoạt động bề mặt cao (khoảng 3 tỷ USD trong 1997).
Vùng Tây Âu, Bắc Mỹ có khoảng 80% chất hoạt động bề mặt ở trên cơ sở
dầu mỏ.
Vùng Châu Á thái bình dương có khoảng 55-65% chất hoạt động bề mặt trên
cơ sở dầu béo thiên nhiên.
1.2 Sức căng bề mặt
1.2.1

ịnh nghĩa
Lực tác dụng trên một đơn vị chiều dài của giới hạn (chu vi) bề mặt phân

chia pha và làm giảm bề mặt của chất lỏng gọi là sức căng bề mặt- σ. (erg/cm2 hay
dyn/cm vì 1 erg = 1dyn/cm).
Xét trên một bề mặt phân chia pha lỏng- khí của một chất lỏng nguyên chất
mọi phân tử chất lỏng đều chịu sự tương tác của các phân tử bao quanh ( tương tác
lưỡng cực- lượng cực, lưỡng cực- cảm ứng, tương tác khuếch tán- đây là ba thành
phần của liên kết Van der Waals). Tuy nhiên:
 Đối với các phân tử trong lòng pha lỏng các lực tương tác là cân bằng với
nhau
 Đối với các phân tử ở trên ranh giới phân chia pha, lực tương tác về phía pha
lỏng lớn hơn về phía pha khí, nên tạo ra một lực ép lên phần chất lỏng về
phía bên trong. Áp suất tạo ra đó ( lực trên một đơn vị bề mặt) gọi là áp suất
phân tử- chính là nội áp pi trong phương trình Van der Walls. Nộp áp này
kéo các phân tử chất lỏng từ bề mặt phân chia pha, do đó có xu hướng làm
cho bề mặt giảm đến mức tối thiểu.

8


Hình 1.1 Bề mặt phân chia pha lỏng- khí của một chất lỏng nguyên chất
1.2.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến sức căng bề mặt
1.2.2.1 Sức căng bề mặt phụ thuộc vào bản chất của các pha tiếp xúc
Bảng 1.1 Bảng giá trị sức căng bề mặt của chất lỏng tiếp xúc với khơng khí (σx) và
của chất lỏng tiếp xúc với nước (σ1) ở 20 ℃ (dyn/cm)
σx

σ1

σx

σ1

Nƣớc

72,75

-

Ethanol

22,30

-

Benzen

28,88

35,00

n-octanol

27,50

8,50

Acetic acid

27,60

-

n-hexan

18,40

51,10

Chloroform

26,67

45,10

n-octan

21,80

50,80

Glycerine

66,00

-

Aniline

42,90

-

Chất lỏng

Chất lỏng

Chất lỏng càng phân cực, tương tác phân tử càng lớn, nội áp càng lớn, do đó
sức căng bề mặt càng lớn.
1.2.2.2 Sức căng bề mặt phụ thuộc vào nhiệt độ
Ngoài các yếu tố bản chất của các pha tiếp xúc có ý nghĩa quyết định đến giá
trị sức căng bề mặt, sức căng bề mặt còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như
nhiệt độ, áp suất, độ cong của bề mặt và đặt biệt là sự có mặt của chất thứ hai của
chất lỏng. Trong phần này chỉ đề cập đến mối quan hệ giữa sức căng bề mặt và
nhiệt độ.
Đối với chất lỏng, khi tăng nhiệt độ, sức căng bề mặt giảm.
9


Ở nhiệt độ tới hạn, khơng cịn bề mặt phân chia, sức căng bề mặt bằng 0.

Hình 1.2 Quan hệ tuyến tính giữa sức căng bề mặt và nhiệt độ
1.2.2.3 Sức căng bề mặt phụ thuộc vào khối lƣợng riêng
Theo phương trình Mc Leod: σ/(D-d)4 = Const
D: Khối lượng riêng pha lỏng và d: khối lượng riêng pha khí (g/cm3).
1.2.3

ác phƣơng pháp xác định sức căng bề mặt

Các phương pháp phổ biến để xác định sức căng bề mặt là:
1) Xác định sự biến đổi của mực chất lỏng trong mao quản

2) Cân bằng giọt chất lỏng
3) Phương pháp Ledomte du Nouy
4) Bản phẳng L. Wilhelmy
5) Áp suất cực đại của bọt khí
6) Xác định hình dạng hạt và bọt khí
1.3 Chất hoạt động bề mặt
Chất hoạt động bề mặt có tên gọi: Surfactant = Surface- active agent.
1.3.1

ịnh nghĩa
Các chất hoạt động bề mặt những chất có khả năng làm giảm sức căng bề

mặt của dung mơi chứa nó. Các chất này có khả năng hấp phụ lên lớp bề mặt, có độ

10


tan tương đối nhỏ, nếu khơng chúng có xu hướng rời khỏi bề mặt vào trong lòng
chất lỏng.
Các chất hoạt động bề mặt trong nước đa số là các chất hữu cơ như các acid
béo, muối của acid béo, ester, rượu, alkyl sulfate....Các phân tử chất hoạt động bề
mặt gồm hai phần:
 Phần phân cực (ái nước, ưa nước, háo nước) thường chứa các nhóm chức
carboxylate, sulfonate, sulfate, amine bậc bốn....Nhóm này làm cho phân tử
chất hoạt động bề mặt có ái lực lớn đối với nước và bị kép vàp lớp nước.
 Phần không phân cực (kỵ nước, ghét nước hay ái dầu, ưa dầu) là các gốc
hydrocarbon không phân cực kỵ nước, không tan trong nước, tan trong pha
hữu cơ không phân cực nên bị đẩy đến pha không phân cực. Phân tử chất
hoạt động bề mặt được biểu diễn như sau:

Hình 1.3 Phân tử chất họat động bề mặt
1.3.2 Phân loại chất hoạt động bề mặt
Các chất hoạt động bề mặt có thể được phân loại theo cấu trúc hóa học, theo tính
chất vật lí (độ tan trong nước hoặc dung mơi), theo ứng dụng hóa học.
Phân loại theo cấu trúc hóa học có thể phân theo:
 Phân loại theo bản chất nhóm háo nước
 Phân loại theo bản chất nhóm kỵ nước
 Phân loại theo bản chất liên kết giữa nhóm háo nước và kỵ nước

11


1.3.2.1 Phân loại theo bản chất nhóm háo nƣớc
Theo bản chất nhóm háo nước các chất hoạt động bề mặt được chia thành các
nhóm chính như sau: Các chất hoạt động bề mặt anionic, cationic, khơng ionic và
lưỡng tính.

Hình 1.4 Cấu tạo phân tử của các chất hoạt động bề mặt nhóm háo nước
a. Chất hoạt động bề mặt anionic
Chất hoạt động bề mặt mà khi hòa tan vào nước phân ly ra ion hoạt động bề
mặt điện tích âm.
Bao gồm các nhóm chính:
 Acid carbocylic: RCOO(-)
 Ester sulfuric (Sulface): ROSO2O(-)
 Alkan sulfonic acid: RSO3(-)
 Alken sulfonic acid: R-CH=CH-CH2-SO3(-)
 Alkyl aromatic sulfonic acid: R-C6H4-SO3(-)
 Các nhóm khác: Phosphate và phosphonic acid, persulfate, thiosulfate,
sulfamic acid, sulfosuccinate...

12


b. Chất hoạt động bề mặt Cationic
Chất hoạt động bề mặt mà khi hòa tan vào nước phân ly ra ion hoạt động bề
mặt điện tích dương.

Hình 1.5 Cấu tạo của một phân tử chất hoạt động bề mặt Cationic
Trong đó:
 X: halogenua, sulfate, methyl sulfate,...
 R1: alkyl mạch dài
 R2, R3, R4: Hydro hay nhóm alkyl mạch ngăn, alkyl aryl.
c. Chất hoạt động bề mặt không ion (Nonionic)
Chất hoạt động bề mặt khi hịa tan vào trong nước khơng phân ly thành ion
gọi là chất hoạt động bề mặt không ion.
Cấu tạo chất gồm:
 Phần kỵ nước: alkyl phenol, alcol, acid béo, amide,...
 Phần ái nước: ethylene oxide, propylene oxide, glycerin orbitol,...
d. Chất hoạt động bề mặt lƣỡng tính (Amphoteric)
Là những chất họat động bề mặt mà chứa cả nhóm acid và base trong phần ái
nước. Gồm 2 loại chính:
 Hoạt động bề mặt lưỡng tính carboxylic
 Hoạt động bề mặt lưỡng tính sulfate/sulfonate
1.3.2.2 Phân loại theo bản chất nhóm kỵ nƣớc
 Gốc alkyl mạch thẳng, C8-18
13


 Gốc alkyl mạch ngắn C3-12 gắn vào nhân thơm
 Olefin nhánh C8-C20

 Hydrocarbon từ dầu mỏ
 Hydrocarbon mạch dài thu được từ phản ứng CO và H2
1.3.2.3 Phân loại theo bản chất liên kết nhóm kỵ nƣớc và ái nƣớc
 Nhóm háo nước liên kết trực tiếp nhóm kỵ nước: RCOONa, ROSO3Na,
RC6H4SO3Na
 Nhóm háo nước liên kết nhóm kỵ nước thông qua các liên kết trung gian:
Liên kết ester: RCOO-CH2CHOHCH2-OSO3Na
Liên kết amide: R-NHCOCH2SO3Na
Liên kết ether: ROC2H4OSO3Na
1.3.3 Sự hình thành Micelle và nồng độ Micelle tới hạn (CMC)
Các phân tử của chất hoạt động bề mặt gồm một phần kỵ nước và một phần
ưa nước. Micelle được hình thành khi ở một nồng độ nhất định, các phân tử chất
hoạt động bề mặt tập hợp lại với nhau, đầu ưa nước được bao quanh bởi các phân tử
nước sẽ hướng ra ngoài và đầu kỵ nước tụ vào bên trong hình thành các Micelle có
dạng hình cầu, hình trụ hay màng.
Nồng độ phù hợp với việc hình thành các Micelle được gọi là nồng độ
Micelle tới hạn (CMC)

Hình 1.6 Miceclle hình cầu

14


Sự hòa tan chất hữu cơ của các Micelle phụ thuộc vào số lượng và kích
thước Micelle. Số lượng Micelle càng nhiều, độ hịa tan càng tốt, kích thước
Micelle càng lớn, độ hòa tan các chất hữu cơ càng dễ dàng.
1.4 Các tính chất cơ bản
1.4.1

iểm Kraft- điểm đục

Khả năng hòa tan của các chất hoạt động bề mặt anion tăng lên theo nhiệt độ.

Khả năng hòa tan này tăng trưởng đột ngột khi tác nhân bề mặt hòa tan đủ để tạo
thành Micelle. Điểm Kraft là điểm mà tại nhiệt độ đó các Micelle có thể hịa tan.
Độ tan của các chất hoạt động bề mặt không ion (NI) phụ thuộc vào liên kết
hydro trong nước với chuỗi polyoxyetylen. Năng lượng của liên kết hydro rất lớn
khi tăng nhiệt độ vì khi đó sự mất nước làm giảm độ tan. Điểm đục là điểm tại nhiệt
độ đó các chất hoạt động bề mặt NI khơng hịa tan được.
1.4.2

L (tính ƣa nƣớc- tính ƣa dầu- cân bằng)

HLB = Hydrophile- Lipophile Balance: Mối tương quan ái nước- ái dầu.
 Thang đo HLB: 1-20
 HLB lớn: tính ái nước cao, tính ái dầu thấp
 Gia tăng HLB dẫn đến gia tăng tính ái nước
 Độ phân tán khác nhau trong dung dich nước dẫn đến HLB khác nhau
Bảng 1.2 Giá trị HLB
Mức độ phân tán

HLB

Không phân tán trong nước

1-4

Phân tán kém

3-6

Phân tán như sữa sau khi lắc

6-8

Phân tán như sữa bền

8-10

Phân tán từ mờ đến trong

10-13

Dung dịch trong

>13

15


1.4.3 Khả năng hịa tan
Tính hịa tan phụ thuộc vào các yếu tố:
 Bản chất và vị trí của nhóm ưa nước. Nhóm ưa nước ở đầu mạch dễ hịa tan
hơn nhóm ở giữa mạch.
 Chiều dài của mạch Hydrocacbon. Nhóm kỵ nước mạch thẳng dễ hịa tan
hơn mạch nhánh.
 Nhiệt độ
 Bản chất của ion kim loại: với ion Na+, K+ dễ hòa tan hơn các ion Ca2+, Mg2+
1.4.4 Một số tính chất hóa lý khác
 Khả năng nhũ hóa
 Khả năng hoạt động bề mặt

 Tính thấm ướt
 Khả năng tạo bọt
1.5 Ứng dụng của chất hoạt động bề mặt
1.5.1 Trong công nghiệp
 Dùng làm chất mềm vải, chất trợ nhuộm
 Là chất nhũ hóa cho các loại bánh kẹo, bơ sữa và đồ hộp,... trong công
nghiệp thực phẩm
 Làm sạch bề mặt kim loại và xử lý chống gỉ sét
 Sử dụng làm chất trợ ngấm và phân tán mực in trong ngành in ấn
 Làm chất tẩy rửa, chất nhũ hóa, chất tạo bọt trong sản xuất mỹ phẩm, kem
dưỡng da, dầu gội, kem đánh răng
 Dùng làm chất nhũ hóa trong dung dịch khoan dầu khí....
1.5.2 Trong nơng nghiệp
Dùng làm hoạt chất trong sản xuất thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, thuốc diệt
cỏ,...
1.5.3 Trong xây dựng
Dùng làm chất nhũ hóa nhựa đường, thúc đẩy sự đóng rắn của bê tơng....

16


ƢƠN

2: ỔNG QUAN VỀ ALGINATE

2.1 Giới thiệu về Alginate

Hình 2.1 Bột alginate
2.1.1 Nguồn gốc alginate
Rong biển có rất nhiều ứng dụng trong cuộc sống con người. Từ thời xa xưa

con người đã biết sử dụng rong biển như là một chất tạo kết đông dùng trong mứt
hay rau câu, dùng làm thực phẩm ăn kiêng. Năm 1882, Walther Hess đã sử dụng
pollysaccharit của rong biển như một chất cố định vi sinh vật, một môi truờng nuôi
cấy và phân lập vi sinh vật.
Ngày nay con người sử dụng rong biển như một chất phụ gia ứng dụng nhiều
trong thực phẩm. Họ sử dụng những pollysaccharit của rong biển trong những mục
đích cố định, tạo gel, nhũ hóa sản phẩm thực phẩm.
Rong biển có thể được phân thành ba nhóm rộng dựa trên sắc tố: nâu, đỏ và
lục. Các nhóm rộng này lần lượt là Phaeophyceae, Rhodophyceae và
Chlorophyceae. Rong biển màu nâu thường lớn và có phạm vi từ tảo bẹ Macrocystis
pyrifera khổng lồ. Đây là một nguồn giàu iod, kali, và các chất khoáng khác, nhưng
sản phẩm thu được chủ yếu từ tảo bẹ khổng lồ là alginate.

17


Hình 2.2 Tảo bẹ khổng lồ Macrocystis pyrifera và tảo nâu (Phaeophyceae)

Hình 2.3 Tảo lục (Chlorophyceae) và tảo đỏ (Rhodophyceae)
Alginate là loại polymer sinh học biển phong phú nhất thế giới và là loại
polymer sinh học nhiều thứ hai trên thế giới sau cellulose. Và được phát hiện đầu
tiên bởi Stanford (1881), là một acid hữu cơ có trong tảo nâu, trọng lượng phân tử
từ 32000 – 200000.
Nguồn alginate chủ yếu được tìm thấy ở thành tế bào và ở gian bào của tảo
nâu ở biển (thuộc họ Phaeophyceae), tảo bẹ Macrocystis pyrifera, nodosum
Ascophyllum và các loại Lamminaria nhưng nhiều nhất là ở tảo nâu. Ở dưới dạng
muối Alginat.
Hàm lượng và các thuộc tính lý, hóa sinh học của alginate biến đổi theo loài
rong, giai đoạn trưởng thành, mùa vụ và môi trường sống của rong.

18


Alginate là một polysaccharide anion và ưa nước, tồn tại dưới 2 dạng không
tan là acid alginic và Alginate Canxi và Magie (kí hiệu: AlgCa, AlgMg) rất bền
vững ở thành tế bào cây rong. Tạo nên cấu trúc lưới gel bền trên thành tế bào rong
nâu.
2.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển
2.1.2.1 Trên thế giới
Alginate (Alg) hầu hết có sẵn ở dạng sản phẩm muối natri của acid Alginic
và chúng đại diện cho một trong những họ giàu nhất của các polysaccharide anion
tự nhiên, được phát hiện vào cuối thế kỷ XIX bởi một dược sĩ người Anh, E.C.C.
Stanford, và có tên gọi là “Algin”, là một dung dịch nhớt thu được từ họ
Laminariaceae. Kể từ khi được phát hiện vào năm 1883, nó đã trở thành một sản
phẩm công nghiệp quan trọng trong thương mại từ rong biển. Năm 1923, F.C
Thernley đã tiến hành chiết rút alginate thô ở Orkney và từ đó cơng nghệ sản xuất
alginate ra đời. Sau đó chất chiết xuất của nó được gọi là "acid Alginic", sản xuất
thương mại bắt đầu vào năm 1929. Năm 1975, Booth đã viết về lịch sử công nghiệp
alginate dựa trên kết quả của Stanford.
Ước tính rằng, alginate từ tảo được sản xuất gần 38.000 tấn hàng năm trên
tồn thế giới, và phần lớn của chúng đóng góp vào ngành cơng nghiệp thực phẩm và
dược phẩm.
Hiện đã có 17 nhà máy/9 nước sản xuất alginate bao gồm: Nauy, Pháp, Nhật,
Canada, Tây Ban Nha, Chile, Liên Xô cũ và Ấn Độ. Có 2 cơng ty sản xuất lớn:
Kelco company ( Mỹ) và một công ty của Anh chiếm 70 % sản lượng thế giới.
2.1.2.2 Ở Việt Nam
Được nghiên cứu và sản xuất tại Hải Phòng, Nha Trang và TP. Hồ Chí Minh.
Vào những năm 70, bộ thủy sản đã nghiên cứu ban hành quy trình sản xuất
alginate bằng phương pháp formol.
Năm 1997, đại học thủy sản đã nghiên cứu đưa ra quy trình sản xuất alginate

bằng phương pháp Formol và CaCl.

19


2.1.3 Cấu tạo- Cấu trúc
Alginate là muối của acid Alginic. Fischer và Dörfel xác định được dư lượng
L-guluronate, D-mannuronate được coi là thành phần chính của alginate. Sự kết tủa
phân đoạn với muối mangan và canxi đã chứng minh rằng alginat thực sự là chất
đồng trùng hợp khối, và tỷ lệ guluronat so với mannuronat thay đổi tùy thuộc vào
nguồn tự nhiên. Alginate ngày nay được biết đến là một họ đồng trùng hợp mạch
thẳng có chứa các khối (1,4) liên kết β-D-mannuronate (M) và α-L-guluronate (G).
Hay nói cách khác, cấu tạo hóa học của alginate gồm 2 phân tử β-D-Mannuroic acid
(M) và α- L-Guluronic acid (G) liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucozid.

Hình 2.4 Cấu trúc hóa học của khối G, khối M và khối xen kẽ trong alginat

Hình 2.5 Cơng thức cấu tạo β-D-Mannuroic acid và α- L-Guluronic acid

20


Hình 2.6 Cấu trúc alginate

Hình 2.7 Cơng thức phân tử của Alginic Acid
Có 3 loại liên kết có thể gặp trong 1 phân tử alginate: (M-M-M), (G-G-G),
(M-M-G).

Hình 2.8 Cấu tạo dạng liên kết (M-M-G) và (M-M) trong phân tử alginate
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.

21


Hình 2.9 Cấu trúc đặc biệt của Alginic theo các đơn vị mononer

Hình 2.10 Cấu trúc các dạng Block

Hình 2.11 Chiều dài của các Block
22


Ý nghĩa của tỷ lệ M/G:
 Khả năng tạo gel của Alginic
 Để đánh giá chất lượng của alginate trong tảo
 Tỷ lệ M/G trên phân tử Alginic thường khác nhau ở mỗi loại tảo
2.1.4 Phân loại
Phân loại theo dạng muối có các loại như sau:
2.1.4.1 Natri Alginate (Sodium alginate)
INS (mã số quốc tế về phụ gia thực phẩm): INS 401
C.A.S (mã số hóa chất): 9005-38-3
Cơng thức phân tử: (C6H7O4COONa)n
Natri alginate là muối natri của acid alginic. Được sử dụng với chức năng:
chất ổn định, làm dày, tạo gel và nhũ hóa.

Hình 2.12 Cơng thức cấu tạo của Natri alginate
2.1.4.2 Kali alginate

INS (mã số quốc tế về phụ gia thực phẩm): INS 402
C.A.S (mã số hóa chất): 9005-36-1
Cơng thức phân tử: (C6H7O4COOK)n
Kali alginate là muối kali của acid alginic. Được sử dụng với chức năng: chất
ổn định, làm dày, tạo gel và nhũ hóa.

23


Hình 2.13 Cơng thức cấu tạo của Kali alginate
2.1.4.3 Amoni alginate
INS (mã số quốc tế về phụ gia thực phẩm): INS 403
C.A.S (mã số hóa chất): 9005-34-9
Cơng thức phân tử: (C6H11NO6)n
Amoni alginate là muối amoni của acid alginic. Được sử dụng với chức
năng: chất ổn định, làm dày, tạo gel và nhũ hóa.

Hình 2.14 Cơng thức cấu tạo của Amoni alginate
2.1.4.4 Canxi alginate (Calcium alginate)
INS (mã số quốc tế về phụ gia thực phẩm): INS 404
C.A.S (mã số hóa chất): 9005-35-0
Công thức phân tử: ((C5H7O4COO)2Ca)n
Canxi alginate là muối canxi của acid alginic. Được sử dụng với chức năng:
chất ổn định, làm dày, tạo gel và nhũ hóa.
24


Hình 2.15 Cơng thức cấu tạo của Canxi alginate
2.1.4.5 Propylen glycol alginate (Propylene gycol alginate)
INS (mã số quốc tế về phụ gia thực phẩm): INS 405

C.A.S (mã số hóa chất): 9005-37-2
Công thức phân tử: (C9H14O7)n
Propylen glycol alginate là một ester của acid alginic. Được sử dụng với
chức năng: chất ổn định, làm dày và nhũ hóa. Lượng lấy vào mỗi ngày: lên tới
70mg/kg khối lượng cơ thể.

Hình 2.16 Cơng thức cấu tạo của Propylen glycol Alginate
2.2 Các ứng dụng của alginate
Alginate được sử dụng trong nhiều loại thực phẩm và các ứng dụng y sinh,
do tính tương hợp sinh học, độc tính thấp, giá thành tương đối thấp và gel hóa nhẹ.
2.2.1 Trong ngành cơng nghiệp thực phẩm

25