TÁC ĐỘNG của CHẤT HOẠT ĐỘNG bề mặt lên KHẢ NĂNG tạo VI cầu của ALGINATE
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (671.14 KB, 24 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẠO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BÁO CÁO HĨA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ
CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
Đề tài:
TÁC ĐỘNG CỦA CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
LÊN KHẢ NĂNG TẠO VI CẦU CỦA ALGINATE
Giảng viên hướng dẫn: TS. Phan Nguyễn Quỳnh
Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Hưng - 18139063
Chun ngành Cơng nghệ kỹ thuật hóa học thực phẩm và hệ thống dược
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 1 năm 2022.
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
LỜI NĨI ĐẦU
Trong q trình sản xuất vi cầu Canxi Alginate liên quan đến q trình nhũ hóa, các
chất HDBM được kết hợp có thể ảnh hưởng đến sự hình thành của các vi cầu.
Dựa trên các thí nghiệm và đánh giá, chỉ ra các ảnh hưởng của sự pha trộn các chất
HDBM, cân bằng hydrophyleliphic (HLB) và trình tự bổ sung chất HDBM vào các đặc
tính đã được xác định của vi cầu. Các phát hiện cho thấy rằng việc duy trì cùng một HLB,
chất HDBM có nhiều chuỗi axit béo hơn tạo ra vi cầu lớn hơn và có hàm lượng dược chất
cao hơn, trong khi đối với chất HDBM có chuỗi POE dài hơn, các vi cầu nhỏ hơn.
Sự thay đổi HLB, trong khi vẫn giữ nguyên sự pha trộn của chất HDBM, dẫn đến
những thay đổi về kích thước và hình dạng của các vi cầu. Sự kết hợp của chất HDBM ưa
nước vào pha nước có chứa thuốc đã làm phát sinh các vi cầu lớn hơn. Các chất này có
hiệu quả đóng gói thuốc thấp hơn. Thuốc có tốc độ giải phóng nhanh hơn và điều này
được cho là do sự hiện diện của các tinh thể thuốc chưa được bao bọc trong sản phẩm.
2
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Canxi Algenate
Ca-Alg
Hoạt động bề mặt
HDBM
Polyoxyethylene
POE
Hydrophilic Lipophilic Balance
HLB
Natri Alginate
Na-Alg
3
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................................................................................... 2
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................................................ 3
MỤC LỤC................................................................................................................................................. 4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ALGINATE ................................................................................................. 6
1.1
Tổng quan về Alginate: ............................................................................................................. 6
1.1.1
Nguồn gốc Alginate: .......................................................................................................... 6
1.1.2
Lịch sử hình thành và phát triển: ...................................................................................... 6
1.1.3
Cấu tạo của Alginate: ........................................................................................................ 7
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT ..................................................................... 9
2.1
Tổng quan về chất HDBM: ........................................................................................................ 9
2.1.1
Khái niệm chất HDBM: ...................................................................................................... 9
2.1.2
Đặc điểm cơ bản nhận biết chất HDBM:........................................................................... 9
2.1.3
Phân loại các chất HDBM theo sử dụng .......................................................................... 10
2.1.4
Đặc tính, vai trị và ứng dụng của chất HDBM: ............................................................... 12
2.2
Chất HDBM non-ionic và các loại Span cho vi bao: ................................................................. 16
2.2.1
Đặc điểm của chất HDBM non-ionic ............................................................................... 16
2.2.2
Một số chất HDBM non-ionic cơ bản: ............................................................................. 17
4
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
2.2.3
Độ hòa tan của chất HDBM non-ionic: điểm mây (cloud point) ..................................... 17
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VỀ KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH VI BAO CỦA CÁC SORBITAN VÀ POE TƯƠNG
ỨNG ............................................................................................................................................................ 19
3.1
Chuẩn bị cho thí nghiệm: ........................................................................................................ 19
3.2
Tiến hành thí nghiệm: ............................................................................................................. 19
3.3
Đánh giá và thảo luận: ............................................................................................................ 20
3.3.1
Đánh giá các thông số của hạt vị bao:............................................................................. 20
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN .......................................................................................................................... 23
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................................... 24
5
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ALGINATE
1.1
Tổng quan về Alginate:
1.1.1
-
Nguồn gốc Alginate:
Alginate là loại polymer sinh học phổ biến rất phong phú trên thế giới và được coi
là loại polymer nhiều thứ hai trên thế giới sau cellulose. Alginate được phát hiện đầu tiên
bởi Stanford (1881), là 1 acid hữu cơ có trong tảo nâu, có khối lượng phân tử rơi vào
khoảng từ 32000 - 200000.
-
Alginate chủ yếu được tìm thấy ở thành tế bào và ở gian bào của tảo nâu ( thuộc họ
Phaeophyceae), tảo bẹ Macrocystis pyrifera, nodosum Ascophyllum và các loại
Lamminaria nhưng nó vẫn được tìm thấy nhiều nhất là ở tảo nâu.
-
Alginate là một loại polysaccharide dạng ainon và có tính ưa nước. Ở dưới dạng
muối, Alginate thường tồn tại dưới 2 dạng không tan là acid alginic và Canxi Algenate
(Ca-Alg) tồn tại rất bền ở thành tế bào cây rong. Tạo nên cấu trúc lưới dạng gel bền trên
thành tế bào của rong nâu.
-
Alginate được ứng dụng làm phụ gia thực phẩm, là một chất không thể thiếu trong
ngành công nghiệp thực phẩm. Không chỉ nổi bật trong ngành thực phẩm mà nó cịn có rất
nhiều ứng dụng trong những lĩnh vực khác nhau của cuộc sống. Một trong những điểm nổi
bật của Alginate là khả năng tạo gel, tính nhớt. Ngồi ra Alginate cịn có chức năng trong
giải độc cơ thể.
1.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển:
Trên thế giới:
-
Năm 1881, Stanford là người đầu tiên phát hiện ra Alginic Acid
-
Năm 1923 , F.C Thernley đã tiến hành chiết rút Alginate thô ở Orkney và từ đó cơng
nghệ sản xuất Alginate ra đời.
6
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
-
Năm 1975, Booth đã viết về lịch sử công nghiệp Alginate dựa trên kết quả của
Standford.
-
Hiện nay đã có 17 nhà máy ở 9 quốc gia sản xuất Alginate và có 2 cơng ty sản xuất
lớn là Kelco Company (Mỹ) và một công ty của Anh chiếm 70% sản lượng thế giới. Trung
Quốc đang nổi lên mạnh mẽ về lĩnh vực rong biển.
Tại Việt Nam:
-
Nghiên cứu và sản xuất tại Hải Phịng , 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 quy trình sản xuất Alginate bằng
phương pháp formol và CaCl
1.1.3
-
Cấu tạo của Alginate:
Alginate là muối của Axit alginic. 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. Có 3 loại liên kết có thể gặp trong một phân tử Alginate : (G-G-G), (M-M-G),
(M-M-M).
Hình 1: Cấu tạo hóa học của Alginate gồm 2 phân tử β- D- Mannuroic acid (M) và α- L- Guluronic acid (G)
7
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
Hình 2: Các dạng khối tiêu biểu của Alginate
8
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT
2.1
Tổng quan về chất HDBM:
2.1.1
-
Khái niệm chất HDBM:
Các chất HDBM là những hợp chất hóa học có khả năng làm thay đổi tương tác
pha (phase) và năng lượng ở mặt ranh giới tiếp giáp “lỏng-khí", “lỏng-rắn” và “dầunước”… Phần lớn các chất hữu cơ trong điều kiện nào đó đều có thể biểu hiện ra là chất
HDBM. Tác dụng này xuất hiện do cấu tạo phân tử, ví dụ tính phân cực và do các điều
kiện bên ngoài gây ra như nhiệt độ, dung môi, nồng độ… Thực tế tuỳ thuộc vào điều kiện
bên ngồi mà hợp chất có thể là chất HDBM ở các mức độ khác nhau.
2.1.2
Đặc điểm cơ bản nhận biết chất HDBM:
Chất HDBM
Có khả năng nằm ở trên lớp bề mặt
Nhận biết dung dịch có độ hấp phụ Г > 0 tức là
có sự hấp phụ dương
Chất khơng phải là chất HDBM
Có xu hướng rời khỏi bề mặt dung dịch
để tan vào trong dung dịch, có độ hấp
phụ Г < 0, tức là có độ hấp phụ âm
Có sức căng bề mặt σ bé hơn của dung Có sức căng bề mặt σ lớn hơn sức căng
mơi vì như thế nó mới nằm ở lớp bề
mặt, do tính chất nhiệt động học.
Đặc điểm
cơ bản
bề mặt của dung mơi.
Từ đó dẫn đến sức căng bề mặt của dung
Từ đó dẫn đến sức căng bề mặt của
dịch σdd lớn hơn sức căng bề mặt của
dung dịch σdd nhỏ hơn sức căng bề
dung môi σdm
mặt của dung môi σdm .
Có độ tan tương đối nhỏ vì nếu khơng
Có độ tan cao vì thế chất tan mới có thể
nó có xu hướng rời khỏi bề mặt dung
rời khỏi bề mặt đi vào trong dung dịch
dịch vào trong chất lỏng.
9
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
- Thông thường chất HDBM là một phân tử hữu cơ chứa gốc hiđrocacbon và một hay
nhiều nhóm hoạt động.
-
Tuy nhiên, một số ít chất HDBM như đường khi hịa tan vào dung dịch thì sức căng bề
mặt của dung dịch không khác sức căng bề mặt của dung môi là mấy.
- Và đa phần, phần hiđrocacbon (được gọi là lipophin hay hiđrophop) có thể là parafin,
isoparafin, benzen, ankylbenzen, naphtalen, vịng ngưng tụ hidrocacbon có mạch nhánh. Các
nhóm chức chứa oxi (-COOH, -OH), chứa nitơ (nitro, amin, amit, imit…), các nhóm chứa lưu
huỳnh (sunfat, sunphonat), photpho (photphat, cacboxylat)… đều được gọi là hidrophin.
Bảng 1: Phân biệt chất HDBM thông qua nhận biết và đặc điểm
2.1.3
Phân loại các chất HDBM theo sử dụng
Trên cơ sở tính chất của các chất HDBM và các hệ thống nhũ người ta phân chia chúng
thành một số loại sau đây:
Chất HDBM tan trong nước:
-
Các chất HDBM này gồm 2 phần: phần hiđrocacbon (lipophin hay hiđrophob) và
phần chứa các nhóm phân cực như –COONa, –SO3Na, –OH … (hiđrophin hay lipophob)
có tác dụng làm cho chúng dễ tan trong nước.
-
Về mặt cấu tạo, các chất HDBM tan trong nước được chia thành các chất HDBM
cationic, anionic và non-ionicic. Tính chất đặc trưng của các chất HDBM tan trong nước
là tác dụng của nó ở trên bề mặt phân cách nước - khơng khí nghĩa là làm giảm sức căng
bề mặt của chất điện ly ở giới hạn tiếp giáp khơng khí .
Chất HDBM hịa tan dầu nước:
10
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
-
Chúng được sử dụng chủ yếu cho hệ “dầu-nước”. Nhóm hiđrophin làm cho nó tan
trong nước cịn gốc hiđrocacbon dài tạo cho nó tan trong dầu. Chất HDBM tan dầu nước
được sử dụng làm các chất phá nhũ, tạo nhũ và chất ức chế ăn mòn kim loại.
Chất HDBM tan trong dầu:
-
Chúng là chất khi thêm vào dầu, mỡ làm chất ức chế ăn mịn, biến tính bề mặt chất
rắn, tạo nhũ… Chất HDBM tan trong dầu, khơng hịa tan và không phân ly trong dung
dịch nước. Phần lipophin (hay hiđrophob) là các gốc hiđrocacbon mạch nhánh hay
hiđrocacbon vòng thơm tạo cho nó dễ tan trong dầu. Các chất này là các chất HDBM yếu
ở ranh giới tiếp giáp “lỏng-khí”, nó làm giảm sức căng bề mặt của sản phẩm dầu tiếp giáp
với khơng khí.
-
Các chất HDBM tan trong dầu, trong mơi trường hiđrocacbon ít phân cực cũng
như các chất HDBM tan trong nước trong môi trường nước phân cực đều tạo nên các
mixen gây nên giới hạn mixen-môi trường.
Hình 3: Mơ tả khả năng hình thành mixem trong môi trường dầu
-
Số các phân tử tạo nên mixen và sự hình thành nồng độ tới hạn mixen của chất
HDBM tan trong dầu trong sản phẩm dầu mỏ và trong mơi trường ít phân cực khác có
11
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
liên quan với tính chất thể tích bởi vì tính HDBM của chất HDBM tan trong dầu nằm ở
giới hạn “rắn-nước” thường quyết định tính chất HDBM của nó.
Từ đó, tất cả các chất HDBM được phân chia thành 5 nhóm dựa trên mối quan hệ giữa
hiđrocacbon (lipophin) và nhóm phân cực (hiđrophin) của phân tử, được gọi là cân bằng
hiđrophin-lipophin (HLB) hay cân bằng oleophin-hiđrophin (O/H).
Ngoài ra, dựa trên hiện tượng hình thành keo tụ của dung dịch người ta cũng phân chia
các chất HDBM thành hai nhóm là chất HDBM keo tụ và chất HDBM không keo tụ:
Chất HDBM keo tụ (hay tạo
Chất HDBM không keo tụ (hay hòa
mixen) là những chất trong dung
tan phân tử) tạo ra một dung dịch
dịch sau khi đạt nồng độ bão hịa
trong. Chất HDBM keo tụ được ứng
khơng tạo ra kết tủa hay khơng
dụng làm bền vững hóa hệ phân tán và
phân lớp mà tạo ra các mixen có
các chất giặt rửa. Chất HDBM khơng
kích thước vài nanomet đến vài
keo tụ được dùng làm chất phân tán và
micronmet. Sự tạo ra các mixen
chất tạo bọt. Tuy nhiên trong một số
này có lợi về năng lượng: nhóm
trường hợp cả hai chất này đều có tác
hiđrophin bao quanh hiđrophin,
dụng như nhau, ví dụ chất HDBM
nhóm
quanh
khơng keo tụ được dùng làm chất đồng
hiđrophop, tương tự như hệ hấp
nhũ hóa hay chất bền vững hóa bọt
phụ trong hệ lỏng-khí hay lỏng-
kém bền, cịn chất HDBM keo tụ lại
lỏng
được dùng làm chất tạo màng.
hiđrophob
bao
2.1.4 Đặc tính, vai trị và ứng dụng của chất HDBM:
Đặc tính của một số chất HDBM tan trong nước (W), tan trong dầu nước (WO) và tan
trong dầu (O)
12
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
Chất HDBM (W) nhóm 1: Đặc tính tạo mixen (nhũ); Chất HDBM không phân cực tạo
ra dung dịch nước thật. HLB (cân bằng hiđrophin-lipophin ) ; > 15. O/H (cân bằng
oleophin-hiđrophin ) ; <0,5. Nồng độ mixen tới hạn ; > 7g/l. Ứng dụng chính: Chất thấm
ướt.
Chất HDBM (W) nhóm 2: Đặc tính tạo mixen (nhũ); Chất HDBM phân cực tạo ra dung
dịch mixen trong nước . HLB (cân bằng hiđrophin-lipophin ) ; 10-15. O/H (cân bằng
oleophin-hiđrophin ) ; 0,5-30. Nồng độ mixen tới hạn ; 0,1-7g/l. Ứng dụng chính: Chất
giặt rửa.
Chất HDBM (WO) nhóm 3: Đặc tính tạo mixen (nhũ); Chất HDBM phân cực tạo ra
dung dịch mixen dầu và nhũ nước hay nhũ nước/dầu hoặc dầu/nước . HLB (cân bằng
hiđrophin-lipophin ) ; 8-10. O/H (cân bằng oleophin-hiđrophin ) ; > 30. Nồng độ mixen
tới hạn ; < 0,2g/l trong H2O hay 0,001-0,1% trong dầu. Ứng dụng chính: Chất nhũ hóa và
ức chế ăn mịn.
Chất HDBM (O) nhóm 4: Đặc tính tạo mixen (nhũ); Chất HDBM phân cực tạo ra dung
dịch mixen dầu. HLB (cân bằng hiđrophin-lipophin ) ; < 8. Nồng độ mixen tới hạn ;
0,001 -0,8% (khối lượng)trong dầu. Ứng dụng chính: Chất ức chế ăn mịn.
Chất HDBM (O) nhóm 5: Đặc tính tạo mixen (nhũ); Chất HDBM không phân cực tạo
ra dung dịch dầu thật. Nồng độ mixen tới hạn ; >0,2 % (khối lượng) trong dầu..
Vai trị của các chất HDBM
Các q trình gây ra
bởi chất HDBM keo tụ
Các quá trình gây ra bởi chất
HDBM khơng keo tụ
Các q trình gây ra bởi 2
loại chất HDBM
Bền vững hóa nhũ
Kị nước hóa và Ức chế ăn mòn
Tuyển nổi.
Sự tạo hạt (bọt bền )
Tác dụng chịu mài mòn
Thấm ướt.
13
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
Tác dụng giặt rửa
Chất tạo bọt và Sự khử bọt
Kháng tĩnh
Tái tạo dầu
Điều hòa sự lớn lên của tinh thể
Giảm độ bền
Khử sóng và chảy rối
Phá nhũ
Làm chậm sự bay hơi
Phân tán
Thu gom dầu mỏ
Bền vững hóa thể huyền phù
Hình 4: Vai trị của chất HDBM
Ứng dụng của các chất HDBM trong sản xuất và đời sống
Cơng nghiệp hóa chất
-
Chất tạo màng: giảm độ dính của cao su, hỗ trợ q trình nhuộm màu, kị nước hóa
của giấy (khơng thấm nước)
-
Chất phân tán: tăng chất lượng của quá trình hòa trộn của cao su, phân tán chất
màu, nghiền xi măng…
-
Chất thấm ướt: quá trình sản xuất nhựa
-
Chất bền nhũ: polime hóa thể nhũ, chế tạo cao su mủ, tạo hạt sản phẩm
-
Chất tạo bọt: chế tạo chất dẻo xốp, sự tạo bọt trong các q trình sản xuất như
cơng nghiệp sản xuất chất giặt rửa, sản xuất và pha chế các thuốc bảo vệ thực vật
-
Chất tuyển nổi: tuyển nổi các muối và quặng.
Khai thác và chế biến dầu mỏ
-
Chất ức chế ăn mịn: phá nhũ dầu thơ
-
Chất giặt rửa: chất tạo bọt và nhũ hóa
-
Dịch khoan, thêm chất nhũ hóa vào dung dịch khoantạo ra nhũ tương
-
Làm sạch và bảo vệ các phương tiện chứa đựng và vận chuyển dầu mỡ
-
Bền vững hóa các chất chống oxi hóa
-
Phá nhũ dầu thô- làm sạch dầu thô.
14
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
Công nghiệp nhẹ như dệt, da, thực phẩm, nhuộm
-
Chất chống thấm ướt: xử lý bề mặt sợi và sản phẩm khác
-
Chất thấm ướt: công nghiệp da, sợi và chất màu
-
Chất nhũ hóa: bơi mỡ dầu các da, da có lông, sợi
-
Chất giặt rửa.
Công nghiệp luyện thép và chế tạo máy
-
Màng mỏng: chất phủ bề mặt điện hóa, chất giúp cháy khi hàn thép
-
Chất thấm ướt
-
Chất ức chế ăn mòn
-
Chất nhũ hóa
-
Chất tuyển nổi và chất tẩy rửa
Cơng nghiệp và kĩ thuật xây dựng
-
Chất tạo màng và chất kị nước: chất phụ gia xi măng
-
Chất phân tán: trộn tốt hơn các thành phần
-
Điều hòa sự phát triển của các tinh thể trong quá trình sản xuất xi măng
-
Chất tạo bọt: chế tạo bê tông bọt, thạch cao mịn, bọt chữa cháy
-
Chất nhũ hóa: nhũ bitum, nhũ chữa cháy
-
Chất phụ gia cho q trình nghiền xi măng và đơng cứng xi măng
Nông nghiệp
-
Chất phun mù: chế tạo thuốc bảo vệ thực vật (trừ sâu, trừ cỏ ..) dạng sương mù
phun bằng máy bay…
-
Chất tạo màng và chất kị nước: chất chống mất phân bón trong đất
-
Chất nhũ hóa: chế tạo các dung dịch thuốc bảo vệ thực vật dạng nhũ phun tay,
phun máy.
Công nghiệp thực phẩm
-
Chất tạo màng ngăn cản sự hóa cứng của bánh mì
-
Chất điều hịa sự phát triển của tinh thể trong q trình chế biến đơng lạnh
15
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
-
Chất nhũ hóa trong q trình sản xuất margarine (bơ thực vật), sữa nhân tạo,
mayonnaise và các sản phẩm khác
-
Chất bám dính bề mặt kim loại khi sơn phủ các lớp bảo vệ hộp đựng thực phẩm.
Công nghiệp dược phẩm
-
Chất thấm ướt làm cho thuốc phân tán lan truyền tốt hơn trong cơ thể
-
Chất nhũ hóa trong q trình sản xuất crem bôi mặt, crem dưỡng da, các dạng
thuốc phun sát trùng
-
Chất bền nhũ chế tạo thuốc dạng sirô
-
Chất khử bọt, công nghiệp tổng hợp vi sinh
-
Chất giặt tẩy
-
Chất chống vi trùng, vi khuẩn
Sinh học
-
Chế tạo màng sinh học
-
Chất bền vừng tạo nhũ thiên nhiên (sữa, mủ cao su).
2.2 Chất HDBM non-ionic và các loại Span cho vi bao:
2.2.1
-
Đặc điểm của chất HDBM non-ionic
Chất HDBM non-ionic có lợi thế hơn chất HDBM ion là người ta có thể thu được
chất HDBM với nhiều loại cân bằng “nước- dầu” (HLB) bằng cách thay đổi cấu trúc
phân tử, đặc biệt là gốc ưa nước. Đối với chất HDBM non-ionic loại POE , HLB được
điều chỉnh bằng cách thay đổi mức độ trùng hợp của nhóm POE . Do ưu điểm này, nhiều
loại tập hợp chất HDBM có độ cong dương và âm được quan sát thấy trong giản đồ pha
như một hàm của số HLB của chất HDBM trong hệ thống chất HDBM loại nước / POE
-
Chất HDBM non-ionic có sẵn trong nhiều loại cấu trúc hóa học khác nhau. Chúng
được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp vì các đặc tính hấp dẫn như giá thành rẻ, khơng
độc hại và khả năng phân hủy sinh học. Chất HDBM non-ionic có hành vi pha phong phú
16
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
và giá trị CMT thấp và ngày càng trở nên phổ biến và mạnh mẽ hơn trong quá trình tổng
hợp chất rắn trung tính.
2.2.2
Một số chất
HDBM non-ionic cơ bản:
2.2.3 Độ hịa tan của
Bảng 2: Tóm tắt một số chất HDBM non-ionic cơ bản
chất HDBM non-ionic: điểm mây (cloud point)
-
Chất HDBM non-ionic hịa tan trong nước thơng qua hình thành liên kết hydro của
các chất ưa nước với nước. Khi nhiệt độ tăng lên, nó đạt đến điểm mà tại đó các tập hợp
lớn của chất HDBM non-ionic tách ra thành một pha riêng biệt. Nhiệt độ tại đó xảy ra sự
phân tách pha được gọi là điểm mây. Các phân tử chất HDBM phân chia thành pha dầu ở
trên điểm mây, và một lượng lớn nước được hòa tan trong pha dầu gần nhiệt độ này.
17
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
Polyoxyethylene (CH2CH2O)n của chất HDBM non-ionic nằm trong khoảng từ 3 đến 4
đến 40 hoặc hơn. Điểm đám mây tăng gần như tuyến tính với n: chuỗi POE càng dài,
điểm mây càng cao. Các chất HDBM non-ionic được sử dụng trong nhũ tương nhựa
đường thường có các điểm vẩn đục (Kraft) trên nhiệt độ sôi của nước.
Chất HDBM non-ionic là chất HDBM có nhóm đầu phân cực khơng mang điện.
Chúng thường dựa vào một nhóm chức để có thể sinh ra nhưng chỉ ở một mức độ rất
thấp. Do đó, chất này khơng hoạt động như một axit nhưng cung cấp khả năng hịa tan tốt
trong các dung mơi phân cực. Do đó, độ hịa tan của chất HDBM non-ionic khơng tốt
bằng độ hịa tan của chất HDBM dạng ion, nhưng chúng không làm thay đổi độ pH của
dung dịch. CMC của chúng thường cao hơn so với CMC gặp phải trong chất HDBM
dạng ion, có thể là một lợi thế vì nó cho phép trộn nhiều chất HDBM hơn vào một dung
dịch mà hạn chế gặp phải rủi ro khơng mong muốn sự hình thành mixen.
Hình 5: Q trình hình thành điểm mây dưới sứ thay đổi của nhiệt độ
18
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VỀ KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH VI BAO
CỦA CÁC SORBITAN VÀ POE TƯƠNG ỨNG
3.1
Chuẩn bị cho thí nghiệm:
Ngun liệu:
Ngun liệu hình thành vi bao: Natri Alginate, Canxi Clorua và Isooctan đã được sử dụng
như được hỗ trợ. Cơ chế giải phóng Ca2+ kết hợp cùng Alginate tạo ra Ca-Alg, hình thành
lớp màng vi bao
Các chất HDBM được sử dụng: Sorbitan Trioleate, Sorbitan Monooleate, Sorbitan
Tristearate, Sorbitan Monostearate, POE (20) Sorbitan Trioleate, POE (20) Sorbitan
Monooleat, POE (5) Sorbitan Monooleate, POE (20) Sorbitan Tristearate và POE (20)
Sorbitan Monostearate. Cơ chế tạo sức căng cho lớp Ca-Alg trong gia đoạn hình thành vi
cầu, thúc đẩy nhanh hoặc quá trình trên nhờ sức căng mỗi chất HDBM tham gia.
Chất được vi bao: thuốc Sulphaguanidine (thuốc điều trị hấp thụ kém ở thú y) là mẫu
thuốc cần vi bao.
Thiết bị: được liệt kê tương ứng ở mỗi giai đoạn
3.2
Tiến hành thí nghiệm:
Tạo vi cầu Ca-Alg:
50 g dung dịch nước chứa 5% w/w Na-Alg và Sulphaguanidine 1% w /w được phân tán
trong 75 g Isooctan chứa chất HDBM ở tốc độ 1000 vòng /phút trong 10 phút. 5g nước
chứa chất HDBM hydrophilic sau đó được thêm vào. Thiết bị được khuấy thêm 5 phút,
sau đó 20g dung dịch Canxi Clorua 15% w/w được thêm vào và cho phép phản ứng với
19
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
Na-Alg trong 10 phút. Các vi cầu đã được thu thập bằng cách lọc và rửa bằng 20 ml nước
cất ba lần trước khi làm khơ trong lị ở 70°C.
Xác định hình dạng kích thước vi cầu:
Hệ số hình dạng (Form factor) = 4π*S(diện tích)/P2(chu vi bình phương)
Hệ số trên được xác định dựa trên khảo sát hơn 300 hạt thu được. Giá trị trung bình của
hệ số phản ánh được sự thống nhất kích thước mà q trình vi bao thực hiện với mooic
chất HDBM với mỗi HLB kh.
Xác định lượng thuốc vi bao thành công:
Số lượng vi cầu đã biết chính xác được cân và pha lỗng thành 50 ml mỗi lần sử dụng
nước cất. Các mẫu được đặt trong một bể nước siêu âm trong ba chu kỳ liên tiếp mỗi chu
kỳ dài 20 phút với thời gian nghỉ là 30 giây. Sau đó, chúng được lưu trữ trong 1 ngày ở
29 ±2°C để xác định tính tồn vẹn của sản phẩm.
Xác định khả năng giải phóng thuốc:
Thử nghiệm độ hịa tan được thực hiện trong 1000 ml nước cất ở 37°C bằng cánh khuấy.
Cánh khuấy quay với tốc độ 50 vòng/phút. Các mẫu 8ml đã được thu thập bằng cách sử
dụng tự động bộ thu mẫu (Vankel VK6000) tại khoảng thời gian quy định và thơng số xét
nghiệm đo nhiệt độ ở bước sóng 260 nm. Ít nhất ba lần được thực hiện cho mỗi lơ vi cầu
và kết quả được tính trung bình.
3.3
Đánh giá và thảo luận:
3.3.1
Đánh giá các thông số của hạt vị bao:
Từ thực nghiệm, có 3 cặp chất HDBM tiêu biểu cho khảo sát và đánh giá:
20
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
Sorbitan Trioleate với POE (20) Sorbitan Trioleate
Sorbitan Monooleate với POE (20) Sorbitan Monooleate
Sorbitan Monooleate với POE (5) Sorbitan Monooleate
Phụ thuộc vào chất HDBM và mạch POE tương ứng của chúng:
-
Sorbitan monooleate với POE (20)
Sorbitan Monooleate tạo ra các vi cầu nhỏ hơn
Sorbitan Trioleate với POE (20) Sorbitan
Trioleat. Có thể nói rằng chất HDBM bao gồm
chuỗi POE đa mạch tạo ra lượng hạt vi bao
nhiều hơn những loại bao gồm chuỗi POE đơn
mạch.
-
Monooleate Sorbitan với POE (5)
Sorbitan Monooleat tạo ra nhiều vi cầu, cho thấy
rằng chất hoạt động bề mặt với chuỗi POE ngắn
hơn thì tạo ra nhiều vi cầu hơn.
Bảng 3: Hàm lượng thuốc được vi bao dưới sự hỗ
trợ của chất HDBM non-ionic - Sorbitan
Phụ thuộc vào HLB của chất HDBM:
Ảnh hưởng của HLB của các hỗn hợp khác nhau trên bề mặt về hiệu quả đóng gói thuốc
được nghiên cứu bằng cách so sánh các thành phần thuốc của các vi cầu tương ứng.
Thuốc hàm lượng thuốc được phản ánh dựa trên sự pha trộn của các HDBM. Ví dụ, tại
thời điểm HLB của 5,0. Hàm lượng dược chất của:
21
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
-
Sorbitan Trioleate với POE (20) Sorbitan Trioleate là 17,25%
-
Sorbitan Monooleate với POE (20) Sorbitan Monooleate 11,40%
-
Sorbitan Monooleate với POE (5) Sorbitan Monooleat 13,90%.
Một so sánh về hàm lượng thuốc và kích thước của vi các quả cầu cho thấy khơng có mối
quan hệ xác định giữa hai tham số. Hàm lượng thuốc cao hơn của Sorbitan Trioleate với
POE (20) Sorbitan Trioleate so với Monooleate Sorbitan với POE (20) Monooleate
Sorbitan có thể phản ánh cho việc đóng gói kém chặt và khả năng giải phóng thuốc của
các chất HDBM đơn mạch.
22
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN
Chất HDBM đóng một vai trị quan trọng trong việc hình thành các vi cầu bằng cách
nhũ tương hóa. Các đặc tính của vi cầu bị ảnh hưởng bởi cả HLB và loại chất HDBM. Ở
cùng một HLB, các chất HDBM bao gồm nhiều chuỗi POE hơn tạo ra các vi cầu lớn hơn
và có hàm lượng dược chất cao hơn. Ngược lại, chất HDBM có chuỗi POE dài hơn tạo ra
các vi cầu nhỏ hơn.
Trong cùng một hỗn hợp các chất HDBM, HLB tạo ra sự thay đổi rõ rệt trong kích
thước của các vi cầu. Tuy nhiên, ảnh hưởng của HLB đối với hàm lượng thuốc là không
xác định, ảnh hưởng là không đáng kể đối với một số hỗn hợp chất HDBM nhưng được
đánh dấu đối với những chất khác. Tốc độ giải phóng thuốc thường bị chậm lại bởi các
chất HDBM có HLB thấp.
Phương pháp chuẩn bị cũng rất quan trọng. Bổ sung chất HDBM ưa nước vào pha
nước có chứa thuốc tạo ra các vi cầu lớn hơn và hiệu quả bao gói thuốc thấp hơn. Lượng
dược chất tự do dồi dào được tìm thấy trong sản phẩm, giúp giải phóng thuốc nhanh hơn.
23
Phạm Văn Hưng / Báo cáo Tác Động Của Chất Hoạt Động Bề Mặt Lên Khả Năng Tạo Vi Cầu Của Alginate
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Alginate: Properties and biomedical applications, Kuen YongLee, David J.Mooney
(School of Engineering and Applied Sciences and Wyss Institute, Harvard University,
Cambridge, MA 02138, United States and Department of Bioengineering and Institute for
Bioengineering and Biopharmaceutical Research, Hanyang University, Seoul 133-791,
South Korea), in Progress in Polymer Science Volume 37, Issue 1, January 2012, Pages
106-126.
[2] TCVN 12101-2:2017, do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/F4 Gia vị
và phụ gia thực phẩm biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định,
Bộ Khoa học và Công nghệ công bố năm 2017.
[3] Surfactant effects on alginate microspheres, Lucy S.C. Wan, Paul W.S. Heng and
L.W. Chan (Deparment of Pharmacy, National University of Singapore, IO Kent Ridge
Crescent, Singapore 0511), in International Journal of Pharmaceutics Volume 103, Issue
3, 30 March 1994, Pages 267-275.
[4] Non-ionic surfactant physical chemistry, Martin J. Schick (Library of Congress
Dataloging in Publication Data, New York), in Surfactant, Science series, v.23.
24
