Nghiên cứu quy trình công nghệ oxy hóa glucose thành gluconic acid và chế tạo các muối kali-natri và canxi gluconat

BỘ CÔNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN


CHƯƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHCN TRỌNG ĐIỂM QUỐC GIA
PHÁT TRIỂN CÔNG NGHIỆP HOÁ DƯỢC ĐẾN NĂM 2020







BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

“Nghiên cứu quy trình công nghệ oxy hóa glucose thành gluconic acid và
chế tạo các muối kali-, natri- và calci gluconat ”
Mã số: CNHD.ĐT.007/09-11





Chủ nhiệm đề tài : PGS.TS. Trần Thị Như Mai
Cơ quan chủ trì đề tài: Trường ĐHKHTN - ĐHQG Hà Nội

9801



Hà Nội - 2011

BỘ CÔNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN


CHƯƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHCN TRỌNG ĐIỂM QUỐC GIA
PHÁT TRIỂN CÔNG NGHIỆP HOÁ DƯỢC ĐẾN NĂM 2020




BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI


“Nghiên cứu quy trình công nghệ oxy hóa glucose thành gluconic acid và
chế tạo các muối kali-, natri- và calci gluconat ”
Mã số: CNHD.ĐT.007/09-11

Chủ nhiệm đề tài




PGS.TS. Trần Thị Như Mai
Cơ quan chủ trì
Trường ĐHKHTN








BAN ĐIỀU HÀNH CHƯƠNG TRÌNH HÓA DƯỢC






Hà Nội – 2011
1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHTN

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
***
Hà Nội, ngày tháng năm 20

Phần thứ nhất

BÁO CÁO THỐNG KÊ
CÁC KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

1. THÔNG TIN CHUNG
1.1. Tên đề tài: Nghiên cứu quy trình công nghệ oxy hóa glucose thành gluconic
acid và chế tạo các muối kali-, natri- và calci gluconat

Mã số: CNHD.ĐT.007/09-11
Thuộc chương trình nghiên cứu KHCN trọng điểm quốc gia phát triển công nghiệp
hoá dược đến năm 2020.

1.2. Chủ nhiệm đề tài:
Họ và tên: Trần Thị Như Mai
Năm sinh: 1956 ,Giới tính: Nữ
Học hàm, học vị: Phó Giáo sư, Tiến sỹ
Chức danh khoa học: Giảng viên chính
Điện thoại: Tổ ch
ức 04.38261857, Nhà riêng:
Mobile: 0904240005 ; Fax:


Tổ chức đang công tác: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQG Hà Nội.

Địa chỉ tổ chức: 334 - Nguyễn Trãi - Thanh Xuân - Hà Nội.
Địa chỉ nhà riêng: 108, ngõ 73 Tôn Thất Tùng, Đống đa, Hà Nội.
1.3. Tổ chức chủ trì đề tài
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
Điện thoại: , Fax:
Email :

Địa chỉ: 334- Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội
Họ và tên Thủ trưởng tổ chức: PGS.TS. Bùi Duy Cam
Số tài khoản: 931.01.006
Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước Đống Đa, Hà Nội
2
Tên cơ quan chủ quản đề tài : Văn phòng Chương trình Hóa dược, Bộ Công Thương

2. TÌNH HÌNH THỰC HIỆN
2.1. Thời gian thực hiện đề tài:
-Theo hợp đồng đã ký : Từ tháng 8 năm 2009 đến tháng 7 năm 2011.
-Thực tế thực hiện: Từ tháng 8 năm 2009 đến tháng 7 năm 2011
- Được gia hạn:
- Lần 1 từ tháng 8 năm 2011 đến tháng 1 năm 2012
2.2. Kinh phí và sử dụng kinh phí
a. Tổng kinh phí thực hiện: 2.140 triệu đồng
(Hai nghìn mộ
t trăm bốn mươi triệu đồng)
Trong đó: Kinh phí từ NSNN: 2.140 triệu
Kinh phí từ nguồn khác: Không có
b. Tình hình cấp và sử dụng kinh phí từ NSNN
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Số
thứ

tự
Thời gian
(Tháng, năm)
Kinh phí
(triệu đồng)
Thời gian
tháng năm
Kinh phí
(triệu đồng)
Ghi chú số đã
quyết toán
1 Cấp lần 1 874,27 12/2009 874,27
2 Cấp lần 2 405,73 12/2010 405,73
3 Cấp lần 3 600,00 06/2011 600,00
4 Cấp lần 4 260.00 01/2012 260.00
Tổng 2.140,00 2.140,00 2.140,00

c. Kết quả sử dụng kinh phí theo các khoản chi
Theo kế hoạch Thực tế đạt được
Stt Nội dung khoản chi
Tổng Năm 1 Năm 2 Tổng Năm 1 Năm 2
1 Trả công lao động
khoa học, phổ thông
845.00 305.00 540.00 845.00

2 Nguyên vật liệu,
năng lượng
780.00 708.60 71.40 780.00

3 Thiết bị máy móc 230.00 230.00 0.00 230.00

4 Xây dựng sửa chữa
5 Các chi phí khác 285.00 36.40 248.60 285.00
Tổng cộng 2.140 1.280 860 2.140 1.280 860

2.3. Các văn bản hành chính trong quá trình thực hiện đề tài
(Liệt kê các quyết định văn bản của cơ quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ,
xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực
hiện nếu có) văn bản của tổ chức chủ trì đề tài (dự án) (đơn kiến nghị điều chỉnh ).
Stt Số, thời gian ban Tên v
ăn bản Ghi chú
3
hành văn bản
1 Số 3747/ QĐ-BCT,
ngày 24/7/2009
Quyết định bổ sung kế hoạch khoa hoc và
công nghệ năm 2009 thuộc “ chương trình
nghiên cứu khoa học công nghệ trọng điểm
quốc gia phát triển công nghệ Hóa dược đến
năm 2020

2 Số 4969/ QĐ-BCT,
ngày 12/9/2008
Quyết định phê duyệt tổ chức và cá nhân
chủ trì đề tài, dự án sản xuất thử nghiệm
trong kế hoạch năm 2010 thuộc chương
trình “ chương trình nghiên cứu khoa học
công nghệ trọng điểm quốc gia phát triển
công nghệ Hóa dược đến năm 2020

3 Số 5516/ QĐ-BCT,

ngày 13/10/2008
Quyết định phê duyệt kinh phí các đề tài, dự
án sản xuất thử nghiệm trong kế hoạch năm
2009 thuộc “Chương trình nghiên cứu khoa
học công nghệ trọng điểm quốc gia phát
triển công nghệ Hóa dược đến năm 2020

4 Ngày 30/8/2009 Hợp đồng nghiên cứu khoa học và phát triển
công nghệ

5 Số 5552/ BCT-
BĐHHD, ngày
22/06/2011
Quyết định gia hạn đề tài
6 Số 590/ BCT-
BĐHHD, ngày
1/2/2012
Quyết định gia hạn đề tài lần thứ 2

2.4. Tổ chức phối hợp thực hiện đề tài
Số
TT
Tổ chức đăng ký
theo thuyết minh
Tổ chức đã
tham gia
thực hiện
Nội dung tham
gia chủ yếu
Sản phẩm

chủ yếu đạt
được
Ghi
chú
1
Viện hoá học
Công nghiệp Việt
Nam
Viện Hoá
học Công
nghiệp Việt
Nam


1.5. Cá nhân tham gia thực hiện đề tài
(Người tham gia thực hiện đề tài thuộc tổ chức chủ trì và cơ quan phối hợp, không quá
10 người kể cả chủ nhiệm).
Số
tt
Tên cá nhân đăng
ký theo thuyết
Tên cá nhân tham
gia thực hiện đề tài
Nội dung công việc
chính
Ghi chú
4
minh
1
PGS.TS Trần Thị

Như Mai
PGS.TS Trần Thị
Như Mai
Chủ nhiệm đề tài

2
PGS.TS Lê Thanh
Sơn
PGS.TS Lê Thanh
Sơn
Thư ký đề tài

3
PGS.TS Hoa Hữu
Thu
PGS.TS Hoa Hữu
Thu
Chế tạo vật liệu xúc
tác;
Nghiên cứu phản ứng.

4
GS.TSKH Ngô Thị
Thuận
GS.TSKH Ngô Thị
Thuận
Nghiên cứu hệ xúc tác;
Biện luận quá trình ôxy
hóa.

5
TS. Nguyễn Thanh
Bình
TS. Nguyễn Thanh
Bình
Nghiên cứu chế tạo
chất mang và xúc tác,
xây dựng quy trình
công nghệ qui mô pilot

6
ThS Nguyễn Thị
Minh Thư
ThS Nguyễn Thị
Minh Thư
Nghiên cứu phản ứng;
Tách, tinh chế sản
phẩm;
Phân tích sản phẩm.

7
CN Khúc Quang
Đạt
CN Khúc Quang Đạt
Chế tạo vật liệu xúc tác
nano

8
TS Hoàng Văn
Hoan

TS Hoàng Văn Hoan
Thử hoạt tính xúc tác;
Chỉ đạo triển khai pilot.

9
PGS.TS Nguyễn
Văn Phất
PGS.TS Nguyễn
Văn Phất
Nghiên cứu tạo viên
xúc tác;
Đánh giá xúc tác;
Triển khai pilot.


2.6. Tình hình hợp tác quốc tế
Số TT
Theo kế hoạch
(Nội dung, thời gian, kinh phí
địa điểm, tên tổ chức hợp tác
toàn số lượng người tham gia).
Thực tế đạt được
(Nội dung thời gian kinh
phí, số địa điểm, tổ chức hợp
tác số đoàn, số người tham
gia)
Ghi chú
1
Hợp tác nghiên cứu về xúc tác
và hóa dược tại Pháp, năm

2010, 183,2 triệu đồng, 4 người
Hợp tác nghiên cứu về xúc
tác và hóa dược; tại Trường
Đại học Cote d’Opal,
Dunkerque, cộng hòa Pháp,
Thời gian: 11/2010 (10
ngày), 4 người; kinh phí:

5
183 triệu đồng

2.7. Tình hình tổ chức hội thảo hội nghị khoa học
Số
TT
Theo kế hoạch,
nội dung, thời
gian kinh phí, địa
điểm
Thực tế đạt được nội dung, thời gian,
kinh phí địa điểm
Ghi chú
1
Vật liệu nano Au, xúc tác xanh của thế kỷ
21; Báo cáo các kết quả chuyên đề nghiên
cứu Đợt 1, 07/1/2010; 2,740 triệu
đồng; 19 Lê Thánh Tông, Hà Nội

2
Nghiên cứu chế tạo các muối gluconat từ
quy trình oxi hóa xúc tác glucozơ, Báo

cáo kết quả các chuyên đề nghiên cứu đợt
2; 23/9/2010; 4,590 triệu đồng; 19 Lê
Thánh Tông, Hà Nội

3
Ứng dụng của các muối gluconat trong
dược phẩm; Báo cáo chuyên đề nghiên
cứu đợt 3, 25/4/2011; 5,16 triệu đồng; 19
Lê Thánh Tông, Hà Nội

Tổng 12.490.000 đồng

2.8. Tóm tắt các nội dung, công việc chủ yếu
Thời gian bắt đầu, kết
thúc (tháng, năm)
Số
thứ
tự
Các nội dung công việc chủ yếu
(các mốc đánh giá chủ yếu)
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
Người, cơ
quan thực
hiện
1 Thu thập, phân tích, đánh giá và
viết tổng thuật tài liệu
08-2009

đến
10-2009
08-2009
đến
10-2009
Chủ nhiệm đề
tài và các cộng
sự
2
Nội dung 1:
Nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc
tác trên chất mang
+ Nghiên cứu tổng hợp chất mang
chứa Si-C từ nguồn tiền chất vô
cơ, hữu cơ và chất hoạt động bề
mặt không ion P123;
+ Nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc
tác nano Au với các hàm lượng 1,
2 và 3 % trên vật liệu mang chứa

08-2009
đến
03-2010


08-2009
đến
03-2010

Đại học Khoa
học T
ự nhiên,
ĐHQG;
Viện
HHCNVN.
6
Si-C từ phức Au, chất khử và chất
hoạt động bề mặt P123 hoặc
F127;
+ Nghiên cứu chế tạo vật liệu xúc
tác nano Ag với các hàm lượng 1,
2 và 3 % trên vật liệu mang chứa
Si-C từ AgNO
3
, chất khử và chất
hoạt động bề mặt P123 hoặc
F127;
+ Nghiên cứu phân tích đánh giá
các đặc trưng của vật liệu nền và
vật liệu nano Au, Ag/vật liệu nền
chứa silic-cacbon (AAS,SEM,
TEM, TPD- N
2, …
);
+ Nghiên cứu qui trình tạo viên
với các phụ gia an toàn, có kích
thước hạt thích hợp;
+ Nghiên cứu qui trình tạo viên
với các phụ gia an toàn, có độ bền

tối ưu;
+ Chế tạo đủ lượng xúc tác Au và
Ag/Si-C.

3
Nội dung 2:
Nghiên cứu quá trình ôxy hóa
glucozơ trên hệ xúc tác Au và
Ag/chất mang chứa Si-C
+ Nghiên cứu quá trình ôxy hóa
glucozơ trên hệ xúc tác Ag,
Au/chất mang chứa Si-C với tác
nhân H
2
O
2
, O
2
;
+ Nghiên cứu ảnh hưởng của
nồng độ, nhiệt độ và thời gian lên
quá trình ôxy hóa glucozơ trên hệ
xúc tác Au và Ag/chất mang chứa
Si-C đến hiệu suất;
+ Nghiên cứu phương pháp xác
định nhanh sản phẩm bằng
phương pháp chuẩn độ pH và qui
hoạch hóa thực nghiệm với các

09-2009

đến
03-2010
09-2009
đến
03-2010

Đại học Khoa
học Tự nhiên,
ĐHQG;
Viện
HHCNVN.
7
yếu tố nhiệt độ, thời gian, tốc độ
khuấy ;
+ Nghiên cứu làm sạch loại bỏ
các anion trong sản phẩm bằng
nhựa trao đổi ion tạo muối Kali,
Natri, Canxi của axít gluconic;
+ Nghiên cứu điều kiện lọc, kết
tinh, tinh chế và thu sản phẩm của
các muối tương ứng.

4
Nội dung 3:
Nghiên cứu công nghệ tách, tinh
chế sản phẩm và thu hồi xúc tác
+ Nghiên cứu và xây dựng qui
trình tách Axít gluconic;
+ Nghiên cứu và xây dựng qui
trình tách và kết tinh Natri

gluconat;
+ Nghiên cứu và xây dựng qui
trình tách và kết tinh Kali
gluconat;
+ Nghiên cứu và xây dựng qui
trình tách và kết tinh Canxi
gluconat;
+ Nghiên cứu thời gian làm việc
của xúc tác Au và Ag/Si-C;
+ Nghiên cứu và xây dựng qui
trình công nghệ thu hồi xúc tác
Au và Ag.


01-2010
đến
06-2010
01-2010
đến
08-2010

Đại học Khoa
học Tự nhiên,
ĐHQG;
5
Nội dung 4:
Nghiên cứu qui trình sản xuất qui
mô pilot.
+ Nghiên cứu quá trình ôxy hóa
glucozơ thành axít gluconic trên

xúc tác 1 %, 2 % và 3 % Au/chất
mang Si-C qui mô pilot 0,5kg/mẻ,
tương ứng với 60 - 80 lít dung
dịch glucozơ;
+ Nghiên cứu quá trình ôxy hóa

01-2010
đến
06-2010
01-2010
đến
10-2010

Đại học Khoa
học Tự nhiên,
ĐHQG;
Viện
HHCNVN.
8
glucozơ thành axít gluconic trên
xúc tác 1 %, 2 % và 3 % Ag/chất
mang Si-C qui mô pilot 0,5kg/mẻ,
tương ứng với 60-80 lít dung dịch
glucozơ ;
+ Lựa chọn nhiệt độ và thời gian
phản ứng, tốc độ khuấy và tốc độ
nạp tối ưu của quá trình oxi hóa
glucozơ qui mô pilot;
+ Nghiên cứu quy trình tạo muối
kali gluconat ở qui mô pilot;

+ Nghiên cứu quy trình tạo muối
natri gluconat ở qui mô pilot;
+ Nghiên cứu quy trình tạo muối
canxi gluconat ở qui mô pilot.

6
Nội dung 5:
Thử nghiệm sản xuất qui mô
pilot.
Thử nghiệm sản xuất axít
gluconic và các muối Na, Ca và
K gluconat quy mô pilot.


06-2010
đến
12-2010
06-2010
đến
7-2011

Đại học Khoa
học Tự nhiên,
ĐHQG;
Viện
HHCNVN
7
Nội dung 6:
Phân tích, đánh giá sản phẩm thu
được bằng các phương pháp

thích hợp.
+ Phân tích các sản phẩm phản
ứng ôxy hóa glucozơ bằng HPLC
với detector RI;
+ Phân tích các sản phẩm phản
ứng oxi hóa glucozơ bằng LC-
MS và đánh giá độ chọn lọc;
+ Phân tích sản phẩm phản ứng
oxi hóa glucozơ bằng chuẩn độ
điện thế;
+ Phân tích sản phẩm muối
gluconat bằng AAS.


01-2010
đến
12-2010
01-2010
đế
n
3-2011

Đại học Khoa
học Tự nhiên,
ĐHQG;
Viện
HHCNVN
8
Nội dung 7:
06-2010

9
Phân tích đánh giá chất lượng
dược dụng của sản phẩm.
+ Khảo sát độ ổn định để xác
định hạn dùng của các sản phẩm
bằng phương pháp lão hóa cấp;
+ Thử độc tính bán trường diễn (3
mẫu);
+ Phân tích sản phẩm theo tiêu
chuẩn Dược điển Mỹ
USP30/NF25 (3 mẫu).

06-2010
đến
03-2011
đến
11-2011
Đại học Khoa
học Tự nhiên,
ĐHQG;
Viện Kiể
m
nghiệm,
Bộ Y tế
9
Viết báo cáo tổng kết
01-06/2011

9-12/2011 Chủ nhiệm đề
tài và các cộng

sự
10
Nghiệm thu
07/2011 12/2011 Hội đồng
nghiệm thu

3. SẢN PHẨM KH & CN CỦA ĐỀ TÀI
3.1. Sản phẩm KH & CN đã tạo ra
a. Sản phẩm dạng I,II
Số
TT
Tên sản phẩm Chỉ tiêu chất lượng
Số
lượng
Theo kế
hoạch
Thực tế
đạt được
1 Xúc tác Au/Si-
C
Au đạt kích thước nano 03 kg 03 kg 03 kg
2 Xúc tác Ag/Si-
C
Ag đạt kích thước nano 01 kg 01 kg 01 kg
3 Natri gluconat
> 98 %
Đạt tiêu chuẩn
USP30/NF25
05 kg 05 kg 05 kg
4 Kali gluconat

> 97 %
Đạt tiêu chuẩn
USP30/NF25
05 kg 05 kg 05 kg
5 Calci gluconat
> 98 %
Đạt tiêu chuẩn
USP30/NF25
05 kg 05 kg 05 kg
6 Dây chuyền
công nghệ
gián đoạn tổng
hợp Gluconat
với các trang
thiết bị phù
hợp

Hệ thiết bị lắp ráp có
công suất điều chế đạt 0,5
kg sản phẩm/mẻ
01 01 01
10
7 Quy trình công
nghệ ổn định
tổng hợp và
tinh chế các
muối Gluconat
Quy trình công nghệ tiên
tiến, phù hợp điều kiện
Việt Nam với công suất

0,5 kg sản phẩm/mẻ.
01 01 01
8 Bộ hồ sơ xác
định đặc trưng
và cấu trúc xúc
tác.
XRD, SEM, TEM, AAS,
Hấp phụ N
2

01 01 01
9 Hồ sơ nghiên
cứu tuổi thọ và
xác định hạn
dùng của sản
phẩm gluconat
Hạn dùng ≥ 2 năm
Bộ hồ
sơ
Bộ hồ sơ Bộ hồ sơ
10 Giấy chứng
nhận sản phẩm
đạt tiêu chuẩn
Dược điển Mỹ
Phương pháp kiểm
nghiệm theo tiêu chuẩn
Dược điển Mỹ
USP30/NF25
01 01 01
11 Hồ sơ thử độc

tính cấp & độc
tính bán
trường diễn
Theo các phương pháp
thử hiện hành được công
nhận cho Dược phẩm
01 01 01

b. Sản phẩm dạng III, IV
Số
TT
Tên sản phẩm và chỉ
tiêu chất lượng
Đơn vị Số lượng
Theo kế
hoạch
Thực tế đạt
được
1 Bài báo chuyên ngành về
hoá hữu cơ và Xúc tác dị
thể nano trong hóa hữu
cơ
Đăng trên Tạp chí
chuyên ngành hoặc Hội
thảo chuyên ngành

Bài 04 04 07
2 Thạc sỹ, chuyên ngành
Hóa Hữu cơ
Người 01 01 03

3 Hỗ trợ đào tạo nghiên cứu
sinh
Người 01 0 01


11
3i. Sản phẩm đăng ký sở hữu trí tuệ
Số Tên loại sở hữu trí tuệ Số lượng Ghi chú
1 Đăng ký Bằng Phát minh sáng chế về
“Quy trình chế tạo vật liệu vàng có kích
thước nano trên chất nền chứa silic-
cacbon làm xúc tác cho quá trình oxi hóa
glucozơ để điều chế các muối gluconat
dược dụng”
1 Đã gửi đơn ngày
5/12/2011; số đơn: 1-
2011-03352
Được chấp nhận đơn
theo quyết định số
13154/QĐ-SHTT
ngày 20/03/2012

e. Thống kê danh mục sản phẩm KHCN đã được áp dụng vào thực tế
Số
TT
Tên kết quả đã được ứng
dụng
Thời
gian
Địa điểm (ghi rõ

tên địa điểm nơi
ứng dụng)
Kết quả sơ
bộ



3.2. Đánh giá về hiệu quả do đề tài mang lại
a. Hiệu quả về khoa học và công nghệ
(Nêu rõ danh mục công nghệ và mức độ nắm vững làm chủ, so sánh với trình
độ công nghệ khu vực và thế giới )
- Góp phần phát triển công nghệ nano vào thực tiễn sản xuất công nghiệp. Đóng góp
những hiểu biết mới về cấu trúc và đặc tính hóa lý của các hệ phân tán kích thước phân
tử trên nền pha rắn hấ
p phụ.
- Việc triển khai nghiên cứu thực hiện các nhiệm vụ của đề tài sẽ tăng cường trình độ
chuyên môn của các cán bộ trực tiếp tham gia nghiên cứu, cũng là đóng góp một phần
vào việc đào tạo các cán bộ khoa học có trình độ chuyên môn vững vàng trong lĩnh
vực tổng hợp hữu cơ và xúc tác trong ngành Hóa Dược và Hóa chất nói chung.

b. Hiệu quả kinh tế xã hội
Xây dựng được quy trình công nghệ trong nước
để sản xuất axít gluconic và các
dẫn xuất dạng muối của nó. Quy trình an toàn, thân thiện với môi trường. Giảm giá
thành sản phẩm do sản xuất tại chỗ, sử dụng nguyên liệu glucozơ Việt Nam. Chủ động
được nguồn sản phẩm cho dược phẩm và thực phẩm chức năng, không phụ thuộc vào
nước ngoài.
Kết quả nghiên cứu đóng góp vào sự phát triển của Công nghiệp Hóa Dược
Việ
t Nam, tạo nguồn nguyên liệu trong nước phục vụ cho công nghiệp thực phẩm và

bào chế Dược phẩm, góp phần giảm bớt nhập khẩu thuốc và nguyên liệu. Đóng góp
vào sự nghiệp chăm sóc, bảo vệ sức khỏe nhân dân và an ninh thuốc của đất nước.

12
3.3. Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra đề tài
Số Nội dung
Thời gian thực
hiện
Ghi chú tóm tắt kết quả, kết
luận chính, người chủ trì
1 Báo cáo định kỳ lần
thứ nhất
06/2010 Thực hiện đầy đủ các nội dung đã
đăng ký theo tiến độ
2 Lần thứ 2 12/2010 Thực hiện đầy đủ các nội dung đã
đăng ký theo tiến độ
3 Lần thứ 3 8/2011 Thực hiện đầy đủ các nội dung đã
đăng ký theo tiến độ
4 Lần thứ 4 12/2011 Hoàn thành đúng tiến độ
5 Nghiệm thu cơ sở 04/2012
6 Tổng kết đề tài


CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI





PGS.TS Trần Thị Như Mai

HIỆU TRƯỞNG
(TRƯỜNG ĐHKHTN)
Họ tên, chữ ký và đóng dấu

13

BỘ CÔNG THƯƠNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
CHƯƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHCN TRỌNG ĐIỂM QUỐC GIA
PHÁT TRIỂN CÔNG NGHIỆP HOÁ DƯỢC ĐẾN NĂM 2020



Phần thứ hai




BÁO CÁO CHI TIẾT KẾT QUẢ
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

“Nghiên cứu quy trình công nghệ oxy hóa glucose thành gluconic acid và chế tạo
các muối kali-, natri- và calci gluconat ”
Mã số: CNHD.ĐT.007/09-11


Chủ nhiệm đề tài

PGS.TS. Trần Thị Nh
ư Mai
Cơ quan chủ trì
Trường ĐHKHTN - ĐHQG HàNội






BAN ĐIỀU HÀNH CHƯƠNG TRÌNH HÓA DƯỢC









Hà Nội - 2011
14

I. MỞ ĐẦU
Axit gluconic và các muối gluconat là sản phẩm chuyển hoá của quá trình oxi
hoá glucozơ. Trong các mô, khoảng 20% glucozơ có thể đuợc chuyển hoá thành sản
phẩm oxi hóa, vì thế axit gluconic và các muối gluconat là những hợp chất cần thiết
cho cơ thể.

Natri gluconat là muối natri của axit gluconic, nó tạo thành các hợp chất vòng
càng bền với sắt, nhôm, canxi, kẽm và một số kim loại, đặc biệt là các nguyên tố vi
lượng. Các muối canxi và kali cũng được tổng hợp từ axit gluconic. Canxi gluconat
chứa xấ
p xỉ 9% canxi trong công thức, nên dễ dàng được các động vật và thực vật hấp
thụ. Muối kali, natri rất dễ tan trong nước, nên thuận tiện cho các ứng dụng trong dược
phẩm. Lượng sử dụng các muối canxi, kali, natri, sắt gluconat trên thế giới hàng năm
là khoảng : 50000-70000 tấn natri gluconat, 4000-6000 tấn canxi gluconat, và 1000-
2000 tấn kali gluconat [2].
Trên thế giới, axít gluconic được sản xuất từ glucozơ chủ yếu theo hai con đường:
oxi hóa sinh hóa sử dụng chủng nấm Aspergillus niger và oxi hóa s
ử dụng xúc tác dị
thể. Sản lượng của cả hai quá trình này đạt khoảng 1.000.000 tấn/năm [30, 31]. Các
muối gluconat và dẫn xuất có tính dược dụng cao và càng ngày càng phát hiện thêm
các tính chất dược dụng mới [7, 13, 15]. Các muối gluconat là các chất bổ sung dinh
dưỡng cho thực phẩm chức năng, các chất phụ gia cho thực phẩm và đồ uống an toàn,
đặc biệt sử dụng rộng rãi ở Mỹ và Châu Âu [8, 12].
Trong y học, các muối natri, canxi và kali gluconat được sử dụng làm ch
ất bổ sung
khoáng chất ở dạng dung dịch, canxi gluconat dùng làm thuốc trợ tim, chống huyết áp
cao, làm thuốc bổ cho người có tuổi, …[11, 13, 19].
Trong dược phẩm, axít gluconic là một trong những tiền chất quan trọng để tổng
hợp axít L-ascorbic (Vitamin C). Muối canxi gluconat là thuốc tiêm chữa bệnh giảm
canxi huyết, gần đây, những phát hiện mới cho thấy canxi gluconat là chất sinh ra
kháng thể đối với bệnh ung thư gan, phổi, ruột kết. Kali gluconat được sử
dụng làm
thuốc chống huyết áp cao, thuốc trợ tim mạch, và dung dịch cân bằng điện giải [12,15,
29, 33, 35]. Natri gluconat cũng là thành phần của thuốc trợ tim mạch, khi được dùng
với sắt gluconat trong thuốc chữa bệnh thiếu máu và dung dịch làm sạch tĩnh mạch.
Theo các số liệu của Cục Quản lý Dược, Bộ Y tế, trên thị trường Việt Nam hiện

nay có một số loại thuốc tiêm và thuốc uống mà thành phầ
n chính là các muối
gluconat này, các loại thuốc này vẫn chủ yếu được nhập khẩu từ nước ngoài. Công ty
Cổ phần Hóa dược Việt Nam đang sản xuất canxi hoạt tính có công bố thành phần
chủ yếu là canxi cacbonat và canxi gluconat. Công ty cổ phần dược phẩm Hậu Giang
thường nhập muối canxi gluconat để sản xuất các thuốc chữa bệnh giảm canxi huyết,
các bệnh thiếu canxi, trẻ còi xương, suy dinh dưỡng, táo bón, viêm lở
loét miệng,
…(Siro Davita Solusol, Canvit-D), đối với các thuốc trợ tim mạch, các dung dịch
15
tiêm, thuốc hỗ trợ chống ung thư ruột kết, … (Gluconic DMG, Calcium gluconate
10 %, …), hoặc các loại thuốc giữ cân bằng điện giải cho cơ thể, thuốc chữa huyết áp
cao,… có chứa thành phần kali gluconat, natri gluconat (Potassium gluconate 595
mg, Chamber Brite,…) các thuốc này hiện đang phải nhập ngoại (Nguồn: “Giá thuốc
nhập khẩu 2008” và “Dược thư” - Cục Quản lý Dược, Bộ Y tế)
.
Phản ứng hay công nghệ oxi hóa glucozơ để sản xuất axit gluconic và các muối
gluconat của Ca, Fe, Zn, Na, K Các chất này là các sản phẩm dược dụng. Vì vậy, các
phản ứng hữu cơ truyền thống, cổ điển dùng tác nhân oxi hóa là HNO
3
gây nên các
quá trình phụ như quay cấu hình, các phản ứng trùng hợp, cắt mạch tạo nên những sản
phẩm độc không được phép dùng trong thực phẩm và y tế. Trong thực tế hiện nay,
natri gluconat sản xuất theo phương pháp này được sử dụng như phụ gia trong vật liệu
xây dựng, làm chậm đông cứng betong.
Một trong những hướng đang được chú ý nghiên cứu phát triển là phương pháp sử
dụng xúc tác enzym; tuy nhiên, ở Việt Nam, triển khai công ngh
ệ theo hướng này cần
phải khắc phục được các yêu cầu nghiêm ngặt về thời gian, dây truyền công nghệ nuôi
dưỡng và cô lập enzym. Việc cố định và ổn định enzym trên chất nền còn gặp nhiều

khó khăn, hơn nữa, lượng tiêu thụ nhỏ nên giá thành sẽ cao. Hiện nay, trên thế giới đã
có các thông báo về việc thử nghiệm ở quy mô pilot Công nghệ oxi hóa glucozơ bằng
xúc tác enzym được cố định trên màng thẩm thấu DOWEX (MBR, Hãng Millipore)
[35]. Phương pháp oxi hoá glucozơ bởi enzym hay oxi hoá vi sinh mặc dù đã được
ứng dụng sản xuất rộng rãi trong công nghiệp nhưng đòi hỏi trình độ công nghệ cao.
Do vậy, nhu cầu tất yếu đặt ra cho các nhà công nghệ là nghiên cứu, đề xuất, hoàn
thiện phương pháp sản xuất mới nhằm nâng cao hiệu qủa kinh tế và công nghệ so với
các phương pháp sản xuất hiện nay.
Hướng thứ hai là sử dụng xúc tác dị thể trong quá trình ôxy hóa. Phương pháp này
khắc phục được các nhược điểm của phương pháp enzym; dễ dàng điều khiển các
thông số kỹ thuật của phản ứng và sử dụng xúc tác theo hướng mong muốn. Từ
phương pháp này, công nghệ oxi hóa dòng bán liên tục đã và đang áp dụng phổ biến
trên thế giới.
Hệ xúc tác Pd/chất mang sử dụng chất xúc tiến là các kim loại nặng như Pb, Bi, đã
được thực hiện trong công nghệ sản xu
ất axit gluconic từ glucozơ. Tuy nhiên, tính độc
của Bi, Pb thường gây e ngại trong việc sử dụng sản phẩm của quá trình cho thực
phẩm và dược phẩm.
Công nghệ ôxy hóa glucozơ với xúc tác dị thể mới nhất được thể hiện trên dây
truyền thiết bị công nghệ CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) của hãng Cole-
Parmer Instruments Company (USA). Theo quy trình công nghệ này, phản ứng ôxy
hóa glucozơ được thực hiện với xúc tác dị thể nano Au trên nền chất mang nhôm oxít
hoạt hóa Al
2
O
3
.
Các nghiên cứu mới nhằm tìm ra các quá trình sạch với mục đích hạn chế tối đa
lượng sản phẩm phụ. Công nghệ nano là quá trình tổng hợp và kiểm soát các vật liệu ở
16

kích thước phần tỉ mét (10
-9
m). Một trong những khó khăn của vật liệu nano khi làm
xúc tác là sự không thuận lợi về nhiệt động học. Xu thế co cụm thành các hạt lớn rất
dễ xảy ra và vật liệu không có hoạt tính xúc tác(đặc biệt là đối với Au). Vì vậy điều
quan trọng là phải "neo" hoặc "nhốt" các hạt nano này bằng các chất mang có hiệu ứng
mao quản hoặc có các hốc, rãnh, có bề mặt riêng lớn để cố định h
ạt nano tránh sự co
cụm lớn lên của hạt. Xúc tác nano Au và Ag phân tán bền vững và cố định trên chất
mang là xúc tác được quan tâm hiện nay do hoạt tính xúc tác cao và không độc. Đặc
tính quan trọng của xúc tác vàng dạng hạt nano, hoạt động trong một khoảng pH rộng
(từ môi trường axit đến kiềm).
Trong nghiên cứu này sử dụng xúc tác dị thể nano Au, Ag phân tán trên chất nền
Silic-Cacbon.
Vật liệu mang chứa silic-cacbon được chế tạo từ nguồn tiền chất chứa
silic là TEOS hoặc Na
2
SiO
3
và nguồn hữu cơ chứa cacbon là chất hoạt động bề mặt
không ion tự chế tạo từ mỡ cá basa Việt Nam và glyxerol kết hợp với lượng nhỏ các
templat P123. Với một số tính chất ưu việt của chất mang chứa silic-cacbon như tính
bền cơ học, bền nhiệt, phân tán tốt Au, Ag, có khả năng tương hợp hữu cơ để thực hiện
chuyển hóa các hợp chất h
ữu cơ. Hệ chất nền này cũng không có tính axít, nên tránh
được các quá trình decacboxyl hóa, dehidrat hóa, tránh các phản ứng ngưng tụ,
Đặc
biệt trong hóa lập thể, phản ứng diễn ra không làm thay đổi cấu hình tức là không quay
cấu hình của đồng phân quang học hoặc không bị raxemic hóa. Điều này rất quan
trọng trong tổng hợp hóa dược và các chất có hoạt tính sinh học.

Nhìn chung, việc nghiên cứu ứng dụng vật liệu xúc tác kích thước nano nói chung
cùng với vật liệu mang cacbon - silic bền cơ, tương hợp với chất phân tử hữu cơ là
cách đi hợp lý và hiệ
n đại. Sử dụng nguồn mỡ cá ba sa và TEOS làm chất tạo pha nền
Silic-Cacbon đảm bảo sự an toàn sinh học, không độc, không có các cấu tử lạ gây độc
tính cho bản thân xúc tác và cho sản phẩm dược dụng. Quá trình oxi hoá glucozơ trên
hệ xúc tác dị thể với nano Au neo trên pha nền Si-C. Phản ứng thực hiện ở pha lỏng có
khả năng tách sản phẩm ra khỏi xúc tác. Hệ xúc tác nano Au /Si-C với những ưu điểm
về hoạ
t tính xúc tác, điều kiện êm dịu, chọn lọc đối với sản phẩm gluconic axit là sự
lựa chọn hợp lý cho quá trình này. Đây là vấn đề cấp thiết nhằm tiến tới xây dựng qui
trình công nghệ sản xuất tại Việt Nam theo hướng công nghệ xanh, sạch, không chất
thải, thân thiện môi trường, an toàn sinh học, rất phù hợp với điều kiện Việt Nam; đáp
ứng được yêu cầu kỹ thuậ
t mới cũng như đảm bảo các tiêu chuẩn về môi trường.
Đề tài thực hiện 02 quy trình nghiên cứu chính:
1. Quy trình ổn định chế tạo vật liệu xúc tác nano Au, Ag phân tán với hàm lượng
1, 2, 3% trên chất mang silic-cacbon. Nền Si-C được chế tạo từ nguồn mỡ cá ba
sa (các etse của glyxerin và các axit béo từ C12 đến C18), glyxerol, TEOS
(tetraethyl orthosilicate) và kết hợp với lượng nhỏ các templat P123
((EO)
20
(PO)
70
(EO)
20
), trong đó (EO) là etilen oxit và (PO) là propylen oxit).
Các chất nền này chứa các mao quản kích thước tập trung ở các vùng 8, 10, 15
nm nhằm "neo" nano Au và nano Ag vào trong mao quản, cố định nano và bảo
17

vệ hạt nano trong quá trình phản ứng không bị co cụm (Hệ vật liệu nano Au/Si-
C và Ag/Si-C). Hệ xúc tác Au/ Si-C và Ag/Si-C được tạo viên hình trụ, cùng
với các điều kiện gia công thích hợp nhằm tạo các viên xúc tác có kích thước
5mm x 3mm.

2. Xây dựng quy trình công nghệ ổn định ôxy hóa glucozơ và tạo sản phẩm muối
Kali, Calci và Natri gluconat quy mô pilot 0,5kg/mẻ. Quá trình được thực hiện
với dung dịch glucozo 20% chứa trong bình dung tích 4 lit. Dung dịch chất
phản ứng được nạp vào tháp phả
n ứng có dung tích hiệu dụng là 250 ml ( ID
3,5 x L 240 mm) chứa viên xúc tác ở trên bằng bơm cao áp ở áp suất 4atm với
tốc độ 1lit/giờ. Tác nhân phản ứng là oxi không khí được nạp với tốc độ 100
lit/giờ. Hệ phản ứng được kết nối với hệ thiết bị theo dõi các thông số theo
nguyên lý oxi hóa khử sử dụng điện cực pH; Điều chỉnh pH của phản ứng để
luôn đạt pH =9 bằng dung dị
ch NaOH, KOH 10M, việc điều chỉnh này cũng để
chế tạo trực tiếp các muối kali, natri gluconat, làm chuyển dịch cân bằng và
tránh các phản ứng phụ. Canxi gluconat được chế tạo gián tiếp bằng cách trao
đổi dung dịch muối natri gluconat qua cột trao đổi cationic và tạo muối với
huyền phù Ca(OH)
2.
Các sản phẩm muối kali-, natri- và canxi gluconat được
kết tinh từ dung dịch phản ứng bằng hỗn hợp etanol – nước. Sản phẩm kết tinh
được lọc, sấy ở 70
0
C đến khối lượng không đổi.

18
II. TỔNG QUAN

2.1.Axit gluconic và các muối gluconat - Tính chất lý hóa và các tính chất dược
dụng
2.1.1. Một số tính chất hóa lý của axit gluconic
Axit gluconic là một hợp chất hữu cơ có công thức phân tử C
6
H
12
O
7
, công thức
cấu tạo HOCH

2
(CHOH)
4
COOH, và tên danh pháp IUPAC là (2R,3S,4R,5R)-2,3,4,5,6-
pentahydroxyhexanoic acid. Trong dung dịch nước ở pH gần trung tính, axit
cacboxylic này tạo ra các ion gluconat và các muối của axit gluconic gọi chung là các
gluconat. Cấu trúc hoá học của axit gluconic bao gồm một chuỗi sáu cacbon với năm
nhóm hydroxi và kết thúc bằng một nhóm chức của axit cacboxylic (-COOH). Trong
dung dịch nước, axit gluconic tồn tại trong cân bằng động với dạng este vòng là
glucono delta lacton (C
6
H
10
O
6
).


(a) (b)
Hình 1: (a) Mô hình của axit gluconic và (b) dạng cân bằng của nó

Axit gluconic là axit không bay hơi, không độc, là một axit yếu, sự phân ly của nó
trong nước được đặc trưng bằng giá trị pKa nằm trong khoảng 3.5 đến 3.8. Do đó sự
phân ly của các gluconat trong nước được dự đoán là hoàn toàn. Glucono-delta-lacton
thuỷ phân chậm trong dung dịch nước đến khi đạt cân bằng với axit gluconic. Ở nồng
độ 10% thì trạng thái cân bằng axit gluconic/lacton là 80/20.
Axit gluconic và các dẫn xuất của nó là các chất có mặt trong t
ự nhiên. Axit gluconic
có mặt trong các loại quả, mật ong, trà kombucha (nấm hồng trà) và rượu vang. Trong
cơ thể động vật có vú, cả axit D-gluconic và 1,5-lacton của nó đều là các chất trung

gian quan trọng trong quá trình chuyển hóa cacbohydrat [119,126, 133].
Một số thông số vật lý, hoá học quan trọng của axit gluconic, glucono-delta-lacto và
một số muối gluconat được dẫn ra ở bảng 1.1

Bảng 1: Các thông số vật lý, hoá học quan trọng của axit gluconic
và một số dẫn xuất
Chất Nhiệt độ
nóng
chảy (
0
C)
Nhiệt độ
sôi
(
0
C)
Khối lượng
riêng (g/cm
3
)
(ở 20
0
C)
Độ tan
trong nước
g/l ở 25
0
C
pKa
19

Axit gluconic 131 417.1 1.23 1000

3.70
Glucono-delta-
lacton
153 398.5 1.68

590

3.70
Natri gluconat 205-209
(phân huỷ ở ≥
210°C)
613.1 1.789 590

3.70
Canxi gluconat 120 731.1 0.3-0.65

35

3.70
Kali gluconat 174-176
(phân huỷ ở
180°C)
613.1 0.8

450-1000

3.70

Trong công nghiệp thì axit gluconic được sản xuất bằng quá trình oxi hoá D-Glucozơ
với sản lượng khoảng 1.000.000 tấn/năm [133].

2.1.2. Các ứng dụng và tính chất dược dụng của axit gluconic
Axit gluconic là chất không ăn mòn, không bay hơi, không độc, và là axit hữu cơ
êm dịu. Do có mùi thơm mát đặc trưng nên nó được áp dụng nhiều trong công nghiệp
thực phẩm, chế biến đồ uống giải khát, rượu, nước trái cây [111, 119]… Axit gluconic
và muối natri gluconat có khả năng tạo phức vòng càng (chelator) r
ất hiệu quả trong
môi trường pH kiềm, được đánh giá là tốt hơn cả các cấu tử tạo phức truyền thống như
EDTA, NTA và các chất tạo phức khác. Đặc trưng này được khai thác trong các ứng
dụng làm sạch kim loại, trong các quá trình gia công nhôm và sắt, đặc biệt là các vật
liệu bao bì đựng thực phẩm, dược phẩm và làm chất tẩy rửa. Sản phẩm muối natri
gluconat thô hoặc sản phẩm phụ của quá trình oxi hóa còn
được sử dụng làm phụ gia
chậm đông của betong dùng trong xây dựng [105, 119].
Trong các ngành công nghiệp thực phẩm, axit gluconic được sử dụng là phụ gia điều
chỉnh độ chua, ức chế sự lên men. Dung dịch đậm đặc của axit gluconic có tính khử
trùng rất hiệu quả, đặc biệt là khả năng hạn chế sự tạo thành nấm mốc trong thực phẩm.
Axit gluconic được xếp vào danh sách các chất phụ gia thực phẩm
được phép sử dụng
ở Châu Âu (E574). Tại Mỹ, Cục quản lý Thực phẩm và Thuốc USA-FDA chấp nhận
coi axit gluconic và natri gluconat là phụ gia an toàn sử dụng cho thực phẩm với lượng
không hạn chế [52, 106].
Dạng vòng của axit gluconic, sản phẩm glucono-delta lacton được sử dụng làm phụ
gia trong chế biến bánh nướng, chất làm đông protein trong sữa đậu nành, sữa chua,
phomát, sản xuất bánh mỳ…[126]


20

Các muối của axit gluconic, cũng giống như axit tự do, tạo nên các phức với
các ion kim loại và độ bền của các phức này tăng lên đáng kể khi tăng pH. Các ứng
dụng điển hình của các chất này có thể được phân loại thành dạng phân tán và không
phân tán, phụ thuộc vào khả năng của các gluconat có thể phân tán trong môi trường.
Các ứng dụng không phân tán chủ yếu là các ứng dụng làm sạch công nghiệp, xử lý bề
mặt kim loại, làm chấ
t ổn định tẩy trắng dùng trong công nghiệp dệt, và các ứng dụng
trong quá trình gia công nhôm, làm chậm đông cứng xi măng, … những ứng dụng này
thường sử dụng các sản phẩm công nghiệp thô Ngược lại, các gluconat tinh khiết là
thành phần của các sản phẩm chăm sóc sức khoẻ con người, thực phẩm và dược phẩm,

Các ứng dụng làm phụ gia thực phẩm và chất hỗ trợ gia công thưc phẩm:
Với vai trò là m
ột tác nhân càng hoá, natri gluconat được ứng dụng rộng rãi trong
các dung dịch làm sạch trong công nghiệp thực phẩm, bình sữa tươi, …. Natri và canxi
gluconat còn được sử dụng như các chất phụ gia dinh dưỡng trong các sản phẩm xúc
xích và dùng để làm tăng các tính chất liên kết nước của các sản phẩm này. Mười năm
trở lại đây đã có một nghiên cứu đáng ghi nhận ở Nhật Bản sử dụng natri gluconat để
bổ sung cho natri clorua trong các protein chiết từ
thịt của cá. Natri gluconat được sử
dụng như chất thay thế các photphat trong quá trình gia công Surimi (thịt cá đã thái
nhỏ) để làm tăng độ trắng và tính đàn hồi của sản phẩm cá.
Một quá trình nhằm cải thiện độ mềm của thịt đã được phát triển bởi các nhà khoa
học trong trung tâm nghiên cứu thịt động vật US. Quá trình làm mềm hoạt hoá canxi
sử dụng các sản phẩm đã tiêm canxi để hoạt hoá các enzym làm mềm. Tr
ước kia người
ta thường dùng canxi clorua, nhưng những nghiên cứu gần đây đã cho thấy canxi
gluconat cũng cho hiệu quả tương tự. Natri và kali gluconat có ảnh hưởng độc đáo lên
vị giác: các tính chất không làm đắng khi sử dụng cùng chất làm ngọt nhân tạo, chẳng
hạn như saccarit, đường hoá học và aspartam.

Natri gluconat đôi khi còn được sử dụng như một sản phẩm thay thế đường và
dùng trong các đồ uống ăn kiêng. Các chất làm ngọt nhân tạ
o, Aspartam, khi được
dùng một mình có nhược điểm là làm ngọt lâu và có xu hướng lưu lại lâu trên lưỡi,
chất lượng vị giác của nó có thể được cải thiện để giống đường mía hơn bằng cách
thêm natri gluconat. Kali gluconat cho thấy là làm mất vị ngọt của lactozơ đã thuỷ
phân mà không gây ra vị đắng hay làm mất hương vị.
Các ứng dụng thực phẩm là một lĩnh vực tiềm năng góp phần vào việc phân bố
các
gluconat và glucono-delta-lacton vào thực tế, khi những sản phẩm này được thêm dưới
dạng bột hay tinh thể vào thành phần thức ăn như thịt, sữa hay nước đậu nành với
lượng dưới 5% w/w. Tuy nhiên, từ khi sản phẩm cuối cùng gây hại với con người và
21
hầu hết đều được ăn vào bụng thì không có khả năng cụ thể nào để phân bố trong môi
trường của các gluconat từ ứng dụng này.
- Các ứng dụng dược phẩm:
Các muối natri, kali và canxi gluconat được sử dụng làm chất bổ sung khoáng
chất trong các dung dịch tiêm trong dược phẩm với nồng độ lên đến 55 g/l. Là thành
phần chủ yếu trong các thuốc điều trị các bệnh về tim mạch, nội tiế
t, các bệnh về
xương, cơ, …Ngoài ra canxi gluconat còn được sử dụng trong điều trị bỏng gây ra bởi
axit flohidric. Còn kali gluconat được dùng để chữa huyết áp cao, làm thuốc lợi tiểu
với
ưu điểm: có vị tự nhiên, sẵn có bề mặt sinh học, hoạt tính sinh học, và có tính chất
chịu nén trực tiếp tốt.
Có thể thấy, axit gluconic và muối của nó tham gia vào nhiều lĩnh vực, đặc biệt
là dược phẩm và các quá trình công nghệ ứng dụng. Do vậy, nhu cầu sản xuất axit
gluconic trong công nghiệp là rất lớn.
Ứng dụng quan trọng nhất của axit gluconic và các muối gluconat là trong
lĩnh vực y dược (Hình ). Axit gluconic và các muối gluconat r

ất dễ tan trong nước,
nên thuận tiện cho các mục đích sử dụng trong dược phẩm cả dạng uống và tiêm. Mặt
khác khả năng tương hợp tốt của các sản phẩm này với nhũ tương làm cho chúng dễ
được hấp thu hơn. Các ứng dụng dược phẩm của axit gluconic và một số muối
gluconat được thống kê trong bảng 1.2:

Bảng 2. Các ứng dụng trong dược phẩm của axit gluconic và dẫn xu
ất
Hợp chất Ứng dụng trong dược phẩm
Axit gluconic
Là tiền chất để tổng hợp vitamin C và các dẫn xuất gluconat. Là
thành phần của dung dịch thuốc tiêm.
Một số thuốc trên thị trường: Gluconic DMG, Gluco- Solution,
Muối natri
gluconat
Là chất cân bằng điện giải cho người, thành phần của thuốc chống cao
huyết áp. Bổ sung khoáng chất dạng tiêm với nồng độ lên đến 55g/l.
là thành phần chính cùng với sắt gluconat trong dung dịch làm sạch
tĩnh mạch, …
Một số thuốc trên thị trường: Chamber Brite, Sodium gluconate
solution, …
Muối kali
gluconat
Là chất cân bằng điện giải cho người. Bổ sung khoáng chất dạng tiêm
với nồng độ lên đến 55g/l.
Thành phần của thuốc lợi tiểu, thuốc chữa viêm loét miệng, hỗ trợ
chống ung thư ruột kết, …
Một số thuốc trên thị trường: Kaligluconat 595
Muối canxi
gluconat

Muối canxi gluconat là liệu pháp canxi cho bệnh thiếu canxi thông
qua các liều thuốc bổ xung canxi, chống giòn xương, chữa bệnh cứng
cơ, chữa còi xương, suy dinh dưỡng, thuốc trợ tim, thuốc điều trị bỏng
22
gây ra bởi axit flohidric. Đặc biệt hiện nay, một số nghiên cứu còn chỉ
ra khả năng sinh kháng thể chống ung thư ruột kết, trực tràng của
muối này [61].
Một số thuốc trên thị trường: Siro Davita Solusol, Canvit-D, Calcium
gluconate 10 %
Muối sắt
gluconat
Thành phần của thuốc chữa bệnh thiếu máu do thiếu sắt, bổ xung sắt
cho cơ thể.
Một số thuốc trên thị trường: Ferovit
Muối kẽm
gluconat
Là thành phần của thuốc cảm thông thường, chữa các vết thương sâu,
và các bệnh liên quan đến thiếu kẽm cho người.

23

Hình 2: Một số thuốc có thành phần chính là các muối canxi-, natri- và kali- gluconat

Có thể thấy, axit gluconic và muối của nó tham gia vào nhiều lĩnh vực, đặc biệt là
dược phẩm, thực phẩm và các quá trình công nghệ ứng dụng. Nhu cầu sử dụng các
muối trên thế giới hàng năm riêng cho dược phẩm và thực phẩm chức năng là:
500000-700000 tấn natri gluconat, 8000-10000 tấn canxi gluconat, và 1000-2000 tấn
kali gluconat [119, 129] và ngày càng tăng. Do vậy, nhu cầu sản xuất axit gluconic
trong công nghiệp là rất lớn.

2.2.Quá trình Oxi hóa D-glucozơ
2.2.1.Các quá trình cổ điển oxi hóa glucozơ:
Con đường oxi hoá glucozơ theo phương pháp cổ điển, thường sử dụng các tác
nhân oxi hoá mạnh, bằng quá trình oxi hoá đồng thể như dung dịch đậm đặc Kali-
permanganat KMnO
4
, Kali-perclorat KClO
4
… [41]. Một phương pháp oxi hóa
glucozơ khác là dùng nước brom trong một dung dịch đệm với một giá trị pH từ 5-6.
Sản phẩm là các axit andonic, thí dụ D-glucozơ cho axit D-gluconic. Ở andozơ, nhóm
andehit là vị trí nhạy cảm nhất nên phản ứng thường tạo thành các sản phẩm chuyển
hoá ở vị trí này.
Tương tự các axit
γ
và
δ
-hidroxicacboxylic, các axit onic nêu trên dễ tách
nước để tạo thành các

γ
hoặc
δ
-lacton, với sự ưu tiên tạo thành
γ
-lacton. Sự dễ bị oxi
hóa của các andozơ đã được sử dụng cho nhiều phương pháp phân tích đường cổ điển
được áp dụng phổ biến trước đây, như thuốc thử Felinh, thuốc thử Tolen.
Với các tác nhân oxi hóa mạnh hơn, thí dụ axit nitric HNO
3
đậm đặc, không chỉ
nhóm andehit mà cả nhóm ancol bậc một cũng bị oxi hóa thành nhóm cacboxyl tạo sản
phẩm là axit D-glucaric. Quá trình decacboxyl hoá thành các phân tử mạch ngắn hơn,
quá trình quay cấu hình, các phản ứng trùng hợp, … cũng xảy ra. Hỗn hợp sản phẩm
phản ứng được xác định bằng LC-MS gồm có: axit gluconic (15,8%); gluconolacton