Nghiên cứu ảnh hưởng của chất tương hợp đến tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp alginat chitosan mang thuốc lovastatin

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2
KHOA HÓA HỌC
-------------

NGÔ PHƯƠNG THÚY

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẤT TƯƠNG
HỢP ĐẾN TÍNH CHẤT VÀ HÌNH THÁI CẤU TRÚC
CỦA VẬT LIỆU TỔ HỢP ALGINAT/CHITOSAN
MANG THUỐC LOVASTATIN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Hà Nội, 2018


LỜI CẢM ƠN
Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cám ơn
GS. TS. Thái Hoàng - Viện trưởng Viện Kỹ thuật nhiệt đới đã giao đề tài và
tạo mọi điều kiện để em hoàn thành tốt khóa luận tốt nghiệp.
Em xin chân thành cám ơn TS. Nguyễn Thúy Chinh và các anh chị đang
công tác tại Phòng Hóa lý vật liệu phi kim loại, Viện Kỹ thuật nhiệt đới Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, các thầy cô giáo Khoa Hóa
học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tận tình giúp đỡ và động viên em
trong suốt quá trình làm thực nghiệm tại Viện. Em xin cảm ơn đề tài NCCB
mã số 104.02 - 2017.17 (giai đoạn 2017 - 2020) đã hỗ trợ kinh phí cho em
hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.
Cuối cùng, em xin được gửi lời cám ơn tới gia đình, bạn bè đã ủng hộ,
giúp đỡ và động viên em trong suốt thời gian qua.
Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài, em không tránh khỏi
những sai sót, em rất mong nhận được sự góp ý từ thầy cô để bài khóa luận

của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cám ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2018
Sinh viên

Ngô Phương Thúy


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................. 2
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT..................................... 7
DANH MỤC HÌNH VẼ .................................................................................. 8
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................... 11
MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN........................................................................... 4
1.1. ALGINAT .............................................................................................. 4
1.1.1. Giới thiệu về alginat........................................................................ 4
1.1.2. Đặc trưng của alginat ..................................................................... 5
1.1.3. Tính chất của alginat ...................................................................... 6
1.1.4. Ứng dụng của alginat..................................................................... 7
1.2. CHITIN, CHITOSAN ............................................................................ 8
1.2.1. Giới thiệu về chitin, chitosan .......................................................... 8
1.2.2. Cấu trúc của chitin, chitosan .......................................................... 8
1.2.3. Tính chất của chitin, chitosan ....................................................... 10
1.2.4. Ứng dụng của chitin, chitosan và dẫn xuất .................................. 12
1.3. LOVASTATIN..................................................................................... 14
1.3.1. Cấu trúc......................................................................................... 14
1.3.2. Tính chất v t í của ovastatin....................................................... 15

1.3.3. Dược lực........................................................................................ 15
1.3.4. Tác dụng dược í ........................................................................... 16
1.3.5. Dược động học .............................................................................. 16
1.4. VẬT LIỆU TỔ HỢP TRÊN CƠ SƠ POLYME ALGINAT VA
CHITOSAN MANG THUỐC ..................................................................... 17


CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM ................................................................... 21
2.1. HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU ........................................
21
2.1.1. Hóa chất ........................................................................................ 21
2.1.2. Dụng cụ và thiết bị nghiên cứu ..................................................... 21
2.2.
CHẾ
TẠO
VẬT
LIỆU
TỔ
HỢP
ALGINAT/CHITOSAN/LOVASTATIN ......................................................
21
2.2.1. Chế t o v t liệu t hợp a ginat chitosan ovastatin h ng có
chất tương hợp ........................................................................................ 21
2.2.2. Chế t o v t liệu t hợp a ginat chitosan ovastatin có chất
tương hợp ................................................................................................ 22
2.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................... 24
2.3.1. Phương pháp ph hồng ngo i biến đ i Fourier (FTIR) ............... 24
2.3.2. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ..................................... 25
2.3.3. Phương pháp quang ph hấp thụ tử ngo i và hả kiến (UVVIS).......................................................................................................... 26
2.3.4. Phân tích nhiệt ượng quét vi sai (DSC) ....................................... 27

2.4. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG THUỐC LS GIẢI PHÓNG TỪ VẬT
LIỆU TỔ HỢP............................................................................................. 28
2.4.1. Chuẩn bị dung dịch đệm ............................................................... 28
2.4.2. Xây dựng đường chuẩn của ovastatin trong các dung dịch
pH hác nhau .......................................................................................... 28
2.4.3. Đánh giá hả năng giải phóng thuốc lovastatin từ các màng v t
liệu t hợp ACL có và h ng có chất tương hợp ........................................
28
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .............................................. 30
3.1. PHỔ HỐNG NGOẠI BIẾN ĐỔI (FTIR) CỦA ALGINAT,
CHITOSAN,
LOVASTATIN,
VẬT
LIỆU
TỔ
HỢP
ALGINAT/CHITOSAN/LOVASTATIN CÓ VÀ KHÔNG CÓ CHẤT
TƯƠNG HỢP.............................................................................................. 30


3.2. HÌNH THÁI, CẤU TRÚC CỦA CÁC MÀNG VẬT LIỆU TỔ
HỢP ACL CÓ CÁC CHẤT TƯƠNG HỢP ................................................. 35
3.2.1. Hình thái, cấu trúc của màng v t liệu t hợp ACL_PEO ............. 35
3.2.2. Hình thái, cấu trúc của màng v t liệu t hợp ACL_PCL ............. 37
3.3. TÍNH CHẤT NHIỆT CỦA CÁC MÀNG VẬT LIỆU TỔ HỢP
ACL CÓ CÁC CHẤT TƯƠNG HỢP.......................................................... 38
3.3.1. Tính chất nhiệt của màng v t liệu t hợp ACL_PEO ................... 38
3.3.2. Tính chất nhiệt của màng v t liệu t hợp ACL_PCL.................... 40
3.4. NGHIÊN CỨU SỰ GIẢI PHÓNG THUỐC LOVASTATIN TỪ
CÁC MÀNG VẬT LIỆU TỔ HỢP ACL..................................................... 41

3.4.1. Nghiên cứu xây dựng đường chuẩn của lovastatin trong các
dung dịch pH hác nhau ......................................................................... 41
3.4.2. Ảnh hưởng của chất tương hợp đến khả năng giải phóng
thuốc lovastatin ....................................................................................... 43
3.4.3. Ảnh hưởng của pH dung dịch đến khả năng giải phóng thuốc
lovastatin ................................................................................................. 44
3.4.4. Ảnh hưởng của hàm ượng chất tương hợp đến khả năng giải
phóng thuốc lovastatin ............................................................................ 46
KẾT LUẬN .................................................................................................... 51
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 52


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

AC

Alginat/chitosan

ACL
Alginat/chitosan/lovastatin
AG

FESEM

Hiển vi điện tử quét
phát xạ trường

FTIR

Phổ hồng ngoại biến

đổi chuỗi Fourrier

Alginat

metylHMG-CoA 3-hydroxy-3
glutaryl coenzym A

ACL_PCL

Alginat/chitosan/PCL/
lovastatin

LS

Lovastatin

ACL_PEO

Alginat/chitosan/PEO/
lovastatin

PCL

Polycaprolacton

CS

Chitosan

PEO

Polyetylen oxit

DSC

Nhiệt lượng quét vi sai

UV-Vis

Phổ tử ngoại khả kiến


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Cây rong nâu ..................................................................................... 4
Hình 1.2. Công thức cấu tạo của 2 axit cấu tạo nên axit alginic....................... 5
Hình 1.3. Cấu trúc đặc biệt của axit alginic theo các đơn vị monome ............. 5
Hình 1.4. Chitosan được tách ra từ vỏ cua, ốc.................................................. 8
Hình 1.5. Cấu trúc của chitin. ........................................................................... 9
Hình 1.6. Cấu tạo của chitosan.......................................................................... 9
Hình 1.7. Chitosan thương phẩm .................................................................... 10
Hình 1.8. Ứng dụng của chitosan trong bảo quản hoa quả ............................. 13
Hình 1.9. Cấu tạo của lovastatin. .................................................................... 15
Hình 1.10. Lovastatin thương phẩm. .............................................................. 15
Hình 1.11. Các đường cong giải phóng nifedipin từ các hạt nano CS/AL
ở pH khác nhau (37 ± 0,5°C). ....................................................... 19
Hình 1.12. Đường cong giải phóng thuốc saponin từ tổ hợp
chitosan/saponin theo thời gian thử nghiệm trong dung dịch
o
đệm photphat (pH = 7,4) ở 37 C.................................................. 20

Hình 2.1. Thiết bị ghi phổ hồng ngoại NEXUS 670 (Mỹ). ............................ 25
Hình 2.2. Thiết bị hiển vi điện tử quét (SEM). ............................................... 26
Hình 2.3. Thiết bị quang phổ tử ngoại - khả kiến (UV-VIS).......................... 27
Hình 2.4. Thiết bị phân tích nhiệt lượng quét vi sai (DSC)............................ 28

Hình 3.1. Phổ hồng ngoại của alginat ............................................................. 30
Hình 3.2. Phổ hồng ngoại của chitosan........................................................... 31
Hình 3.3. Phổ hồng ngoại của lovastatin. ....................................................... 31


Hình 3.4. Phổ hồng ngoại của các màng vật liệu tổ hợp P0, PEO3, PEO5,
PEO10. .......................................................................................... 32
Hình 3.5. Phổ hồng ngoại của các màng tổ hợp P0, PCL3, PCL5, PCL10 ..........
33
Hình 3.6. Mô hình giả thuyết liên kết hiđro hình thành giữa các nhóm
chức của AG, CS, PEO, LS trong trong màng vật liệu tổ hợp ..... 34
Hình 3.7. Mô hình giả thuyết liên kết hiđro hình thành giữa các nhóm
chức của AG, CS, PCL, LS trong màng vật liệu tổ hợp............... 35
Hình 3.8. Ảnh FESEM của lovastatin............................................................. 36
Hình 3.9. Ảnh FESEM của các màng vật liệu tổ hợp P0 (a), PEO3 (b),
PEO5 (c), PEO10 (d). ................................................................... 37
Hình 3.10. Ảnh FESEM của các màng vật liệu tổ hợp P0 (a), PCL3 (b),
PCL5 (c), PCL10 (d)..................................................................... 38
Hình 3.11. Giản đồ DSC của các màng vật liệu tổ hợp P0, PEO3, PEO5,
PEO10. .......................................................................................... 39
Hình 3.12. Giản đồ DSC của các màng vật liệu tổ hợp P0, PCL3, PCL5,
PCL10. .......................................................................................... 40
Hình 3.13. Đồ thị biểu diễn mối tương quan giữa mật độ quang với nồng
độ lovastatin trong dung dịch pH = 2 ở λmax = 229,97 nm. .......... 42
Hình 3.14. Phầm trăm thuốc lovastatin được giải phóng từ màng vật liệu

tổ hợp P0, PEO3, PCL3 trong dung dịch đệm pH=2. .................. 43
Hình 3.15. Phầm trăm thuốc lovastatin được giải phóng từ màng vật liệu
tổ hợp P0, PEO3, PCL3 trong dung dịch đệm pH=7,4. ............... 44
Hình 3.16. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp P0 trong
các dung dịch đệm pH=2 và dung dịch đệm pH=7,4. .................. 44
Hình 3.17. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp PEO3
trong các dung dịch đệm pH=2 và dung dịch đệm pH=7,4.......... 45
Hình 3.18. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp PCL3
trong các dung dịch đệm pH=2 và dung dịch đệm pH=7,4.......... 45


Hình 3.19. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp
ACL_PEO trong dung dịch đệm pH=2 ........................................ 46
Hình 3.20. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp
ACL_PEO trong dung dịch đệm pH=7,4. .................................... 47
Hình 3.21. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp
ACL_PCL trong dung dịch đệm pH=2......................................... 48
Hình 3.22. Đồ thị giải phóng lovastatin từ màng vật liệu tổ hợp
ACL_PCL trong dng dịch đệm pH=7,4........................................ 49


DANH MỤC BẢNG
0

Bảng 1.1. Độ nhớt của alginat mPa.S (Broorkrield, 20 rpm, 20 C) ................. 6

Bảng 2.1. Kí hiệu tên các màng vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/PEO/lovastatin
....23
Bảng 2.2. Kí hiệu tên các màng vật liệu tổ hợp
alginat/chitosan/PCL/lovastatin..24

Bảng 3.1. Vị trí các pic dao động đặc trưng của một số nhóm chức trong AG,
CS, LS và trong màng vật liệu tổ hợp ACL có và không có chất
tương hợp PEO và PCL.....................................................................
33
Bảng 3.2. Các thông số DSC thu được từ giản đồ DSC của các màng vật
liệu tổ hợp P0, PEO3, PEO5 và PEO10 ......................................... 39
Bảng 3.3. Các thông số DSC thu được từ giản đồ DSC của các màng vật
liệu tổ hợp P0, PCL3, PCL5 và PCL10 .......................................... 40
Bảng 3.4. Mật độ quang (Abs) ứng với các nồng độ pha loãng (Cx) của
lovastatin trong dung dịch pH=2 .................................................... 41
Bảng 3.5. Phầm trăm thuốc lovastatin được giải phóng từ các màng vật liệu
tổ hợp ACL_PEO trong các dung dịch đệm pH=2 và
pH=7,4............................................................................................. 47
Bảng 3.6. Phầm trăm thuốc lovastatin được giải phóng từ các màng vật liệu
tổ hợp ACL_PCL trong các dung dịch đệm pH=2 và
pH=7,4............................................................................................. 49


MỞ ĐẦU
Ngày nay các sản phẩm làm từ polyme thiên nhiên và polyme tổng hợp
được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống và xã hội. Tơ, sợi,
sơn, vecni, vật liệu bán dẫn, vật liệu xây dựng, vật liệu thay thế sắt thép và
các kim loại khác dùng trong các cấu kiện máy móc, các sản phẩm dùng trong
y học, dùng trong nông nghiệp và ngành dược… Chitosan và alginat là hai
polyme thiên nhiên được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau.
Chitosan là dẫn xuất đeaxetyl hóa của chitin - 1 loại polysaccarit có
nhiều trong vỏ các loài giáp xác như: tôm, cua, ghẹ… Chitosan có nhiều ứng
dụng trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, y dược và bảo vệ môi
trường. Ngoài ra, vật liệu nano trên cơ sở chitosan cũng mới được nghiên cứu

ứng dụng trong y sinh do có tính ổn định tương đối cao và vẫn duy trì được
một số tính chất của chitosan ban đầu, đặc biệt do có kích thước nhỏ, bề mặt
riêng lớn nên chitosan có khả năng hấp phụ cao. Dựa vào tính chất này, nano
chitosan được sử dụng làm chất hấp phụ để hấp phụ các chất khác nhau đặc
biệt là các loại thuốc dùng trong y học [18]. Tuy nhiên, chitosan có nhược
điểm là rất nhạy cảm với ẩm, do đó hạn chế khả năng sử dụng của polyme
thiên nhiên này. Để khắc phục nhược điểm của chitosan, người ta thường phối
hợp nó với các polyme tương đối bền với ẩm nhưng vẫn giữ nguyên khả năng
phân huỷ sinh học của sản phẩm như alginat.
Alginat là loại polyme sinh học biển phong phú nhất thế giới và là loại
polyme sinh học được sử dụng phổ biến chỉ đứng thứ hai sau xenlulozơ, đây là
một axit hữu cơ có trong tảo nâu. Alginat khi tan trong nước tạo dung dịch có
độ nhớt cao, trong điều kiện ở nhiệt độ cao (trạng thái sôi) và khi làm nguội
trở lại sẽ tạo gel. Do đó các màng alginat rất đàn hồi, rất bền, chịu dầu và
không dính bết nên alginat được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp
dệt, công nghiệp giấy, thực phẩm dược phẩm, y học, mỹ phẩm… [12, 24, 25].
Lovastatin là một hợp chất lên men có nguồn gốc từ tự nhiên được phát
hiện từ năm 1970. Nó được tìm thấy trong nấm sò [11] và gạo men đỏ [20].
Lovastatin là thuốc chống tăng lipit máu thuộc nhóm chất ức chế HMG-CoA
reductase. Lovastatin là chất ức chế cạnh tranh với hydroxyl metylglutaryl

1


coenzym (HMG-CoA) reductase, làm ngăn cản chuyển hóa HMG-CoA thành
mevalonat, tiền chất của cholesterol, là thuốc chữa bệnh tim mạch có hiệu
quả, làm giảm cholesterol trong tế bào gan, kích thích tổng hợp thụ thể
lipoprotein tỉ trọng thấp từ đó làm tăng vận chuyển thụ thể lipoprotein tỉ trọng
thấp từ máu. Ứng dụng chính của lovastatin là để điều trị rối loạn lipit máu và
phòng ngừa các bệnh tim mạch [2].

Ở Việt Nam các đề tài nghiên cứu về vật liệu tổ hợp alginat/chitosan
mang dược chất lovastatin và ảnh hưởng của chất tương hợp đến hình thái cấu
trúc và tính chất chưa được tập trung nghiên cứu, vì thế em lựa chọn đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của chất tương hợp đến tính chất và hình thái cấu
trúc của vật liệu tổ hợp alginat/chitosan mang thuốc lovastatin”.
Mục đích của đề tài
- Chế tạo được tổ hợp polyme thiên nhiên alginat/chitosan mang thuốc
lovastatin có và không có chất tương hợp polyetylen oxit (PEO) và
polycaprolacton (PCL).
- Có các số liệu về ảnh hưởng của chất tương hợp đến tính chất, hình
thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/chất tương hợp/lovastatin và
giải phóng thuốc lovastatin từ vật liệu tổ hợp 4 thành phần.
Nội dung nghiên cứu
- Xác định tỉ lệ thành phần và điều kiện kỹ thuật thích hợp để chế tạo
màng tổ hợp alginat/chitosan/chất tương hợp/lovastatin.
- Khảo sát ảnh hưởng của chất tương hợp PEO và PCL đến đặc trưng,
tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/chất tương
hợp/lovastatin.
Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là vật liệu tổ hợp alginat/chitosan và
thuốc chữa bệnh tim mạch lovastatin với các đặc điểm, đặc trưng, tính chất,
ứng dụng của chúng.

2


Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Tìm được tỉ lệ thành phần và điều kiện kỹ thuật thích hợp để chế tạo
màng vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/chất tương hợp/lovastatin.
- Trên cơ sở khảo sát hàm lượng lovastatin giải phóng từ màng vật liệu

tổ hợp alginat/chitosan trong các dung dịch đệm có pH đặc trưng cho môi
trường trong dạ dày dưới và tá tràng, có thể đánh giá khả năng tương tác giữa
lovastatin và alginat, chitosan, chất tương hợp trong các môi trường pH nói
trên cũng như ảnh hưởng của chất tương hợp đến sự giải phóng thuốc
lovastatin từ vật liệu tổ hợp.

3


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. ALGINAT

4


1.1.1. Giới thiệu về alginat
- Alginat là loại polyme sinh học biển phong phú và là loại polyme sinh
học được sử dụng nhiều thứ hai trên thế giới sau xenlulozơ, có trọng lượng
phân tử từ 32000 – 200000. Năm 1881, alginat lần đầu tiên được phát hiện
bởi Stanford.

Hình 1.1. Cây rong nâu.
- Năm 1923, F.C Thernley đã tiến hành chiết tách alginat thô ở Orkney
và từ đó công nghệ sản xuất alginat ra đời.
- Năm 1975, Booth đã viết về lịch sử công nghiệp alginat dựa trên kết
quả của Stanford.
- Hiện đã có 7/9 nước sản xuất alginat bao gồm: Nauy, Pháp, Nhật,
Canada, Tây Ban Nha, Chile, Liên Xô xũ và Ấn độ. Có 2 công ty sản xuất
lớn: Công ty Kelco (Mỹ) và một công ty của Anh chiếm 70 % sản lượng thế
giới. Trung Quốc là nước đang nổi lên rất mạnh về lĩnh vực rong biển [17].

- Tại Việt Nam, các cơ sở sản xuất alginat và dẫn xuất đang hoạt động
ở Hải Phòng, Nha Trang và Thành phố Hồ Chí Minh.
Cấu trúc của alginat
Alginat là muối của axit alginic. Cấu tạo hóa học của alginat gồm 2 phân
tử axit β-D-Mannuroic (M) và axit α-L-Guluronic (G) liên kết với nhau bằng

5


liên kết 1-4 glucozit (hình 1.2). Có 3 loại liên kết có thể gặp trong 1 phân tử
alginat: (M-M-M), (G-G-G), (M-M-G) [5].

Hình 1.2. C ng thức cấu t o của 2 axit cấu t o nên axit a ginic.
- Công thức cấu tạo của axit alginic: (C6H6O6)n
Hai gốc phân tử axit β-D-Mannuroic (M) và axit α-L-Guluronic (G) liên
kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucozit 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-GM) liên kết ngẫu nhiên trong chuỗi mạch (hình 1.3).

Hình 1.3. Cấu trúc đặc biệt của axit a ginic theo các đơn vị monome.
1.1.2. Đặc trưng của alginat
- Độ nhớt
Khi hòa tan các alginat vào nước chúng sẽ ngậm nước và tạo dung dịch
nhớt. Độ nhớt phụ thuộc vào chiều dài của phân tử alginat và nhiệt độ. Bột
alginat rất dễ bị giảm độ nhớt nếu không được bảo quản ở nhiệt độ thấp.

6


Trong một số trường hợp độ nhớt có thể gia tăng ở nồng độ thấp với sự
hiện diện của một số cơ chất (tạo liên kết chéo trong phân tử) như: CaSO4,

CaCO3. Ion canxi liên kết với alginat tạo liên kết chéo trong phân tử gia tăng,
sẽ làm gia tăng trọng lượng phân tử và độ nhớt (Bảng 1.1) [30].
0

Bảng 1.1. Độ nhớt của alginat mPa.S (Broorkrield, 20 rpm, 20 C).
Độ nhớt, mPa.S
Nồng độ (%)

Thấp

Trung bình

Cao

Rất cao

0,25

9

15

21

27

0,50

17

41

75

110

0,75

33

93

245

355

1,00

58

230

540

800

1,50

160

810

1950

3550

2,00

375

2100

5200

8750

1.1.3. Tính chất của alginat
- Alginat là polyme có tính chất axit yếu, không mùi, không tan trong
các dung môi hữu cơ, tan trong nước.
- Là chất có tính chất hút nước trương nở khi ngâm trong nước.
- Alginic hòa tan trong dung dịch muối kiềm hóa trị I và tạo dung dịch
muối kiềm hóa trị I hòa tan có độ nhớt cao.
Các alginat cũng có khả năng tạo màng rất tốt. Các màng rất đàn hồi,
bền, chịu dầu và không dính. Màng alginat thuộc nhóm polysaccarit có khả
năng ngăn cản oxy và lipit thấm qua vì thế sẽ ức chế được hiện tượng oxy hóa
chất béo và các thành phần khác trong thực phẩm. Bên cạnh đó, màng alginat
còn có khả năng làm giảm thất thoát ẩm vì lượng ẩm trong màng sẽ bốc hơi
trong thực phẩm, từ đó màng bao sẽ hơi khô và co lại làm cho lượng ẩm bên
trong không thoát ra được (Allen,1963).

7


Màng alginat được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghệ thực phẩm
nhằm tăng thời gian sử dụng và bảo quản chất lượng sản phẩm được lâu hơn.
Màng bao alginat vừa có tác dụng kéo dài thời gian sử dụng, vừa ngăn cản sự
mất ẩm và sự di chuyển chất tan, phản ứng oxy hóa [11, 20].
1.1.4. Ứng dụng của alginat
a. C ng nghiệp thực phẩm
- Alginat natri được dùng trong một số thực phẩm để hạn chế tăng trọng,
dùng trong sản xuất bơ, bánh kẹo, nước giải khát cũng như các mặt hàng đông
lạnh.
- Tạo độ nhớt cho kem, tạo gel, có khả năng giữ nước cho kem, làm cho
kem không bị tan chảy.
- Ức chế hoàn toàn sự tạo thành tinh thể của lactozơ.
- Ngăn ngừa tạo ra các tinh thể đá băng.
- Làm bền bọt.
b. Y học
Trong y học, alginat được dùng làm chất trị bệnh nhiễm phóng xạ, tăng
hiệu quả chữa bệnh của penicillin.
Trong nha khoa, dùng axit alginic để thay thạch cao làm khuôn răng,
giúp tạo hình răng chính xác.
c. C ng nghiệp dệt
Alginat có độ nhớt cao, tính mao dẫn kém, khi khô trong suốt, bóng và
có tính đàn hồi tốt. Vì thế người ta dùng làm hồ vải do sợi bền và được cọ sát,
giảm bớt tỷ lệ sợi đứt và nâng cao hiệu suất dệt. Ngoài ra alginat được dùng
làm vải không thấm nước.
d. Một số ngành hác
- Công nghiệp giấy: Alginat hồ lên giấy làm cho giấy bóng, dai, không
gãy, mức độ khô nhanh, viết trơn. Dùng làm chất kết từ và chất kết dính trong

công nghiệp sản xuất giấy hoa dán tường, gỗ tổng hợp [5].
- Tơ nhân tạo: Dung dịch alginat natri nếu phun qua những lỗ nhỏ vào
muối kim loại hóa trị II hay axit thì hình thành sợi tơ.
- Mỹ phẩm: Alginat là chất làm nền cho phấn, sáp, nước hoa, xà phòng,
giữ mùi thơm cho nước hoa xà phòng.

8


1.2. CHITIN, CHITOSAN
1.2.1. Giới thiệu về chitin, chitosan
Chitosan một polysaccarit nhiều thứ hai sau xenlulozơ tìm thấy trong tự
nhiên. Sản phẩm chitin - chitosan đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng
dụng trong thực tế [3, 4, 6, 8]. Chitin ứng dụng làm da nhân tạo, là nguyên
liệu trung gian cho các chất quan trọng như chitosan, glucozamin và các chất
có giá trị khác. Chitosan có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp,
nông nghiệp, y dược và bảo vệ môi trường như: sản xuất glucozamin, chỉ
khâu phẫu thuật, vải, sơn, bảo vệ môi trường, chất bảo vệ hoa quả… Với khả
năng ứng dụng rộng rãi của chitin – chitosan mà nhiều nước trên thế giới và
Việt Nam đã nghiên cứu sản xuất các sản phẩm này.

Hình 1.4. Chitosan được tách ra từ vỏ cua, ốc.
1.2.2. Cấu trúc của chitin, chitosan
Chitin là polysaccarit có đạm không độc, có khối lượng phân tử lớn. Cấu
trúc của chitin là tập hợp các monosaccarit (N-axetyl-D-glucozamin) liên kết
với nhau bởi các cầu nối glucozit và hình thành một mạng các sợi có tổ chức.
Chitin có cấu trúc tinh thể rất chặt chẽ và đều đặn.

9

Công thức cấu tạo của chitin:

10


OH

OH
NHCOCH 3

O

O

O HO

HO

O
NHCOCH 3

OH

NHCOCH 3
O HO

HO

NHCOCH 3

O

O

O
NHCOCH 3

OH

.

O HO

HO
O

NHCOCH 3

OH

O
O
OH

Hình 1.5. Cấu trúc của chitin.
Tên gọi: Poly (1-4)-2-axetamido-2-deoxy--D-glucose; Poly (1-4)-2axetamido-2-deoxy--D-glucopyranose.
Công thức phân tử: [C8H13O5N]n
Phân tử lượng: Mchitin= (203,09)n
Như vậy , chitin gồm các mắt xích N- axetyl –D –glucozamin nối với

nhau bằng liên kết β- (1, 4) –glucozit. Nó còn có tên gọi là : 2- axetamino- 2deoxy –β – D – glucozamin.
Bằng phương pháp nhiễu xạ tia X, người ta xác định được chitin tồn tại
trong tự nhiên ở 3 dạng: α – chitin, β- chitin, γ- chitin.
Cả ba dạng chitin này có mối quan hệ mật thiết với các chức năng sinh
học của động vật: α – chitin được tìm thấy ở các lớp vỏ các loài chân đốt và
liên kết chặt chẽ với protein tạo lớp vỏ cứng. Còn β- chitin, γ- chitin được tìm
thấy ở những phần mềm, trong nang mực chủ yếu là dạng β- chitin [13].
Chitosan một polysaccarit mạch thẳng, là dẫn xuất đề axetyl hoá của
chitin, trong đó nhóm (–NH2) thay thế nhóm (-COCH3) ở vị trí C số 2.
Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các
liên kết β -(1-4)-glicozit.
Công thức cấu tạo của chitosan:
OH
O

O

HO

OH

NH2
HO
O

NH2

O

OH

NH2

O

O HO

HO

O

NH2

O

OH

OH

Hình 1.6. Cấu t o của chitosan.

11

NH2

O HO

O HO

.

O

NH2

O
OH


Tên khoa học chitosan: Poly-(1,4)-2-amino-2-deoxy-β-D-glucose;
Poly-(1,4)-2- amino-2-deoxy-β-D-glucopyranose.
Công thức phân tử chitosan: [C6H11O4N]n
Phân tử lượng: Mchitosan = (161,07)n
Như vậy, chitosan gồm các mắt xích D – glucozamin nối với nhau bằng
liên kết β-(1 ,4) –glucozit. Nó còn có tên gọi là 2 –amino – 2 – deoxyl – β –
D-glucozamin.
1.2.3. Tính chất của chitin, chitosan
1.2.3.1. Tính chất v t ý
- Chitosan là chất rắn, xốp, nhẹ, màu trắng ngà hoặc vàng nhạt, không
mùi, không vị, hòa tan dễ dàng trong dung dịch axit loãng. Loại chitosan có
khối lượng trung bình thấp từ 100000÷400000 hay được dùng nhiều nhất
trong y tế và trong thực phẩm [7].

Hình 1.7. Chitosan thương phẩm.
- Chitosan là một polyme không tan trong nước cũng như dung môi hữu
cơ nhưng tan trong dung dịch axit loãng như HCl, các axit hữu cơ: axit fomic,
axit axetic, axit oxalic… Độ tan của chitosan phụ thuộc vào loại axit và nồng
độ axit trong dung dịch. Chính vì thế chitosan hoà tan tốt trong dung dịch axit
axetic 1–1,5% [7].
- Độ nhớt là một nhân tố quan trọng để xác định khối lượng phân tử của
chitosan. Chitosan phân tử lượng cao thường tạo dung dịch có độ nhớt cao.

1.2.3.2. Tính chất hóa học
Công thức tổng quát của chitin/chitosan có dạng: (C8H11NO5)n với cấu
tạo như sau:


OH

OH
O

O.

HO
NHCOCH 3

chitin

n

HO

O

O.
NH2

m

chitosan

- Trong phân tử chitin/chitosan có các nhóm chức -OH, -NHCOCH3
trong các mắt xích N-axetyl-D-glucozamin và nhóm –OH, nhóm –NH2 trong
các mắt xích D-glucozamin, nghĩa là chúng vừa có tính chất của ancol lại vừa
có tính chất của amin và amit. Phản ứng hoá học có thể xảy ra ở vị trí nhóm
chức tạo ra dẫn xuất thế O-, dẫn xuất thế N-, hoặc dẫn xuất thế O-, N-.
Mặt khác, chitin/chitosan là những polyme mà các monome được nối với
nhau bởi các liên kết β -(1-4)-glicozit, các liên kết này rất dễ bị cắt đứt bởi các
chất hoá học như: axit, bazơ, tác nhân oxy-hóa và các enzym thuỷ phân.
a. Phản ứng ở nhóm hydroxy
Tương tự như các ancol đa chức, tính axit của nhóm hydroxyl khá mạnh,
chitin phản ứng được với Na, NaOH tạo thành hợp chất có cấu trúc ancolat
gọi là chitin kiềm.
[C6H7O3NHCOCH3(OH)2]n + 2nNaOH →[C6H7O3NHCOCH3(ONa)2]n +
2nH2O
Ngoài ra, chitin còn phản ứng được với ankyl sunfat trong ankyl
halogenua, các hợp chất vinyl tạo este.
Trong mỗi mắt xích của chitin có nhóm (-OH) ở C3 và C6, đều có khả
năng tham gia phản ứng. Do cấu trúc phân tử, nhóm (-OH) ở C3 bị án ngữ
không gian nên khả năng phản ứng kém hơn so với ở vị trí C6.
b. Phản ứng ở nhóm axetamit
Chitin có khả năng tham gia phản ứng thể hiện tính chất amin bậc 2 như
phản ứng đề axetyl hóa tạo thành chitosan.


OH

OH