BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM

ĐỀ TÀI MÔN HOẠT CHẤT BỀ MẶT

ALGINATE VÀ ỨNG DỤNG ALGINATE TRONG LĨNH VỰC
Y SINH, THỰC PHẨM
GVHD:

TS. PHAN NGHUYỄN QUỲNH ANH

SVTH:

ĐỒN AN LÊ PHÚ
Mã lớp_DH18HT

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2022

18139149


MUC LỤC

2


MỤC LỤC HÌNH

3

MỤC LỤC BẢNG

4


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

LỜI MỞ ĐẦU
Hiện này, đất nước đang chuyển hướng sử dụng các hợp chất có nguồn gốc thiên
nhiên để ứng dụng vào thực phẩm, mỹ phẩm, dược phẩm và y sinh. Các hợp chất
thiên nhiên là nguồn cung cấp các phân tử có sự đa dạng rất lớn về cấu trúc và hoạt
tính sinh học. Các cấu trúc khung phân tử do thiên nhiên sinh tổng hợp và sắp xếp các
nhóm chức trong cấu trúc này cho phép chúng ta dự đốn về sự phát triển và hình
thành của các cấu trúc phân tử trong q trình tiến hóa của thực vật, động vật và vi
sinh vật để tạo ra một hiệu quả tối ưu trong điều chỉnh chức năng sinh học. Nói cách
khác thiên nhiên cung cấp đầu mối về điều kiện cấu trúc cần thiết biểu hiện hoạt tính
sinh học khác nhau. Sự đa dạng về cấu trúc hóa học của hợp chất thiên nhiên có liên
quan đến sự đa dạng sinh học của các nguồn gốc thiên nhiên. Hiện nay, các hợp chất
thiên nhiên có nguồn gốc thiên nhiên đóng góp 50% cho thị trường thế giới. Trong đó,
Alginate là một loại polymer sinh học được chiết từ tảo nâu được sử dụng trong nhiều
lĩnh thực phẩm, y sinh.…

5


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ALGINATE


1.1.

Lịch sử nghiên cứu alginate
Alginate là loại polymer sinh học biển phong phú nhất thế giới và là loại

polymer sinh học nhiều thứ hai trên thế giới sau Cellulose. Nguồn Alginate chủ
yếu được tìm thấy ở thành tế bào và ở gian bào của rong nâu ở biển (thuộc họ
Rhaeophyceae), tảo bẹ Macrocystis pyrifera, Nodosum Ascophyllum và các loại
Lamminaria nhưng nhiều nhất là ở rong nâu. Ở dưới dạng muối Alginate. Trong
rong Nâu (Sagassum) có chứa một hợp chất quan trọng là Alginic. Alginic là
polysaccharide có tính axit, loại axit này rất khó hịa tan. Từ Alginic sẽ thông qua
các phản ứng với kiềm tạo nên một số hợp chất từ Alginic. Sau khi tạo muối sẽ
làm thay đổi tính tan hịa tan của hợp chất tự nhiên này và do đó nó có nhiều công
dụng hơn. Alginate Natri là muối của Alginic với Natri, khi cho Alginic tương tác
với kiềm hóa trị I như NaOH, Na 2CO3 hoặc Na2HPO4, Na2SO3, … Alginate Canxi
là muối của Alginic với Ca 2+ khi cho Alginic tương tác với CaCl 2, CaCO3,
Ca(OH)2,… Alginate amonium là muối của Alginic với NH4+ khi cho Alginic
tương tác với NH4OH hoặc kiềm amonium khác. Năm 1881, Stanford là người
đầu tiên phát hiện ra Alginic axit – một axit hữu cơ có trong tảo nâu, có trọng
lượng phân tử từ 32.000-200.000. Năm 1975, Booth đã viết về lịch sử công nghiệp
Alginate dựa theo các kết quả nghiên cứu của Stanford. Ternley đã tiến hành tách
chiết Alginate thô ở Orkey vào năm 1923 và từ đó cơng nghệ sản xuất Alginate
dùng cho đồ hộp rau quả ra đời. Sau đó cơng ty đã đặt tên là Kelp Products Corp
và đến năm 1929 được tái thành lập có tên là cơng ty Kelco (Kelco Company). Tại
Anh, Alginate được sản xuất mạnh mẽ và sớm nhất vào những năm 1934 – 1939.
Còn ở Na Uy, Alginate được sản xuất sau chiến tranh thế giới thứ II. Đến năm
1981 5 sản xuất Alginate lan sang nhiều nước trên thế giới, đã có 17 nhà máy ở 9
nước khác nhau sản xuất Alginate (Na Uy, Pháp, Nhật, Mỹ, Canada, Tây Ban Nha,
Chilê, Liên Xô cũ và Ấn Độ). Hai công ty sản xuất Alginate lớn nhất thế giới là
Kelco Company ở Mỹ và Công ty công nghiệp sản xuất Alginate ở UK, với sản

lượng 70% mức sản lượng của thế giới. Tiếp theo là đến công ty ProTan A/S của
6


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

Na Uy, và các công ty của Nhật, Pháp. Sản xuất Alginate ở Trung Quốc tăng trong
những năm gần đây, sản lượng trung bình khoảng 7.000 – 8.000 tấn một năm. Các
sản phẩm của Alginate được sử dụng rộng rãi trong nhiều nghành công nghiệp
như: ngành dệt 50%, thực phẩm 30%, giấy 6%, que hàn 5%, y dược phẩm 5%,
công nghệ sinh học và các lĩnh vực khác 4%. Alginate là một phụ gia không thể
thiếu trong kỹ thuật in màu trên vải. Trong cơng nghiệp thực phẩm thường địi hỏi
loại Alginate phải có khả năng tạo gel và tạo nhũ cao, ví dụ để chế biến Surimi giả
trứng cá Caviar người ta thường phải sử dụng loại Alginate có tỷ lệ M/G ≤ 1,0.

1.2.

Định nghĩa alginate
Alginate là một loại polymer sinh học được chiết lọc từ tảo nâu, bao

gồm Laminaria hyperbored, Laminaria digitata, Laminaria japonica, Ascophyllum nodosum, và Macrocystis pyrifera bằng cách thêm dung dịch kiềm như
NaOH. Phần chiết được lọc và NaCl; CaCl 2 được thêm qua màng lọc. Muối
alginate được chuyển hóa từ alginic acid bằng cách hịa tan HCl. Để tính khiết, ta
hịa tan nước vào alginate. Sau đó sấy khơ, nồng độ alginate khoảng 22-30% cho
A. nodosum và 25-45% cho L.
Tổng hợp từ vi khuẩn tạo ra alginate với nhiều cấu trúc hóa học và tính
chất vật lý hơn alginate có tảo. Alginate từ vi khuẩn có thể sản xuất từ Azotobacter
và Pseudomononas. Tổng hợp alginate cách khác được phân nhiều nhóm :tổng
hợp từ chất nền; trùng hợp và chuyển và sửa màng tế bào chất…
Alginate là muôi của acid alginic với một polymer -1,4-D-Manuroic acid

(M) và -1,4-L-Guluronic acid (G).
Nó tồn tại dạng sợi, hạt hay bột màu trắng để nâu.
Được dùng chất tạo đông, chất ổn định chất tạo gel, chất nhũ hóa.

7


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

Hình 1. 2 Rong biển Asco-phyllum
nodosum

Hình 1. 3 Rong biển Macrocystis pyrifera
Laminaria hyperbored

1.3.

Hình 1. 1 Rong biển Laminaria
digitata

Hình 1. 4 Rong biển

Cấu trúc alginate
Theo Fischer và Dorfel, Alginate là một họ polysaccharide ion âm mặt

thẳng, là copolymer của acid (G) và . Các khối được cấu tạo gốc G liên tiếp với
gốc M và xen kẻ gốc G với gốc M: (M-M-M-G-G-G),(M-G-M-G-M-G). [5]
Alginates được chiết các nguồn khác nhau thì tỉ lệ M/G khác biệt thì
cũng như liên quan đến độ dài mỗi khối và hơn 200 alginate đang được sản xuất.
Nồng độ khối G của L. hyperborean là 60% và đối với alginate có sẵn thương mại

nằm trong vùng 14-31%.

8


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

`

Hình 1. 1 Cấu trúc hóa học của khối M, khối G và khối xen kẽ trong alginate
-

Chiều dài của các Block.[7]

9


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

Hình 1. 2 Chiều dài của khối M và khối G

1.4.

Phân loại:
•
•
-

Theo nguồn khai thác:
Alginate được sản xuất từ rong biển: Phaeophyceae và Laminaria.

Alginate được tổng hợp từ Pseudomonas aeruginosa và Azotobacter
vinelandi.
Theo phân loại muối:
Sodium alginate
Công thức phân tử: (C5H7O4COONa)n
INS (mã só quốc tế và phụ gia thực phẩm): INS 401[3]
Khối lượng phân tử của sodium alginates thương mại trong khoảng vùng

32000 và 400000 g/mol. Mối quan hệ các thông số Mark – Houwink cho sodium
alginate trong dung dịch 0.1M NaCl ở 25oC có hệ số K=2.10-3 và =0.97, là độ
nhớt động học (m L/g) và Mv là độ nhớt trung bình phân tử (g/mol). Độ nhớt của
dung dịch alginate tăng khi pH giảm, pH ở trong vùng 3-3.5, nhóm carboxylate
trong khung xường alginate hình thành proton hóa và liên kết hydro. Tăng khối
lượng phân tử cải thiện tính chất vật lý. Tuy nhiên, dung dịch alginate hình thành
các hạt có khối lượng phân tử cao thì độ nhớt cao, gây khó khắn việc xử lý.
10


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

Hình 1. 3 Cấu trúc hóa học của Sodium Alginate
-

Potassium Alginate
Cơng thức phân tử: (C5H7O4COOK)n
INS (mã só quốc tế và phụ gia thực phẩm): INS 402[3]

Hình 1. 4 Cấu trúc hóa học của Potassium Alginate
-


Calcium Alginate
Cơng thức phân tử: (C5H7O4COOCa)n
INS (mã só quốc tế và phụ gia thực phẩm): INS 404[3]

Hình 1. 5 Cấu trúc hóa học của Calcium Alginate
11


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm
Ammonium Alginate: (C6H11NO6)n
INS (mã só quốc tế và phụ gia thực phẩm): INS 403[3]

Hình 1. 6 Cấu trúc hóa học của Ammonium Alginate
-

Ngồi ra cịn có: Alginate Propylen glycon:
INS (mã só quốc tế và phụ gia thực phẩm): INS 405[3]
Cơng thức phân tử:
C5H7O4COOCH2-CH-CH3
OH

Hình 1. 7 Cấu trúc hóa học của Alginate Propylen glycon

1.5.

Tiêu chuẩn chất lượng của alginate
•

Tiêu chuẩn chất lượng của sodium alginate[3]
Theo TCVN 12101-2:2017

Tiêu chuẩn này áp dụng cho sodium alginate sử dung làm phụ gia thực

phẩm.
12


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

1.5.1.

Nhận biết

1.5.1.1. Cảm quan

Dạng hạt, bột hoặc sợi mãnh màu trắng đến vàng nâu
1.5.1.2. Độ tan

Tan chậm trong nước, tạo ra dung dịch nhớt. Không tan trong etanol và
ete.
1.5.1.3. Phép thử tạo kết tủa với CaCl2

Thêm dung dịch canxi clorua 2.5% vào hỗn hợp 0.5% mẫu thử trong
dung dịch natri hydroxit 1M, với thể tích dung dịch canxi clorua bằng 1/5 thể tích
dung dịch thử. Tạo thành khối lớn dạng keo.
Chú thích: Phép thử này phân biệt sodium alginate, natri carboxymethyl
cellulose, carragenan, gelatin, methyl cellulose, tinh bột, …
1.5.1.4. Phép thử tao kết tủa với amoni sulfat

Thêm dung dịch amoni sulfat bão hòa vào hỗn hợp 0.5% mẫu thử trong
dung dịch natri hydroxit 1M, với thể tích dung dịch amoni sulfat bằng ½ thể tích

dung dịch thử, khơng tạo thành kết tủa.
1.5.2.

Các chỉ tiêu lý – hóa
Các chỉ tiêu lý – hóa của sodium alginate theo quy định trong Bảng 1.1

Tên chỉ tiêu
Mức
1. Hàm lượng sodium alginate
Từ 90,8 đến 106,0 a)
(C6H7NaO6)n, % khối lượng
tính theo chất khơ
2. Hao hụt khối lượng sau khi
15
sấy, % khối lượng, không lớn
hơn
3. Hàm lượng các chất khơng tan
2
trong nước, % khối lượng tính
theo chất khơ, không lớn hơn
4. Hàm lượng asen, mg/kg,
3
không lớn hơn
5. Hàm lượng chì, mg/kg, khơng
5
lớn hơn
a)
Tương ứng với lượng cacbon dioxit sinh ra từ 18,0 đến 21,0 % khối lượng
tính theo chất khơ
Bảng 1. 1 Các chỉ tiêu lý – hóa của Sodium Alginate


13


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

1.5.3.

Các chỉ tiêu vi sinh
Các chỉ tiêu vi sinh của sodium alginate theo quy định Bảng 2

1.
2.
3.
4.

Tên chỉ tiêu
Mức
Tổng số vi sinh vật hiếu khí,
5 x 103
CFU/g, khơng lớn hơn
Tổng số nấm men và nấm mốc,
5 x 102
CFU/g, không lớn hơn
Coliform, MPN/g
Khơng được có
Salmonella, CFU/25 g
Khơng được có
Bảng 1. 2 Các chỉ tiêu vi sinh của Sodium Alginate


14


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm
•

Tiêu chuẩn chất lượng của Potassium Alginate [3]

Tiêu chuẩn này áp dụng cho Potassium Alginate được sử dụng làm phụ gia thực
phẩm
1.5.4.

Nhận biết

1.5.4.1. Cảm quan

Dạng hatjm bột hoặc sợi mảnh màu trắng đến vàng nâu.
1.5.4.2. Độ tan

Tan chậm trong nước, tạo ra dung dịch nhớt. Không tan trong etanol và ete.
Chú thích: Theo TCVN 6469:2010, một chất được gọi là: “không tan” nếu phải
cần từ 10000 phần dung môi trở leen để hòa tan 1 phần chất tan; một chất được gọi
là “tan được” nếu cần từ 10 đến dưới 30 phần dung mơi để hịa tan 1 phần chất tan.
1.5.4.3. Phép thử tạo kết tủa với CaCl2

Thêm dung dịch canxi clorua 2.5% vào hỗn hợp 0.5% mẫu thử trong
dung dịch natri hydroxit 1M, với thể tích dung dịch canxi clorua bằng 1/5 thể tích
dung dịch thử. Tạo thành khối lớn dạng keo.
Chú thích: Phép thử này phân biệt sodium alginate, natri carboxymethyl
cellulose, carragenan, gelatin, methyl cellulose, tinh bột, …

1.5.4.4. Phép thử tao kết tủa với amoni sulfat

Thêm dung dịch amoni sulfat bão hòa vào hỗn hợp 0.5% mẫu thử trong
dung dịch natri hydroxit 1M, với thể tích dung dịch amoni sulfat bằng ½ thể tích
dung dịch thử, khơng tạo thành kết tủa.
1.5.4.5. Các chỉ tiêu lý – hóa

Theo TCVN 12101-3:2017
1.

2.
3.

4.
5.

Tên chỉ tiêu
Hàm lượng potassium alginate
(C6H7NaO6)n, % khối lượng tính
theo chất khô
Hao hụt khối lượng sau khi sấy,
% khối lượng, không lớn hơn
Hàm lượng các chất không tan
trong nước, % khối lượng tính
theo chất khơ, khơng lớn hơn
Hàm lượng asen, mg/kg, khơng
lớn hơn
Hàm lượng chì, mg/kg, khơng

Mức

Từ 89,2 đến 105,5 a)
15
2
3
5
15


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

a)

lớn hơn
Tương ứng với lượng cacbon dioxit sinh ra từ 16,5 đến 19,5 % khối lượng
tính theo chất khơ.
Bảng 1. 3 Chỉ tiêu lý hóa của potassium alginate

1.5.4.6. Các chỉ tiêu vi sinh
1.
2.
3.
4.
5.

Tên chỉ tiêu
Mức
Tổng số vi sinh vật hiếu khí,
5 x 103
CFU/g, khơng lớn hơn
Tổng số nấm men và nấm mốc,

5 x 102
CFU/g, khơng lớn hơn
Coliform, MPN/g
Khơng được có
Salmonella, CFU/25 g
Khơng được có
Tên chỉ tiêu
Mức
Tổng số vi sinh vật hiếu khí,
5 x 103
CFU/g, khơng lớn hơn
Bảng 1. 4 Chỉ tiêu vi sinh của potassium alginate

16


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA ALGINATE

2.1.

Tính chất vật lí
Alginate là một polymer có tính acid yếu, khơng màu, khơng mùi, không

tan trong nước và các dung môi hữu cơ.
Là chất có tính hút nước, trương nở khi ngâm trong nước.
Alginate ở dạng muối tan trong nước, độ nhớt của dung dịch phụ thuộc
vào trọng lượng phân tử và lượng ion trong muối. Khác với agar, dung dịch
alginate không đông lại ngay cả khi làm lạnh đông. Việc làm lạnh đông và tan

trong dung dịch Na-alginate có khi mặt ion Ca2+ có thể làm tăng độ nhớt của
dung dịch.
Muối alginate của kim loại alkali, amonia, và các amin có khối lượng
phân tử thấp, tan ngay trong nước nóng hay nước lạnh, nhưng các muối hóa trị II
hay III thì khơng tan.
Các dung dịch alginate rất nhớt, có thuộc tính phụ thuộc vào tỉ suất M/G,
khối lượng phân tử, và sự hiện diện điện phân trong dung dịch. Độ nhớt giảm khi
nhiệt độ tăng, và bị ảnh hưởng nhẹ bởi độ pH từ 4-10. Dung dịch ở độ pH từ 5-10
có thể ổn định lâu ở nhiệt độ phịng.

2.2.

Tính chất hóa học
•
•
-

Tính chất của alginate với kim loại có hóa trị I:
Dễ bị cắt bởi acid, kiềm mạnh, nhiệt độ, enzyme.
Khi tương tác với acid hữu cơ thì tách alginic tự do.
Dễ hịa tan trong nước, tạo thành dung dịch có độ keo nhớt, độ dính cao.
Khi làm lạnh khơng đơng, khi khơ trong suốt có tính đàn hồi.
Tính chất của alginate với kim loại hóa trị II:
Có độ chắc cao.
Có khả năng tạo màu tùy theo kim loại.
Khơng hịa tan trong nước.
Khi ẩm thì dẻo (gel alginate), khi khơ có độ cứng cao và khó thấm nước,
tỷ trọng thấp.[10]

2.3.


Tính chất tạo màng

17


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

Alginate có khả năng tạo màng rất tốt. Các màng dẻo, đàn hồi, chịu dầu
và khơng dính. Màng thuộc nhóm polysacharide có khả năng ngăn oxi và chất béo
thấm qua vì vậy ức chế hiện tượng oxi hóa chất béo và các thành phần khác nhau
của thực phẩm. Bên cạnh đó màng cịn giảm thất thốt ẩm vì lượng nước trong
màng sẽ bốc hơn trước hơn trong thực phẩm nhằm tăng thời gian sử dụng và làm
tăng chất lượng sản phẩm. Màng bao này ăn được có thể sử dụng để làm giảm tác
hại do quá trình chế biến gây ra. Màng bao có thể vừa kéo dài thời gian sử dụng,
Vừa ngăn mất mát lượng ẩm và sử di chuyển chất tan, phản ứng oxi hóa.

2.4.

Độ nhớt
Khi hịa tan các Alginate vào nước chúng sẽ ngậm nước và tạo dung dịch

nhớt. Độ nhớt phụ thuộc vào chiều dài của phân tử Alginate. Ngoài ra, cách sắp
xếp của phân tử Alginate cũng ảnh hưởng đến độ nhớt của nó.
Trong một số trường hợp có thể gia tăng ở nồng độ thấp với sự hiện diện
của một số cơ chất như: CaSO4, CaCO3. Ion canxi liên kết với Alginate tạo liên
kết chéo trong phân tử gia tăng, sẽ làm gia tăng trọng lượng phân tử và độ nhớt.
Độ nhớt: Khi hòa tan các Alginate vào nước và sẽ ngậm nước và tạo
dung dịch nhớt, độ nhớt tỉ thuận với vào chiều dài phân tử của Alginate.[6]
Nồng độ


Độ nhớt
Thấp
Trung bình
Cao
Rất cao
0.25
9
15
21
27
0.5
17
41
75
110
0.75
33
93
245
355
1
58
230
540
800
1.5
160
810
1950

3550
2
375
2100
5200
8750
Bảng 2. 1 Độ nhớt của Alginate, mPa.S (Broorkrield, 20rpm, 20oC)

2.5.

Độ hòa tan
Alginate được chiết từ tảo nâu Ascophyllum nodosum. Như độ hòa tan

alginic acid trong nước với giá trị pH 2.3 thì alginic acid tan một phần. Độ hịa tan

18


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

Alginate phụ thuộc vào giá trị môi trường pH. Theo nhà nghiên cứu Arne Haug độ
hòa tan alginate thấp khi pH là 2.3.[1]

Hình 2. 1 Biểu độ so sánh độ hòa tan ở giá trị p H từ 1 – 3

2.6.

Tính tạo sệt
Sử dụng trong các loại nước sốt, syrup và kem. Thêm Alginate có thể


làm kem khơng nhớt và tạo bề mặt để bao gói với vỏ plastic.
Nhũ tương trong dầu như là mayonnaise, salad gia vị thì ít có khả năng
phân lớp thành dầu và nước nếu được tạo sệt với Alginate.
Sodium Alginate thì khơng hữu dụng khi nhũ tương là dạng axit vì axit
alginic khơng hịa tan khi tạo thành trong môi trường axit. Propylene glycol
alginate (PGA) được dùng vì bền với điều kiện axit nhẹ.
Alginate cải thiện cấu trúc, hình dạng và sự lấp lánh trong yogurt, còn
PGA được dùng tạo bền cho protein của sữa ở điều kiện axit. Một vài loại nước
quả đục và trong, người ta thêm sodium Alginate hoặc PGA (nếu là môi trường
axit) để cản trở sư lắng của huyền phù.[8]

2.7.

Sự hóa dẻo
Các tính chất cơ học của màng bao có thể phân hủy đươc cải thiện bằng

cách làm dẻo mạng lưới polymer với chất hóa dẻo, thường khơng bay hơi và trộn
19


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

lẫn với polymer. Các mục tiêu chính của chất hóa dẻo là tăng thể tích tự do hoặc
tính linh động phân tử của polymer, giảm lực giữa các phân tử mang lại tính linh
hoạt, giảm độ giịn, cải thiện chống va đập xé rách, và điều chỉnh dòng chảy của
vật liêu phủ. Hơn nữa, chất hóa dẻo phải có cùng đặc tính hịa tan với polymer
trong hệ dung mơi (để ngăn chất hóa dẻo hoặc tách polymer trong q trình ứng
dụng của lớp phủ), có nhiệt độ sơi cao và có thể thay đổi các tính chất vật lý cơ
học của chất. Các yếu tố khác là chất dẻo phải được giữ lại hỗn hợp lâu, ổn định
cao, không bay hơi và quan trọng mùi của chất này không làm ảnh hưởng tiêu cực

đến tính chất của màng. Việc hóa dẻo phụ thuộc điều kiện môi trường như là nhiệt
độ, độ ẩm. Việc bổ sung chất hóa dẻo vào màng alginate là rất quan trọng vì nó
ảnh hưởng tính chất cơ học của màng. Nhà nghiên cứu đã so sánh việc bổ sung
chất hóa dẻo vào màng alginate: Glycerine và sodium lactate dẫn đến màng
alginate có đàn hồi so với sorbitol. Khả năng tương thích sinh học.[6]

2.8.

Khả năng tương thích sinh học
Alginate có khả năng tương thích sinh học, nhưng vẫn còn tranh luận về

chế phẩm của Alginate. Khả năng tương thích sinh học phụ thuộc rất nhiều về độ
tinh khiết. Ví dụ, Alginate cũng ảnh hưởng đến nhiều vấn đề như một nhà nghiên
cứu đã báo cáo rằng, khi Alginate có nồng độ M cao hơn G khả năng sinh miễn
dịch mạnh hơn 10 lần Alginate có G cao. Alginate được chiết xuất từ các nguồn tự
nhiên nên có những tạp chất khác nhau như kim loại nặng, nội độc tố, các hợp
chất polyphenlic. Độ tinh khiết Alginate rất quan trọng bởi từ tách triết sản phẩm
để có độ tinh khiết cao sao mà khơng có phản ứng ứng nhiều khi cấy ghép mô cho
động vật hay gây viên nhiễm, gây độc.[6]
Vì vậy, việc alginate được tinh khiết qua nhiều bước quy trình chiết xuất
để đạt đến độ tinh khiết cao.

20


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG ALGINATE TRONG LĨNH VỰC Y SINH, THỰC
PHẨM


3.1.

Ứng dụng y sinh
Vai trò của alginate trong dược phẩm như là chất làm dày, tạo hạt gel, ổn

định hệ, vì alginate có vai trị đáng kể trong điều khiển sự giải phóng các hoạt chất
trong thuốc. Dạng bào chế uống thì thường dùng sử dụng alginate để ứng dụng
trong dược phẩm, nhưng khi sử dụng alginate dạng gel dùng phân phối
thuốc(Phân phối thuốc đề cập đến các phương pháp tiếp cận, công thức, kỹ thuật
sản xuất, hệ thống bảo quản và công nghệ liên quan đến việc vận chuyển một hợp
chất dược phẩm đến vị trí mục tiêu của nó để đạt được hiệu quả điều trị mong
muốn) ngày càng phát triển. Phần dưới sẽ mô tả sự tiến bộ gần đấy sử dụng
alginate hay dẫn xuất của chúng trong việc kiểm soát trong điều khiển trong phân
phối thuốc.
3.1.1.

Phân phối cho thuốc dạng có khối lượng phân tử thấp
Gel alginate có khảo sát cho phân phối thuốc có khối lượng phân tử thấp

và hầu như nó hữu ích cho liên kết bậc 1 và bậc 2 giữa thuốc và alginate có thể
điều tiết lượng hoạt chất của thuốc ra khỏi. Gel Alginate là một loại nanoporous
(có kích thích lỗ xấp xỉ 5nm), nên dễ dàng phân chia phân tử nhỏ. Ví dụ, sự giải
phóng flurbiprofen từ các gel alginate được oxy hóa một phần, liên kết ngang về
mặt ion gần như hoàn thành trong 1,5 giờ. Tuy nhiên, sự kết hợp vào các hạt được
hình thành từ một phần alginate bị oxy hóa với sự hiện diện của cả ion canxi và
axit adipic dihydrazide (phối hợp liên kết chéo ion và liên kết cộng hóa trị) dẫn
đến việc giải phóng kéo dài do bởi việc gia tăng số liên kết chéo và giảm đi sự
trương. Việc phân phối có kiểm soát và chống ung thư đã đạt được bằng sử dụng
một phần gel alginate bị oxy hóa. Nhiều loại thuốc có thể được nạp vào gel dựa
trên alginate đóng gói theo tuần tự hay đồng thời, sẽ giúp phóng thích hoạt chất

thuốc theo cách tuần tự. Ví dụ, methotrexate (khơng tương tác với alginate) được
giải phóng nhanh chóng bằng khuếch tán, trong khi doxorubicin có gắn với
alginate, chỉ được giải phóng sau khi phân ly. Hạt gel có cả tính chất ưa nước và kị
21


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

cũng đã chuẩn bị để sửa đổi việc giải phóng thuốc kỵ nước muộn. Alginate ghép
với polycaprolactone (PCL) đã được liên kết chéo với các ion canxi để phân phối
theophylline có kiểm sốt, thuốc mẫu kém tan trong nước. Chiều dài của chuỗi
PCL kỵ nước kiểm soát hành vi trương nở của các hạt gel và PCL làm chậm quá
trình giải phóng theophylin. Qúa trình giải phóng thuốc hồn tất trong vòng 2 giờ
đối với hạt alginate-g-PCL/Ca2+, nhưng trong vòng 1 giờ theophylin. Q trình
giải phóng thuốc hồn tất trong vòng 2 giờ đối với hạt alginate-g-PCL/Ca2+, nhưng
trong 1 giờ đối với hạt alginate/Ca 2+. Sự giải phóng bền vững của theophylline
cũng là đạt được từ các vi cầu nano alginate kết hợp với ống nano cacbon (CNT).
Việc bổ sung CNT nâng cao ổn định cơ học của gel, mà khơng ảnh hưởng đến cấu
trúc và hình thái của các vi cầu và khơng có độc tính tế bào đã được quan sát, cho
thấy ứng dụng tiềm năng như một người vận chuyển giao hàng đến ruột.
Thị trường thuốc protein đang phát triển nhanh chóng và đa dạng thuốc
protein hiện đã có sẵn do sự phát triển ứng cử viên để phân phối thuốc protein, vì
protein có thể được đưa vào các công thức dựa trên alginate theo các điều kiện
tương đối nhẹ giúp giảm thiểu lượng denatura của chúng, và gel có thể bảo vệ
chúng khỏi bị thối hóa cho đến khi phát hành của họ. Một loạt các chiến lược đã
được nghiên cứu để kiểm soát tốc độ giải phóng protein từ gel alginate. Nói
chung, tỷ lệ giải phóng protein từ alginate gel nhanh chóng, do độ xốp và ưa nước
vốn có bản chất của gel.[6]
3.1.2.


Băng vết thương
Việc điều trị các vết thương cấp tính và mãn tính là một nhu cầu báo chí

trong nhiều khía cạnh của y học, và dựa trên alginate băng vết thương cung cấp
nhiều tính năng ưu việt. Băng vết thương dạng tradi (ví dụ, gạc) đã cung cấp chủ
yếu một chức năng rào cản - giữ cho vết thương khô bằng cách cho phép sự bay
hơi của dịch tiết vết thương trong khi ngăn chặn sự xâm nhập của mầm bệnh vào
vết thương Ngược lại, hiện đại băng (ví dụ, băng alginate) tạo môi trường ẩm cho
vết thương và tạo điều kiện chữa lành vết thương. Alginate băng gạc thường được
sản xuất bằng liên kết chéo ion của dung dịch alginat với các ion canxi để tạo
thành gel, fol được hạ thấp bằng cách xử lý để tạo thành các tấm xốp đông khô
(tức là bọt), và băng vải không dệt dạng sợi. Alginate băng ở dạng khô hấp thụ
22


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

chất lỏng vết thương để gel lại, và sau đó, gel có thể cung cấp nước cho vết
thương khơ, điều chỉnh chính vi mơi trường ẩm sinh lý và giảm thiểu tình trạng
nhiễm khuẩn tại vết thương. Chức năng này có thể thúc đẩy sự hình thành mơ hạt,
biểu mơ hóa nhanh chóng và chữa bệnh. Nhiều loại váy alginate khác nhau bao
gồm AlgicellTM (Khoa học da liễu) AlgiSite MTM (Smith & Nephew), Comfeel
PlusTM (Coloplast), KaltostatTM (ConvaTec), SorbsanTM (Phịng thí nghiệm
UDL) và TegagenTM (3M Healthcare) có bán trên thị trường. Gel alginate giải
phóng yếu tố 1 có nguồn gốc từ tế bào mơ đệm cũng có hiệu quả trong việc đẩy
nhanh tốc độ đóng vết thương và giảm sự hình thành sẹo ở lợn phẫu thuật cấp tính
vết thương. Kết hợp bạc vào băng alginate tăng hoạt động kháng khuẩn và cải
thiện liên kết ái lực với elastase, ma trận metalloproteases-2 (MMP-2), và các
cytokine tiền viêm (ví dụ, TNF-, IL-8). Các bổ sung bạc vào băng alginate cũng
được tăng cường khả năng chống oxy hóa. Các sợi alginate liên kết chéo với các

ion kẽm cũng đã được đề xuất cho băng vết thương, vì các ion kẽm có thể tạo ra
điều hòa miễn dịch và tác dụng chống vi khuẩn, cũng như tăng cường tế bào sừng
sự di cư và gia tăng mức độ tăng trưởng nội sinh. Hỗn hợp alginate, chitin /
chitosan và fucoidan gel đã được báo cáo là cung cấp một vết nứt môi trường chữa
lành ẩm ở chuột, với việc dễ dàng sử dụng và loại bỏ.[6]

Hình 3. 1 Miếng gạc cầm màu vết thương chiết xuất rong biển HETIS CALCIUM
ALGINATE

3.2.

Ứng dụng trong thực phẩm

23


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

3.2.1.

Màng bọc thực phẩm
Hiện nay có thử thách liên quan đến các sản phẩm thịt, gia cầm và hải

sản về hạn sử dụng. Chúng ta đồng ý rằng khi giảm đi hàm lượng nước sẽ dẫn đến
cấu trúc, màu và hương vị; oxi hóa và bị hóa nâu, …
Trong nghiên cứu, Earle et al được thiết kế bằng công thức bằng cách
phủ lớp alginate thương mại lên. Các sản phẩm thịt, hải sản và gia cầm được ngâm
vào dung dịch algin và carbonhydrate được phân tán trong nước bao gồm đường
mono và hoặc disaccharide và được hồ hóa với dung dịch CaCl 2-CMC (Việc bổ
sung CMC vào trong bể CaCl2 để giảm thời gian tạo gel). Các nhà nghiên cứu

Lazarus, West, Oblinger, và Palmer; Williams, Oblinger, West nghiên cứu sự ảnh
hưởng đến thịt cừu và thịt bò. Mặc dù phủ calcium alginate hoạt động như rào cản
độ ẩm, duy trì hoạt độ thấp hơn trên bề mặt cùng với tác dụng của CaCl 2 sẽ làm
hàm lượng vi sinh vật thấp hơn. Lớp phủ này giúp ổn định màu thịt, đạt cảm quan
như thịt ban đầu khi chưa phủ lớp. Màng phủ này giúp hạn chế ôi khi bị oxi hóa,
khi chế biến và tăng độ mềm của thịt.[4]
Các tổn thất chất lượng của sản phẩm phomat diễn ra trong thời gian bảo
quản và có thể tóm tắt như ơ nhiễm vi sinh vật, độ ẩm giảm và hương vị.

24


Alginate và Ứng dụng trong lĩnh vực y sinh, thực phẩm

3.2.2.

Sản xuất kem
Một hợp chất của axit Alginic có tên là Lamizell là một muối kép của

Natri và Canxi với một tỷ lệ nhất định. Lamizell tạo ra được độ nhớt đặc biệt và có
khả năng kích thích ăn ngon miệng, do đó rất quan tâm trong sản xuất thực phẩm.
Sodium Alginate cũng được dùng trong một số thực phẩm để hạn chế
tăng trọng. Ví dụ: 1g Sodium Alginate chỉ cung cấp 1.4 Kcal.
Trong sản xuất kem, axit Alginic có thể dùng làm chất ổn định trong
kem, làm cho kem mịn có mùi thơm, chịu nóng tốt, thời gian khuấy trộn lúc sản
xuất ngắn.[6]
Sodium Alginate được dùng làm chất bảo vệ kem lạnh với những tác
dụng như sau:
- Ngăn ngừa tạo ra các tinh thể đá băng.
- Ức chế hoàn tồn sự tạo thành tinh thể của Lactose.

- Nhũ hóa các cầu béo
- Làm bền bọt
- Tạo độ nhớt cho kem.
- Tạo gel, có khả năng giữ nước cho kem.
- Làm cho kem không bị tan chảy
Với những thực phẩm có độ axit cao khơng thể dùng

Hình 3. 2 Cấu trúc ổn định của kem
3.2.3.
-

Phô mai

Các tổn thất chất lượng chính của sản phẩm pho mát diễn ra trong thời gian
bảo quản và có thể tóm tắt như ơ nhiễm vi sinh vật, mất độ ẩm, và sự phát triển
25