Khóa luận tốt nghiệp: 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

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:66

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là 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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Khóa luận tốt nghiệp: 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

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA HÓA HỌC ------------- NGÔ PHƢƠNG THÚY NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẤT TƢƠNG 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
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 BỘ GIÁO DỤCHÓA KHOA VÀ ĐÀO HỌCTẠO TRƢỜNG ĐẠI------------- HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 ------------- NGÔ PHƢƠNG THÚY KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CHẤT TƢƠNG NGHIÊN HỢP ĐẾNCỨU ẢNH TÍNH HƢỞNG CHẤT CỦA THÁI VÀ HÌNH TƢƠNG CHẤTCẤU TRÚC HỢP ĐẾN CỦA TÍNH VẬT CHẤT LIỆU VÀ HÌNH TỔ HỢP THÁI CẤU TRÚC ALGINAT/CHITOSAN CỦA VẬT MANG LIỆU TỔ HỢP ALGINAT/CHITOSAN THUỐC LOVASTATIN MANG THUỐC LOVASTATIN Sinh viên thực hiện: NGÔ PHƢƠNG THÚY KHÓA Ngành học: LUẬNSƣ TỐT NHGIỆP phạm Hóa học Chuyên ngành: Hóa hữu cơ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học Cán bộ hƣớng dẫn GS. TS. Thái Hoàng GS. TS. Thái Hoàng Hà Nội, 2018 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 trƣởng 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, Trƣờng Đại học Sƣ 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 đƣợc 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 đƣợc sự góp ý từ thầy cô để bài khóa luận của em đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn! Hà Nội, tháng 5 năm 2018 Sinh viên Ngô Phƣơng 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 CHƢƠNG 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
CHƢƠNG 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 PHƢƠNG 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 (UV- VIS) .......................................................................................................... 26 2.3.4. Phân tích nhiệt ượng quét vi sai (DSC) ....................................... 27 2.4. XÁC ĐỊNH HÀM LƢỢNG 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 CHƢƠNG 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 TƢƠNG HỢP .............................................................................................. 30
3.2. HÌNH THÁI, CẤU TRÚC CỦA CÁC MÀNG VẬT LIỆU TỔ HỢP ACL CÓ CÁC CHẤT TƢƠNG 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 TƢƠNG 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 FESEM Hiển vi điện tử quét phát xạ trƣờng ACL FTIR Phổ hồng ngoại biến Alginat/chitosan/lovastatin đổi chuỗi Fourrier AG HMG-CoA 3-hydroxy-3 metyl- Alginat glutaryl coenzym A ACL_PCL Alginat/chitosan/PCL/ LS Lovastatin lovastatin ACL_PEO Alginat/chitosan/PEO/ PCL Polycaprolacton lovastatin CS Chitosan PEO Polyetylen oxit DSC Nhiệt lƣợng 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 đƣợc 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 thƣơng 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 thƣơng phẩm. .............................................................. 15 Hình 1.11. Các đƣờng cong giải phóng nifedipin từ các hạt nano CS/AL ở pH khác nhau (37 ± 0,5°C). ....................................................... 19 Hình 1.12. Đƣờng cong giải phóng thuốc saponin từ tổ hợp chitosan/saponin theo thời gian thử nghiệm trong dung dịch đệm photphat (pH = 7,4) ở 37 oC.................................................. 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 lƣợng 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 tƣơng 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 đƣợc 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 đƣợc 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 Bảng 1.1. Độ nhớt của alginat mPa.S (Broorkrield, 20 rpm, 200C) ................. 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 trƣng của một số nhóm chức trong AG, CS, LS và trong màng vật liệu tổ hợp ACL có và không có chất tƣơng hợp PEO và PCL..................................................................... 33 Bảng 3.2. Các thông số DSC thu đƣợc 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 đƣợc 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 đƣợc 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 đƣợc 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 đƣợc 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 dƣợc… Chitosan và alginat là hai polyme thiên nhiên đƣợc 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 nhƣ: tôm, cua, ghẹ… Chitosan có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, y dƣợc và bảo vệ môi trƣờng. Ngoài ra, vật liệu nano trên cơ sở chitosan cũng mới đƣợc nghiên cứu ứng dụng trong y sinh do có tính ổn định tƣơng đối cao và vẫn duy trì đƣợc một số tính chất của chitosan ban đầu, đặc biệt do có kích thƣớc nhỏ, bề mặt riêng lớn nên chitosan có khả năng hấp phụ cao. Dựa vào tính chất này, nano chitosan đƣợc 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 nhƣợc điểm là rất nhạy cảm với ẩm, do đó hạn chế khả năng sử dụng của polyme thiên nhiên này. Để khắc phục nhƣợc điểm của chitosan, ngƣời ta thƣờng phối hợp nó với các polyme tƣơng đối bền với ẩm nhƣng vẫn giữ nguyên khả năng phân huỷ sinh học của sản phẩm nhƣ alginat. Alginat là loại polyme sinh học biển phong phú nhất thế giới và là loại polyme sinh học đƣợc sử dụng phổ biến chỉ đứng thứ hai sau xenlulozơ, đây là một axit hữu cơ có trong tảo nâu. Alginat khi tan trong nƣớc 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 đƣợc ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp dệt, công nghiệp giấy, thực phẩm dƣợc phẩm, y học, mỹ phẩm… [12, 24, 25]. Lovastatin là một hợp chất lên men có nguồn gốc từ tự nhiên đƣợc phát hiện từ năm 1970. Nó đƣợc 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 dƣợc chất lovastatin và ảnh hƣởng của chất tƣơng hợp đến hình thái cấu trúc và tính chất chƣa đƣợc 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 đƣợc tổ hợp polyme thiên nhiên alginat/chitosan mang thuốc lovastatin có và không có chất tƣơng hợp polyetylen oxit (PEO) và polycaprolacton (PCL). - Có các số liệu về ảnh hƣởng của chất tƣơng hợp đến tính chất, hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/chất tƣơng 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 tƣơng hợp/lovastatin. - Khảo sát ảnh hƣởng của chất tƣơng hợp PEO và PCL đến đặc trƣng, tính chất và hình thái cấu trúc của vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/chất tƣơng hợp/lovastatin. Đối tƣợng nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là vật liệu tổ hợp alginat/chitosan và thuốc chữa bệnh tim mạch lovastatin với các đặc điểm, đặc trƣng, tính chất, ứng dụng của chúng. 2
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Tìm đƣợc tỉ lệ thành phần và điều kiện kỹ thuật thích hợp để chế tạo màng vật liệu tổ hợp alginat/chitosan/chất tƣơng hợp/lovastatin. - Trên cơ sở khảo sát hàm lƣợng lovastatin giải phóng từ màng vật liệu tổ hợp alginat/chitosan trong các dung dịch đệm có pH đặc trƣng cho môi trƣờng trong dạ dày dƣới và tá tràng, có thể đánh giá khả năng tƣơng tác giữa lovastatin và alginat, chitosan, chất tƣơng hợp trong các môi trƣờng pH nói trên cũng nhƣ ảnh hƣởng của chất tƣơng hợp đến sự giải phóng thuốc lovastatin từ vật liệu tổ hợp. 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. ALGINAT 1.1.1. Giới thiệu về alginat - Alginat là loại polyme sinh học biển phong phú và là loại polyme sinh học đƣợc sử dụng nhiều thứ hai trên thế giới sau xenlulozơ, có trọng lƣợng phân tử từ 32000 – 200000. Năm 1881, alginat lần đầu tiên đƣợc 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 nƣớc 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 lƣợng thế giới. Trung Quốc là nƣớc 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 4
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-G- M) 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 trƣng của alginat - Độ nhớt Khi hòa tan các alginat vào nƣớc chúng sẽ ngậm nƣớc 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 đƣợc bảo quản ở nhiệt độ thấp. 5
Trong một số trƣờng 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) nhƣ: CaSO4, CaCO3. Ion canxi liên kết với alginat tạo liên kết chéo trong phân tử gia tăng, sẽ làm gia tăng trọng lƣợng phân tử và độ nhớt (Bảng 1.1) [30]. Bảng 1.1. Độ nhớt của alginat mPa.S (Broorkrield, 20 rpm, 200C). 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 nƣớc. - Là chất có tính chất hút nƣớc trƣơng nở khi ngâm trong nƣớc. - 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 đƣợc hiện tƣợng 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 lƣợng ẩm trong màng sẽ bốc hơi trong thực phẩm, từ đó màng bao sẽ hơi khô và co lại làm cho lƣợng ẩm bên trong không thoát ra đƣợc (Allen,1963). 6
Màng alginat đƣợc ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghệ thực phẩm nhằm tăng thời gian sử dụng và bảo quản chất lƣợng sản phẩm đƣợc 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 đƣợc dùng trong một số thực phẩm để hạn chế tăng trọng, dùng trong sản xuất bơ, bánh kẹo, nƣớc giải khát cũng nhƣ các mặt hàng đông lạnh. - Tạo độ nhớt cho kem, tạo gel, có khả năng giữ nƣớc 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 đƣợc 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 ngƣời ta dùng làm hồ vải do sợi bền và đƣợc cọ sát, giảm bớt tỷ lệ sợi đứt và nâng cao hiệu suất dệt. Ngoài ra alginat đƣợc dùng làm vải không thấm nƣớc. 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 tƣờng, 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, nƣớc hoa, xà phòng, giữ mùi thơm cho nƣớc hoa xà phòng. 7
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 nhƣ chitosan, glucozamin và các chất có giá trị khác. Chitosan có nhiều ứng dụng trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, y dƣợc và bảo vệ môi trƣờng nhƣ: sản xuất glucozamin, chỉ khâu phẫu thuật, vải, sơn, bảo vệ môi trƣờng, chất bảo vệ hoa quả… Với khả năng ứng dụng rộng rãi của chitin – chitosan mà nhiều nƣớc 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 lƣợng 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. 8
Công thức cấu tạo của chitin: OH OH OH NHCOCH 3 NHCOCH 3 NHCOCH 3 O O O HO O . HO O HO O HO O O HO HO O NHCOCH 3 O O NHCOCH 3 NHCOCH 3 O OH OH OH Hình 1.5. Cấu trúc của chitin. Tên gọi: Poly (1-4)-2-axetamido-2-deoxy--D-glucose; Poly (1-4)-2- axetamido-2-deoxy--D-glucopyranose. Công thức phân tử: [C8H13O5N]n Phân tử lƣợng: Mchitin= (203,09)n Nhƣ 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- 2- deoxy –β – D – glucozamin. Bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia X, ngƣời ta xác định đƣợc 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 đƣợc 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 đƣợc 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 đƣợc 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 OH NH2 OH O NH2 O O O NH2 HO O HO . HO O HO O HO O HO NH2 O O NH2 O NH2 O OH OH OH Hình 1.6. Cấu t o của chitosan. 9