BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
LỚP 02DHTP1 - THỨ 3 – TIẾT 9, 10
HÓA HỌC THỰC PHẨM
Đề tài
Tìm hiểu về cấu trúc, tính chất, chức
năng và ứng dụng củaAlginate
GVHD: NGUYỄN THỊ THU SANG
SVTH: 1. Phạm Thị Quỳnh: 2005110424
2. Phạm Thị Cang: 2005110048
3. Phùng Mạnh Quyết: 2005110431
4. Trương Văn Huy: 2005110201
5. Lê Thị Phương Nga: 2005110307
6. Ngô Thị Hà Phương: 2005110380
1
Tp. Hồ Chí Minh, tháng10 năm 2012
BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC
SINH VIÊN NỘI DUNG
Phạm Thị Quỳnh Nguồn gốc; Tạo gel
Phạm Thị Cang
Ứng dụng của Alginate
Phùng Mạnh Quyết
Tính chất
Trương Văn Huy
Cấu trúc-Cấu tạo
Lê Thị Phương Nga
Phân loại; Các nghiên cứu liên
quan
Ngô Thị Hà Phương Sản xuất keo Alginate
2

1.3. Xử lý CaCl
2
0,1% 16
2. Quá trình tách chiết Alginate 17
2.1. Nguyên lý 17
2.2. Bản chất 18
2.3. Các yếu tố cần lưu ý để đạt hiệu quả cao 18
2.3.1. Chất kiềm 18
2.3.2. Hàm lượng và nồng độ kiềm 18
2.3.3. Nhiệt độ nấu 19
2.3.4. Thời gian nấu 19
2.3.5. Môđun thủy áp 19
3
2.3.6. Chế độ khuấy đảo 19
3. Tách và tinh chế Alginic 19
3.1. Tách tạp chất cơ học 20
3.2. Tách tạp chất hòa tan 20
VII. THÍ NGHIỆM LIÊN QUAN 21
KẾT LUẬN 23
TÀI LIỆU THAM KHẢO 24
4
LỜI MỞ ĐẦU
Năm 1881 acid Alginic được phát hiện đầu tiên bởi Stanford. Đây là chất đang được
nhiều nước quan tâm và nghiên cứu. Và trên thế giới hiện nay có 7/9 nước sản xuất
Alginate bao gồm: Nauy, Pháp, Nhật, Canada, Tây Ban Nha, Chile, Liên Xô cũ và Ấn
độ. Có 2 công ty sản xuất lớn: Kelco company (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 này.
Tại Việt Nam, hiện đang nghiên cứu và sản xuất tại Hải Phòng,Nha Trang và Thành
phố Hồ Chí Minh.
I. NGUỒN GỐC

kết ngẫu nhiên trong chuỗi mạch.
7
Hình 1.4: Cấu trúc đặc biệt của Alginic theo các đơn vị monomer
8
• Chiều dài của các Block:
9
M-Block
G-Block
MG-Block
2. Phân loại: theo dạng muối
 Alginat Natri:
Công thức phân tử: (C
5
H
7
O
4
COONa)
n
10
G Block
Alginat Kali (tương tự như Alginat Na).
Alginat Canxi:
Công thức phân tử: [(C
5
H
7
0
4
COO)

 Alginic hòa tan trong dung dịch kiềm hóa trị I và tạo dung dịch muối kiềm hóa trị
I hòa tan có độ nhớt cao.
Ví dụ: khi cho Alginic hòa tan trong dung dịch NaOH thì tạo thành dung dịch
Alginate Natri có độ nhớt cao:
Alginic + NaOH Alg-Na + H
2
O
 Muối kiềm hóa trị II không tan.
2. Tính chất của Alginate với kim loại hóa trị II:
• Có độ chắc cao
• Có khả năng tạo màu tùy theo kim loại.
• Không hòa tan trong nước.
• Khi ẩm thì dẻo (Gel Alginate), khi khô có độ cứng cao và khó thấm nước, tỷ
trọng thấp.
12
3.Tính chất của muối Alginaate với kim loại hóa trị I:
• Dễ bị cắt mạch bởi yếu tố acid, kiềm mạnh, nhiệt độ cao, enzyme.
• Khi tương tác với acid vô cơ thì tách Alginic tự do. Vì vậy, lợi dụng tính chất này
để tinh hế Alginic, ứng dụng trong công nghiệp.
• Dễ hòa tan trong nước, tạo dung dịch keo nhớt có độ dính, độ nhớt cao.
• Khi làm lạnh không đông, khi khô trong suốt có tính đàn hồi.
4.Đặc tính:
4.1. 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. Bột Alginat rất dễ bị giảm nếu không được
bảo quản ở nhiệt độ thấp. Ngoài ra, cách sắp xếp của phân tử Alginat cũng ảnh hưởng đến
độ nhớt của nó.
Trong một số trường hợp độ nhớt có thể gia tăng ở nồng độ thấp với sự hiện diện của
một số cơ chất như: CaSO
4

màng và cũng phải cùng hoạt tính tan với polymer. Các yếu tố khác là chất dẻo phải được
giữ lại trong hỗn hợp lâu, ổn định cao, không bao hơi và màu, và quan trọng là mùi của
các chất này không làm ảnh hưởng tiêu cực đến tính tính chất của màng (Guibert và
Biquet, 1996)
4.3. Hợp phần từ Alginate
Alginate: có thể kết hợp với các thành phần khác để tạo thành màng hợp phần, nhờ sự
kết hợp này mà cải tiến được đặc tính của màng. Màng hợp phần Alginate và tinh bột
được đánh giá là có độ bền cơ học cao (Nhóm Allen, 1963, Dahle, 1983)
Lipid, sáp, các loại acid béo, các loại dầu, chất béo nó có thể được kết hợp với
Alginate trong màng hợp phần Alginate-Lipid. Dựa trên tính kỵ nước sự kết hợp màng
làm tăng cường rào cản sự bóc hơi nước.
Tuy nhiên sử dụng Lipid còn có nhiều bất lợi do tạo ra mùi oi khét, mùi khó chấp nhận
(Cruibeert &Biguet, 1996) sẽ ảnh hưởng chất lượng sản phẩm được bao màng.
5. Tính chất của màng Alginate:
Các Alginate cũng có khả năng tạo màng rất tốt. Các màng rất đàn hồi, bền, chịu dầu
và không dính bệt. Màng thuộc nhóm polysacharide có khả năng ngăn cản oxy và Lipid
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 còn có khả năng làm giảm thất thoát ẩm vì lượng ẩm trong
màng sẽ bóc hơi trước ẩm 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) (trích dẫn bởi Trần Thanh Quang,
2008).
Màng Alginate 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 ăn được có
thể được sử dụng dể làm giảm tác hại của do quá trình chế biến gây ra. Màng bao 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.
IV. SỰ TẠO GEL VÀ KỸ THUẬT TẠO GEL
1. Tạo gel
14
Một tính chất tiêu biểu của Alginate là khả năng tai gel, trong điều kiện nhiệt độ cao ở

2+
hoặc Alguante có chứa nhiều α-1,4-L-
Guluronic acid (G)
V. ỨNG DỤNG
1.Trong công nghiệp thực phẩm
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 một độ nhớt đặc biệt và có khả năng kích
thích ăn ngon miệng, do đó rất được quan tâm trong sản xuất thực phẩm.
Alginate Natri cũng được dùng trong một số thực phẩm để hạn chế tăng trọng. Ví
dụ: 1 g Alginate Natri chỉ cung cấp 1,4 Kcal.
Trong sản xuất kem, axit Alginic và muối của nó có thể dùng làm chất ổn định trong
kem ly, làm cho kem mịn có mùi thơm, chịu nóng tốt, thời gian khuấy trộn lúc sản xuất
ngắn.
Cho vào sữa bò với nồng độ keo Alginate Natri 0,1% ( 1,8% sẽ chống được hiện
tượng các chất không hòa tan kết tủa.
Khi tinh chế rượu dùng Alginate Natri 1% để làm trong, nếu còn gặp khó khăn cho
thêm than xương và Canxi vào.
Alginate còn dùng trong sản xuất bơ, bánh kẹo, fomat, nước giải khát cũng như các
mặt hàng đông lạnh.
Alginate Natri 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 toàn 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 không thể dùng Alginate Natri được thì
propylen – glycol Alginate là chất thay thế rất tốt vì nó bền được cả trong vùng pH =
0 - 3

tương ổn định.
Alginate là chất làm nền cho phấn, sáp, nước hoa, xà phòng, giữ mùi thơm cho nước
hoa xà phòng (PGA).
Làm vecni và xi, không cần đánh bóng vì cho Alginate Natri vào dung dịch amoniac,
khi amoniac bay hơi sẽ để lại trên nền một lớp màng bảo vệ có độ bóng cao.
7. Ứng dụng trong một số lĩnh vực khác
Alginate dùng làm chất tạo đông, với điều kiện nhiệt độ 20
0
C, dung dịch Alginate
nồng độ 1% có độ nhớt 1500(3000 centipoise, trong đó cồn dán (gồm Arabic) có độ nhớt
nhỏ hơn 30 centipoise.
Trong xây dựng tạo cấu trúc ximăng, vữa, làm gỗ không thấm nước, sản xuất que hàn
có chất lượng cao, làm ổn định sơn.
Alginate dùng làm phim có độ nhạy cao, dùng sản xuất thuốc cứu hỏa, vải chịu lửa vì
17
nó làm tăng khả năng bắt dính lên vật cháy.
Alginate sử dụng trong luyện kim, làm cao su và làm sạch nước, làm chất khuếch tán
tăng hiệu lực thuốc trừ sâu. Dùng trộn lẫn mủ cao su latex để sản xuất cao su dẻo dai, mặt
nạ phòng độc, găng tay y học.
Alginate còn được sử dụng làm chất mang tốt trong kỹ thuật cố định tế bào, hiện nay
Alginate còn được làm môi trường cố định enzyme.
Dùng làm chất khử tinh thể: Cho Alginate vào dung dịch tạo kết tủa nó sẽ làm chất
kết tủa giảm kích thước, Alginate được dùng trong điện giải kim loại, sản xuất thạch cao
xi măng và nhiều loại sơn.
Dùng làm chất kết từ và chất kết dính trong công nghiệp sản xuất giấy hoa dán tường,
gỗ tổng hợp. Khi trộn với Gelatin, Alginate làm giảm điểm nóng chảy của Gelatin nên nó
được dùng làm phim ảnh, kết hợp với các ion kim loại cho các sản phẩm có độ bền cao.
Kết hợp với cellulose tạo các chất cách điện, với propylen – glycol tạo các loại sơn, chất
giữ mùi.
Dùng làm chất thuộc da.

 Acid đẩy Ca, Mg ra khỏi cấu trúc gel bền, khi đó Alginic ở trạng thái mạch
đơn tự do nhưng vẫn chưa hòa tn mà vẫn ở trên thành tế bào cây rong.
 Khi kiềm hóa trị I vào nấu, phản ứng tạo muối kiềm I diễn ra nhanh hơn,
triệt để hơn, hiệu suất cao hơn.
• Phản ứng diễn ra khi cho rong ngâm trong acid:
Ca(Alg)
2
+ 2H
+
→ 2 HAlg + Ca
++
Alginic được giải phóng sẽ dễ dàng tương tác với kiềm hóa trị I để tạo muối kiềm
I hòa tan trong công đoạn nấu và tách ra.
HAlg + Na
+
→ NaAlg + H
+
• Thường dung HCl, H
2
SO
4
xử lý thì phản ứng tách Ca xảy ra như sau:
[(C
5
H
7
O
4
COO)
2

COOH + nCaSO
4
• Ưu nhược điểm:
 Ưu điểm: Tách được triệt để các khoáng ra khỏi polymer của Alginate tạo
điều kiện cho quá trình nấu chiết rất nhanh. Nếu những thong số của quá
trình xử lý phù hợp thì phương pháp này có đóng góp rất tốt vào hiệu suất
cũng như chất lượng của Alginate rất tốt.
 Nhược điểm: Thử nghiệm với từng loại rong để tìm ra biện pháp thích hợp.
1.3. Xử lý bằng CaCl
2
0,1%:
• Mục đích:
 Làm mềm cellulose và khử khoáng Ca
2+
, Mg
2+
nhẹ nhàng.
 Bảo vệ keo rong.
 Tác dụng cố định chất màu trên màng cellulose của cây rong làm dịch nấu
trong và sang.
• Phản ứng diễn ra khi xử lý rong qua CaCl
2
:
CaCl
2
+ H
2
O → Ca(OH)
2
+ HCl

2. Quá trình nấu tách Alginic
2.1. Nguyên lý:
• Cho Alginic phản ứng với kiềm Na hoặc K để chuyển về dạng tan.
• Sau đó cho Alginate Natri hoặc Kali ra khỏi môi trường nước. Môi trường nấu
chiết là kiềm hóa trị I và phản ứng tổng quát:
Alg-COOH + MA = Alg-COOM + HA
Ca-Alg + MA = Alg-COOM + CaA
Trong đó: MA: Dung dịch Hydroxit hoặc Cacbonat của kiềm hóa trị I; còn HA là
acid tạo thành sau phản ứng.
Alg-COOH: Alginic
M: kiềm hóa trị I
A: OH hay CO
3
, SO
3
, HPO
4
2.2. Bản chất:
Có 2 quá trình cơ bản:
 Chuyển Alginate không tan về dạng Alginate hòa tan.
 Khuyếch tán Alginate hòa tan từ rong ra môi trường chiết.
2.3. Các yếu tố cần lưu ý để quá trình Alginate đạt hiệu suất và chất lượng cao:
2.3.1. Chất kiềm:
 Nguyên tắc: có thể sử dụng mọi kim loại kiềm.
 Có 2 loại kiềm:
• Kiềm mạnh: KOH, NaOH…Tốc độ phản ứng xảy ra nhanh.
• Kiềm yếu: Na
2
CO
3

5
H
7
O
4
COONa + nH
2
O + nCO
2

Alginic (không hòa tan) Alginat Natri (hòa tan)
• Trường hợp nấu chiết bằng hỗn hợp Na
2
CO
3
và Na
2
HPO
4
:
2nC
5
H
7
O
4
COOH + nNa
2
CO
3

COONa + nH
3
PO
4
(2)
2.3.2. Hàm lượng và nồng độ kiềm:
 Vừa đủ để phá vỡ cấu trúc tế bào và chuyển toàn bộ Alginic về dạng Alginate
Natri.
 Nồng độ kiềm thích hợp: 20% o với rong khô và 1% so với dung dịch nấu.
2.3.3. Nhiệt độ nấu:
20
 Phá vỡ nhanh tế bào cây rong trong thời gian hợp lý.
 Thực hiện nhanh và triệt để phả ứng giữa Alginic với kiềm tạo Alginate Natri
hòa tan.
 Giảm độ nhớt môi trường tạo điều kiện cho quá trình hòa tan Alginate Natri
trong dung dịch nấu.
Nhiệt độ nấu thích hợp: 60
o
-70
o
trong điều kiện dung dịch kiềm 1%, tỷ lệ kiềm so
với rong khô 20%.
2.3.4. Thời gian nấu:
 Cần đủ để phản ứng Alginic chuyển thành Alginate xảy ra hoàn toàn và đủ để
Alginate Natri hòa tan ra môi trường chiết.
 Thời gian nấu thích hợp: 1,5h-2h (Rong bị nát nhừ)
2.3.5. Môđun thủy áp:
 Môđun thủy áp hay là tỷ lệ H
2
O/rong và kí hiệu: N. nước cần đủ hòa tan

• Lọc ép
 Sau khi lọc thu được dịch lọc là dung dịch Alginate thô.
3.2. Tách tạp chất hòa tan:
 Có 3phương pháp:
• Phương pháp alcol
• Phương pháp acid hóa
• Phương pháp Canxi hóa
3.2.1. Phương pháp alcol:
 Cơ chế:
Khi cho alcol nồng độ cao với tỷ lệ cao so với dung dịch Alginate bị kết tủa do alcol
cạnh tranh dung môi nước của Alginate Natri. Sau đó, tách kết tủa ra khỏi dung dịch,
phần nước thải chứa đựng các tạp chất cần tạo ra.
 Ưu điểm: Thời gian nhanh, tách trực tiếp được sản phẩm Alginate Natri.
 Nhược điểm: Giá thành Alginate cao do sử dụng lượng alcol lớn, khó khăn
trong sản xuất.
3.2.2. Phương pháp acid hóa:
 Dùng acid vô cơ bổ xung vào dung dịch lọc để lấy Alginic ra khỏi muối
Alginat Natri, phản ứng của acid vô cơ với Alginat Natri như sau:
 Kết quả tạo ra Aginic không tan và nhẹ nên Alginic nổi lên trên bề mặt dung
dịch có thể lấy ra.
 Ưu điểm:
• Thời gian nhanh.
22
• Tạo ra các Alginic tự do, đây là một bán chế phẩm có thể sử dụng để sản
xuất các loại Alginte Natri khác trong công nghiệp.
• Nhược điểm: Nồng độ và nhiệt độ , thời gian, tỷ lệ phải rất lưu ý vì nếu quá dư
sẽ cắt mạch làm độ nhớt giảm đi.
3.2.3. Phương pháp Canxi hóa:
• Nguyên tắc: dung CaCl
2