NỘI DUNG

Khái niệm về carbohydrat

Tinh bột

Cellulose

Gôm, chất nhầy và các polysaccarit rong biển

Pectin

Chitin - Chitosan

Tài liệu tham khảo

DƯỢC LIỆU CHỨA CARBOHYDRAT

Bách bộ

Bạch cập

Bạch chỉ nam (Cây)

Bạch chỉ nam (dược liệu)

Bối mẫu

Bông

Bưởi

Cam thảo

Cát căn

Cây búng báng

Cỏ roi ngựa

Địa hoàng

Gôm adragant

Gôm arabic

Hạt é

Hoài sơn

Chế biến Hoài sơn

Chế biến Hoài sơn

Hạt tinh bột Hoài sơn

Hoàng kỳ

Khiếm thực

Linh chi

Linh chi đa niên

Linh chi đa niên

(mặt cắt)

Linh chi đa niên

(màu sắc)

Mă đề

Mạch nha

Phục linh

Rong câu chỉ vàng

Rong sụn

Sâm bố chính

Sâm bố chính

Sắn

Sắn dây

Sen

Thạch

Thiên môn

Thổ nhân sâm

Thổ nhân sâm

Tinh bột Thổ nhân sâm

Trạch tả

Trôm

Ư dĩ

Tinh bột biến tính

CMC

KHÁI NIỆM VỀ CARBOHYDRAT

Carbohydrat là những nhóm hợp chất hữu cơ gồm những monosaccharid, những dẫn chất và những sản phẩm ngưng tụ của chúng. Carbohydrat là những thành phần quan trọng của thực vật. Carbohydrat là nơi tích trữ năng lượng từ ánh sáng mặt trời qua quá tŕnh quang hợp, là nguồn nuôi sống loài người và loài vật.

(Danh pháp quốc tế là glucid, tuy nhiên từ carbohydrat vẫn c̣n được dùng tương đối phổ biến).

Carbohydrat có thể chia thành 3 nhóm: monosaccharid, oligosaccharid và polysaccharid (oligo theo tiếng Hy Lạp là một ít).

1. Monosaccharid là những đường đơn không thể cho carbohydrat đơn giản hơn khi bị thủy phân, monosaccharid tồn tại trong tự nhiên từ tetrose đến nonose. Trong thực vật chỉ một phần nhỏ monosaccarit tồn tại tự do. Phần lớn monosaccarid tồn tại ở dạng liên kết (như trong hợp chất glucosid)

2. Oligosaccharid là những carbohydrat khi thủy phân th́ cho từ 1 đến 6 đường đơn giản hơn

Ví dụ: maltose (4-O-α-D-glucopyranosyl-D-glucose), gentibiose (6-O-β-D-glucopyranosyl-D-glucose), cellobiose( 4-O-β-D-glucopyranosyl-D-glucose), lactose (4-O-β-D-glucopyranosyl-D-glucose)...

3. Polysaccharid có phân tử rất lớn gồm nhiều monosaccharid nối với nhau ví dụ: tinh bột, cellulose, gôm, pectin, chất nhầy... Polysaccarit là các carbohydrat khối lượng phân tử cao, chúng được xem như các polyme ngưng tụ trong đó các monosaccarit (hay các dẫn xuất như acid uronic, đường amino) được liên kết với nhau bằng liên kết glucosid. Chương tŕnh Dược liệu học giới thiệu chủ yếu phần polysaccharid.

(Trong chương tŕnh học dược liệu, để đơn giản hóa phần lớn các đường đơn được dùng các kỹ hiệu viết tắt: arab = arabinose, ara(f) = arabinofuranose, ara(p) = arabinopyranose; api = apiose; boi = boivinose; cym= cymarose, digin = diginose; digita = digitalose; digt = digitoxose; fuc = fucose; gal(p) = galactopyranose, gita = gitalose, glc = glucose; glcA = acid glucuronic; oleand = oleandrose; prim = primeverose; rha = rhamnose; rha(p) = rhamnopyranose; xyl = xylose.

 (Back to top)

TINH BỘT

Tinh bột là sản phẩm quang hợp của cây xanh. Ở trong tế bào thực vật hạt lạp không màu là nơi tạo ra tinh bột, các glucid ḥa tan kéo đến hạt lạp không màu và được để dành dưới dạng tinh bột. Tinh bột được tích luỹ trong các bộ phận của cây như củ, rễ, quả, hạt, thân với hàm lượng từ 2-70%, trong lá thường không quá 1-2%. Trong quá tŕnh hoạt động của cây, tinh bột dưới tác động của enzym có sẵn trong cây bị cắt nhỏ thành những đường đơn giản ở dạng ḥa tan và được chuyển đến những bộ phận khác nhau của cây. Trong quá tŕnh di chuyển có thể xảy ra quá tŕnh liên kết các đường tạo thành tinh bột ở các mô, tổ chức của cây. Tinh bột ở dưới dạng hạt, có kích thước và h́nh dáng khác nhau, không tan trong nước lạnh, đun với nước th́ tinh bột dần dần bị hồ hóa và độ nhớt của dung dịch cũng tăng lên.(Back to top)

CẤU TRÚC HÓA HỌC CỦA TINH BỘT.

Tinh bột được cấu tạo bởi 2 loại polysaccharid được gọi là amylose và amylopectin..

Amylose: phân tử amylose là một chuỗi hiện nay được biết đến hàng ngh́́n đơn vị α-D-glucose nối với nhau theo dây nối (1→ 4). Phân tử amylose đa số là các chuỗi thẳng rất ít phân nhánh. Các đơn vị glucose nối với nhau tạo thành các ṿng xoắn, mỗi ṿng có 6 đơn vị glucose.

Amylopectin: amylopectin có phân tử lượng lớn hơn khoảng 10⁶-10⁷ gồm 5000-50.000 đơn vị glucose và phân nhánh nhiều. Các đơn vị α-D-glucose trong mạch cũng nối với nhau theo dây nối (1→4) c̣n chỗ phân nhánh th́ theo dây nối (1→6).

Trong các loại tinh bột, trung b́nh tỉ lệ amylose là 25% c̣n amylopectin là 75%. Tuy nhiên người ta cũng tạo ra được những chủng có nhiều amylose, ví dụ: Ngô, có tinh bột chứa 75% amylose.

Amylose cho với thuốc thử iod màu xanh đậm có cực đại phổ hấp thu khoảng 660nm, c̣n amylopectin th́ có màu tím đỏ và cực đại hấp thụ khoảng 540nm. Màu tạo thành giữa tinh bột và iod được giải thích do sự hấp phụ. Người ta cho rằng iod bị hấp phụ vào phía trong h́nh xoắn ốc. Ứng với một ṿng xoắn ốc th́ có 1 phân tử iod. Những phân tử chưa đủ 6 đơn vị glucose th́ không phản ứng với iod. (Back to top)

H̀NH DẠNG TINH BỘT.

Tinh bột tồn tại trong cây dưới dạng hạt có h́nh dạng và kích thước khác nhau, đây là một đặc điểm giúp ích cho việc kiểm nghiệm một dược liệu chứa tinh bột. Tùy theo loài cây và tùy theo độ trưởng thành của cây mà h́nh dáng và kích thước thay đổi. Về h́nh dáng th́ có thể h́nh cầu, h́nh trứng, h́nh nhiều góc ... kích thước có thể từ 1-100mm đường kính. Soi kính hiển vi thường thấy hạt tinh bột cấu tạo bởi nhiều lớp đồng tâm sắp xếp chung quanh một điểm gọi là rốn hạt. Các lớp này tạo nên là do hạt tinh bột lớn dần bằng cách tăng thêm các lớp ở phía ngoài. Các lớp này khác nhau ở chỉ số chiết quang và hàm lượng nước. Có tác giả cho rằng các lớp khác nhau đó là do những lớp được tăng thêm về ban đêm và những lớp tăng thêm về ban ngày nên không hoàn toàn giống nhau. (Bột, tinh bột)

Soi kính hiển vi phân cực, hạt tinh bột có h́nh chữ nhật thập đen.

Trong nước lạnh h́nh dạng tinh bột không thay đổi. Khi nâng dần nhiệt độ th́ tinh bột chuyển qua 3 giai đoạn. Giai đoạn đầu tinh bột ngậm một ít nước, nếu làm mất nước th́ tinh bột trở lại t́nh trạng ban đầu. Khi nâng dần nhiệt độ khoảng 60-85⁰C th́ hạt tinh bột nở ra nhanh chóng, tinh bột ngậm nhiều phân tử nước hơn, các dây nối hydro bị đứt. hạt tinh bột không thể trở lại t́nh trạng ban đầu. Nếu nâng cao nhiệt độ hơn nữa th́ tinh bột chuyển thành hồ tinh bột.  (Back to top)

SỰ THỦY PHÂN TINH BỘT

Khi thủy phân tinh bột bằng acid th́ sản phẩm cuối cùng là glucose C₆H₁₂O₆ (C₆H₁₂O₅)n + nH₂O  → (1+n) (C₆H₁₂O₆)

Sự thủy phân qua các chặng: dextrin, erythrodextrin, achrodextrin, maltose, glucose. Amylose dễ bị thủy phân hơn amylopectin v́ dây nối (1→4) dễ bị cắt hơn là dây nối (1→6).

Thủy phân bằng enzym

Enzym amylase. Có 2 loại chính: α-amylase và β-amylase. Enzym α phổ biến trong cây, nhiều nhất là các hạt ngũ cốc nẩy mầm, ngoài ra c̣n có trong nấm mốc, nước bọt, dịch tụy. α -amylase chịu được nhiệt độ đến 70⁰C, ở nhiệt độ này th́ các enzym khác mất hoạt tính. Enzym β-amylase có trong Khoai lang, Đậu nành và một số hạt ngũ cốc, chịu được nhiệt độ đến 50⁰C nhưng chịu được môi trường acid cao hơn so với enzym α (pH = 3,3). Trong thực tế người ta dựa vào ảnh hưởng khác nhau đó về độ pH và nhiệt độ để tách 2 loại enzym trên. Khả năng tác dụng lên 2 phần của tinh bột cũng khác nhau:

Sơ đồ phân nhánh Amylopectin  

a) Enzym β cắt xen kẽ những dây nối α-(1→4)-glucosid của amylose để tạo thành các đường maltose, kết quả thu được là 100% đường maltose. Đối với amylopectin th́ b-amylase chỉ cắt được các dây nối (1→4), khi gặp mạch nhánh th́ dừng lại, kết quả tạo thành maltose và dextrin, lượng maltose chỉ đạt từ 50-60%.

b) Enzym α  cắt một cách ngẫu nhiên vào dây nối (1→4). Đối với amylose th́ sản phẩm cuối cùng khoảng 90% là maltose ngoài ra có một ít là glucose. Đối với amylopectin th́ a-amylase cũng chỉ tác động đến dây nối (1→4) mà không  cắt được dây nối (1→6) v́ thực  tế người ta t́m thấy các phân tử isomaltose (= 6-O-α-D-gluco-pyranosyl-D-glucopyranose) trong dịch thủy phân. Enzym α-amylase tiếp tục cắt được những dextrin mà enzym β để lại để tạo thành các dextrin phân tử bé hơn. Như vậy a-amylase tác dụng lên tinh bột th́ sản phẩm thu được chủ yếu là maltose rồi đến glucose và dextrin phân tử bé.

Tinh bột nguồn gốc khác nhau, enzym nguồn gốc khác nhau th́ khả năng thủy phân cũng khác nhau.

Khi sự thủy phân xảy ra th́ độ nhớt của dung dịch hồ tinh bột giảm dần, khả năng khử tăng lên và phản ứng với iod chuyển dần từ xanh sang tím rồi nâu hồng.

Các enzym khác: một số enzym trong nấm mốc (Aspergillus niger, Rhizopus delemar) thủy phân tinh bột rất tốt và được sử dụng ở trong quy tŕnh kỹ nghệ để chuyển tinh bột thành glucose. Các enzym này cũng tác động lên dây nối (1→4). Một số enzym này là: amyloglucosidase, glucoamylase, g-amylase.

Enzym phosphorylase có trong đậu, khoai tây, trong lá và các bộ phận dự trữ của thực vật bậc cao. Enzym này tác dụng lên tinh bột để cho glucose-1-phosphat nhưng phải có mặt của a-amylase và enzym tách nhánh như R-enzym th́ sự thủy phân mới hoàn toàn.

Một số enzym khác có khả năng tác động lên dây nối (1→6) được gọi là enzym tách nhánh ví dụ: R-enzym, isoamylase (có trong nấm men bia). (Back to top)

Các loại hạt tinh bột hay gặp

Hạt h́nh trứng và h́nh thận: Tinh bột khoai tây chế từ củ cây khoai tây (Solanum tuberosum L.) , thuộc họ Cà (Solanaceae). Hạt tinh bột h́nh trứng, rốn hạt ở đầu hẹp, các vân đồng tâm dễ nhận. Thỉnh thoảng có hạt kép 2 hoặc 3. Kích thước trung b́nh 50mm nhưng có hạt lớn đến 80-100mm.

Tinh bột hoàng tinh chế từ củ cây dong riềng (Maranta arundinacea L.) , họ Dong (Marantaceae)  (không nhầm với cây Hoàng tinh (Polygonatum sp.). Hạt h́nh trứng kích thước 30-60mm.

Tinh bột sen, chế từ hạt cây sen (Nelumbo nucifera Gaertn.), họ Sen (Nelumbonaceae). Hạt tinh bột h́nh trứng hay h́nh thận, rốn hạt h́nh vạch kích thước hạt từ  3-25mm.

Tinh bột sắn (khoai ḿ) chế từ cây sắn (Manihot esculenta Crantz), họ Thầu Dầu (Euphorbiaceae). Hạt h́nh cầu phần lớn một đầu bị lẹm và hơi lơm trông như cái chuông. Rốn hạt h́nh sao, kích thước 3-35mm.

Tinh bột đậu, chế từ hạt của nhiều loại đậu (Phaseolus spp.), họ Đậu (Fabaceae). Hạt h́nh trứng hay h́nh thận. Rốn hạt dài và phân nhánh, kích thước trung b́nh 35mm.

Tinh bột hoài sơn, chế từ củ của cây Củ mài (Dioscorea persimilis Prain và Burkill), họ Củ nâu (Dioscoreaceae). Hạt h́nh trứng hay h́nh thận. Rốn hạt dài, kích thước trung b́nh 40mm.

Hạt h́nh đĩa hay h́nh thấu kính dẹt: Tinh bột ḿ chế từ hạt của cây lúa ḿ (Triticum vulgare L.), họ Lúa (Poaceae), kích thước hạt lớn đến 30mm, hạt bé 6-7mm. Tùy theo vị trí nh́n mà thấy h́nh trụ hoặc h́nh thấu kính lồi 2 mặt. Rốn hạt là 1 điểm ở giữa hạt, không rơ.

Hạt h́nh nhiều góc: Tinh bột gạo chế từ hạt cây lúa (Oriza sativa L.), họ Lúa (Poaceae). Hạt nhiều góc, nhỏ, kích thước từ 4-6mm, thường được kết thành đám. Rốn hạt không rơ.

Tinh bột ngô (bắp), chế từ hạt cây ngô (Zea mays L.), họ Lúa (Poaceae). Hạt nhiều góc, rốn hạt ở giữa rất rơ, kích thước 15-30mm. (Back to top)

CHẾ TINH BỘT

Phân biệt bột với tinh bột. Ví dụ: Bột ḿ, bột gạo khác tinh bột ḿ, tinh bột gạo. Muốn có bột ḿ chỉ cần nghiền nhỏ hạt lúa ḿ sau khi đă loại vỏ, nhưng muốn có tinh bột ḿ th́ phải chế biến. Thành phần của bột ḿ th́ ngoài glucid c̣n có protein, lipid, muối khoáng, vitamin ... c̣n tinh bột ḿ th́ thành phần chủ yếu là glucid.

Nguyên tắc chung để chế tinh bột gồm có các giai đoạn:

1) Làm nhỏ nguyên liệu để giải phóng hạt tinh bột ra khỏi các tế bào.

2) nhào với nước và lọc qua rây hoặc qua vải, lấy phần dưới rây.

3) cho lên men.

4) rửa nước rồi phơi khô.

Tùy loại, tính chất của mỗi loai mà có phương pháp chế biến thích hơp. Ví dụ: Muốn có tinh bột ḿ th́ nhào bột ḿ dưới một ḍ̣ng nước, nước cuốn tinh bột đi để lại gluten là một khối nhăo, dính, tức là phần protein. Hứng nước vào thùng, tinh bột lắng xuống và c̣n lẫn một ít gluten. Người ta cho lên men để phân hủy gluten bằng cách trộn với 1 ít nước cũ. Sau khi lên men gạn bỏ lớp nước bên trên, rửa thêm 1 vài lần bằng nước mới rồi đem sấy hoặc phơi khô. Chế tinh bột gạo: Ngâm gạo hay tấm với nước vôi trong 7 ngày, vớt gạo ra cho ráo nước rồi đem xay, trong lúc xay có thêm nước. Nước bột xay phải đem lọc 2 lần, lần đầu qua rây thưa, lần sau qua rây mắt mau hơn. Tinh bột qua rây c̣n lẫn một ít protein, cần ngâm thêm với nước vôi rồi sau đó rửa bằng nước lă, gạn lấy tinh bột rồi phơi khô. (Back to top)

ĐỊNH TÍNH VÀ ĐỊNH LƯỢNG

Để định tính tinh bột chỉ cần cho tác dụng với dung dịch iod trong nước, tinh bột sẽ có màu xanh tím, có thể định tính thẳng trên vi phẫu để xác định các tổ chức chứa tinh bột. Đây là phản ứng đặc trưng. Ngược lại có thể dùng dung dịch hồ tinh bột để phát hiện iod với nồng độ 2 x 10-6. Sự có mặt của cồn, tanin, acid nitric, chlor sẽ cản trở phản ứng.

Định lượng bằng phương pháp thủy phân acid.

Thủy phân trực tiếp: Nguyên liệu (2,5-3g) được rửa kỹ bằng nước cất nguội, sau đó thủy phân trong vài giờ bằng 200ml H₂O và 20ml HCl. Làm nguội và trung tính bằng NaOH. Thêm nước đến một thể tích xác định, lấy một phần chính xác rồi định lượng glucose tạo thành và suy ra lượng tinh bột. (Khối lượng glucose thu được x 0,9 = khối lượng tinh bột). Phương pháp này chỉ ứng dụng cho những nguyên liệu chứa chủ yếu là tinh bột v́ các pentosan, galactan và một số polysaccharid khác cũng bị thủy phân cùng với tinh bột và cho sai số lớn.

Thủy phân bằng enzym rồi tiếp theo bằng acid: Nguyên tắc của phương pháp là dùng dịch chiết mạch nha (chứa các enzym thủy phân tinh bột) cho tác dụng lên nguyên liệu để chuyển tinh bột thành đường ḥa tan (maltose và một số đường khác), sau đó dùng acid để thủy phân tiếp. Glucose tạo thành sẽ được định lượng bằng một trong những phương pháp đă được chấp nhận.

Phương pháp dựa trên cơ sở của Purse: Phương pháp này hiện nay dùng để định lượng tinh bột trong nguyên liệu thực vật bao gồm các giai đoạn: loại đường bằng ethanol, ḥa tan tinh bột bằng acid perchloric loăng và nguội, tách tinh bột dưới dạng phức tinh bột - iod không tan, phân hủy phức rồi thủy phân tinh bột thành glucose và định lượng glucose bằng phương pháp tạo màu với anthron (màu xanh) hoặc bằng các phương pháp khác.

Phương pháp không thủy phân để định lượng tinh bột.

Phương pháp dùng phân cực kế: Trong phương pháp này người ta dùng dung dịch calci chlorid đặc và nóng để ḥa tan tinh bột, sau đó là định lượng bằng cách đo độ quay cực,  của dung dịch tinh bột là +200.

Phương pháp tạo phức với iod: khi cho dung dịch tinh bột tác dụng với iod th́ tạo phức có màu, có thể dùng để định lượng. Người ta dùng acid perchloric để ḥa tan tinh bột rối cho tác dụng với iod, đo màu so sánh với mẫu tinh bột tinh chế. Trong phương pháp này không cần thiết phải loại đường.

Kiểm tra chất lượng

Dược điển Việt Nam II tập 3 quy định kiểm tra tạp chất lạ, kim loại nặng, arsenic, giới hạn acid.

 (Back to top) 

CÔNG DỤNG

Tinh bột là thành phần chính trong lương thực. Nguyên liệu có nhiều tinh bột là các hạt ngũ cốc, các loại củ như khoai, sắn (khoai ḿ), Khoai tây Củ mài, Củ đao (Canna edulis Ker. Gawl.), họ Chuối hoa (Cannaceae). Có khi bộ phận dự trữ lại là thân cây ví dụ cây Báng (Arenga pinnata Merr., họ Cau  (Arecaceae).

Hiện nay nguồn để chế tinh bột dùng trong nước và xuất khẩu quan trọng nhất là sắn (Manihot esculenta Crantz). Giá trị xuất khẩu của 1 tấn tinh bột sắn là 200 USD và cứ 3,5 tấn sắn tươi th́ cho 1 tấn tinh bột.

Trong ngành dược tinh bột được dùng làm tá dược viên nén, dùng dạng tinh bột biến tính. Tinh bột c̣n là nguyên liệu để sản xuất glucose, cồn ethylic, monosodium glutamat, bánh kẹo...  

(Back to top)

CELLULOSE

Cellulose là polysaccarid được tạo thành từ các đơn vị anhydroglucose là thành phần chính của tế bào thực vật. Trong gỗ chứa khoảng 5% cellulose; sợi bông vải 97-98%; sợi lanh, sợi gai 81-90%, sợi đay 75%, thân cây họ Cói, họ Lúa 30-40%.

Cellulose cũng là một glucosan như tinh bột, phân tử gồm các đơn vị glucose nhưng khác tinh bột ở chỗ dây nối giữa  các đơn vị glucose  là β 1→4. Khi thuỷ phân không hoàn toàn th́ trong sản phẩm thuỷ phân có cellotetraose, cellotriose, cellobiose và khi thuỷ phân hoàn toàn th́ có glucose.

Khi thuỷ phân cellulose đă metyl hoá  th́ không thu được 2,3- dimethyl glucose  chứng tỏ phân tử cellulose không phân nhánh. Khả năng khử  của cellulose hết sức thấp  và trong sản phẩm thuỷ phân lượng 2,3,4,6- tetramethyl glucose  cũng rất ít chứng  tỏ mạch  của  phân tử cellulose khá dài. Số lượng đơn vị glucose dao động từ 3000 đến 10.000.

Các phân tử cellulose kết hợp nhau tạo thành micel tức là bó sợi có chiều dày 50-100ż/span>. Các micel lại tạo thành bó microfibril với đường kính khoảng 250ż/span> có thể thấy được bằng kính hiển vi điện tử, c̣n fibril tạo thành từ các microfibril th́ có đường kính 2000ż/span> và có thể quan sát được bằng kính hiển vi thường. Các sợi cellulose chính là các fibril. Các phân tử cellulose trong các micel  nhờ có  rất  nhiều liên kết hydro nên  tạo được dạng sợi bền chắc.

Cellulose không tan trong nước và dung môi hữu cơ nhưng tan được trong hệ dung môi gồm amoniac và hydroxit kim loại (đây là nguyên tắc chung để sản xuất sợi nhân tạo). Kim loại có thể dùng là đồng, niken, coban, cadimi... trong đó đồng thường dùng hơn cả. Dung dịch cellulose trong phức đồng amoniac làm sợi rỗng chế màng phân ly dùng cho thận nhân tạo. (Back to top)

Các dẫn chất Cellulose và công dụng

+ Cellulose khi thuỷ phân một phần th́ thu được cellulose vi tinh thể. Đây là chất bột màu trắng, hạt bột có đường kính 10-15mm, không tan trong nước nhưng phân tán được trong nước cho một gel ổn định. Bột cellulose được dùng trong bào chế khoa  làm tá dược ră v́ cellulose vi tinh thể khi gặp nước  nhờ cấu trúc mao quản làm cho nước dễ thấm vào viên nén và làm viên vỡ ra. Bột cellulose c̣n đóng vai tṛ vừa là tá dược dính vừa là tá dược trơn. Đây là một tá dược đa năng. Bột cellulose c̣n dùng làm chất phân tán và ổn định các nhũ dịch và hỗn dịch.

+ Khi cho  tác dụng cellulose với  NaOH th́ hydro của nhóm alcol bậc  một của các đơn vị glucose được thay thế bởi natri và tạo thành cellulose kiềm.

Khi rửa nước th́ cellulose được phục hồi nhưng cấu trúc của các micel có thay đổi. Quá tŕnh này được áp dụng trong kỹ nghệ  dệt làm cho sợi bóng láng và dễ  bắt màu khi nhuộm.

+ Khi  cho tác dụng  carbon disulfid (CS₂) lên cellulose th́ cho cellulose xanthat . Dung dịch cao phân tử cellulose xanthat trong nước có độ nhớt cao, khi bị nén  ép qua những lỗ nhỏ vào dung dịch acid sulfuric th́ carbon disulfid bị loại và cellulose được tái sinh dưới dạng sợi rất nhỏ được căng  và cuộn  vào suốt chỉ. Đây là nguyên tắc của phương pháp sản  xuất sợi cellulose tổng hợp. (Back to top)

+ Các nhóm OH của các đơn vị glucose trong phân tử cellulose có thể được alkyl hoá, ví dụ methyl hoá để tạo methylcellulose (MC). Việc điều chế methyl cellulose được thực hiện bằng cách xử lư cellulose với NaOH rồi cho methyl chlorid (CH3Cl) tác dụng lên cellulose kiềm, sau đó làm kết tủa methylcellulose bằng methanol, đem ly tâm rồi sấy khô. Tuỳ theo điều kiện phản ứng mà có tỉ lệ nhóm methoxy khác nhau. Methylcellulose ở dạng bột màu trắng, cho với nước một dung dịch giả, có độ nhớt  thay đổi tuỳ theo nồng độ, mức độ alkyl hoá, độ lớn phân tử. Các dung dịch giả ổn định từ pH 2 đến 12 nhưng kết tủa khi đun lên 60^oC. Trong bào chế người ta dùng methylcellulose trong việc bào chế các nhũ dịch và hỗn dịch, thuốc mỡ, tá dược dính và ră cho viên nén. Ngoài methylcellulose c̣n có ethylcellulose, methy ethyl  cellulose.

+ Hydroxy propyl methyl cellulose là propylen glycol ether của methyl cellulose, trong đó nhóm hydroxypropyl và methyl đều nối vào các đơn vị  anhydroglucose của cellulose theo dây nối ether. Trong  bào chế khoa hydroxypropyl methyl cellulose được dùng  để bào chế các hỗn dịch.

+ Natri hydroxy cellulose (Na CMC) là dẫn chất khác  của cellulose. Điều  chế gồm 2 giai đoạn chính: cellulose được chuyển thành cellulose kiềm, sau đó  cho monochloroacetat (Cl-CH2-COONa) tác dụng.  

Đây cũng là  một chất bột trắng, hút ẩm. Với nước cũng cho dung dịch giả  có độ nhớt thay đổi  tuỳ theo nồng độ, mức độ thế nhóm CH2COONa, độ lớn phân tử . Nếu tăng pH   th́ độ  nhớt tăng, acid hoá làm giảm độ nhớt và tính ổn định của dung dịch. Nhiệt độ tăng th́ độ nhớt giảm và không kết tủa khi đun nóng trên 60^oC như MC. Công dụng của NaCMC gần giống như công dụng của MC. (Back to top)

+ Tác dụng  cellulose với anhydrid acetic th́  tạo thành cellulose triacetat, tan được  trong aceton và các  ester. Cellulose acetat được sử dụng làm phim ảnh, nhựa dẻo, tơ acetat.

+ Acetophtalat cellulose  là ester của cellulose trong đó có một số chức alcol c̣n ở trạng thái tự do, một số khác bị acetyl hoá  và ester hoá với acid phtalic; nhóm  carboxyl thứ hai của acid  phtalic c̣n ở dạng tự do và có thể tạo muối.

Đây là một chất bột trắng ở thể hạt, hơi có mùi  của acid  acetic, hầu  như không tan trong nước acid, tan trong môi trường kiềm, không tan trong methanol và chloroform, tan trong aceton, ethyl acetat và trong hỗn hợp  đồng thể tích của ethyl acetat và isopropanol. (Back to top)

Ưu điểm chính của  acetophtalat  cellulose là  không tan trong môi trường acid nên thường được dùng để bao những thuốc không tan  trong dạ dày mà chỉ tan ở ruột.

+ Khi cho tác dụng cellulose với hỗn dịch acid nitric và  acid sulfuric th́ tạo cellulose nitrat. Nếu nồng độ acid loăng th́ ta có dinitrat cellulose tức là colodion (hay colloxylin) tan được trong hỗn hợp  cồn ether. Nếu dùng  acid nitric đậm đặc và acid sulfuric  95% th́ ta có cellulose trinitrat dưới tên là pyroxylin hay bông thuốc súng (gun-cotton)  là nguyên liệu của thuốc nổ.

Back to Top  

GÔM, CHẤT NHẦY, PECTIN VÀ CÁC POLYSACCARIT RONG BIỂN

NGUỒN GỐC VÀ VAI TR̉̉ SINH LƯ CỦA GÔM VÀ CHẤT NHẦY.

GÔM

Gôm tạo thành trên cây là do sự biến đổi của màng tế bào. Thường th́ sự biến đổi đó xảy ra ở những mô đă già và những mô đó chuyển thành gôm, nhưng có khi những tế bào non cũng bị biến đổi. Ở những cây thân gỗ, gôm tạo thành do sự biến đổi những tế bào phần tủy hoặc tế bào gần vùng tầng sinh gỗ rồi chảy ra ngoài theo các kẽ hở như lỗ sâu đục, vết chặt ... ví dụ trường hợp cây mận. Ở những nơi khô hanh, một số cây tiết ra gôm khi mùa mưa đến ví dụ trường hợp cây Acacia verek mọc ở Ai Cập vùng ven sa mạc, ở đây nửa năm không mưa. Khi mưa xuống, cây tiết ra gôm ở tầng sinh gỗ. Khi khô vỏ cây nứt nẻ, gôm theo kẽ hở tiết ra ngoài. Đó là gôm arabic. Như vậy gôm có nguồn gốc bệnh lư, cây tiết ra gôm là một phản ứng đối với điều kiện không thuận lợi. (Back to top)

CHẤT NHẦY

Chất nhầy: Khái niệm "chất nhầy" dùng để chỉ các phức chất polysaccarit phân lập từ các bộ phận của cây thường tan hoàn toàn trong nước và dung dịch không dễ đóng rắn mặc dù độ nhớt của dung dịch cao.

Một số hạt như hạt lanh, hạt một số cây họ Hoa môi, khi gieo xuống đất th́ sự hóa nhầy xảy ra ở toàn bộ bên ngoài của hạt làm cho hạt giữ nước cần thiết trong quá tŕnh nảy mầm. Có khi chất nhầy là chất dự trữ cho sự phát triển của bộ phận trên mặt đất, đó là trường hợp một số cây họ Lan - Orchidaceae mọc về mùa xuân, ví dụ cây Bạch cập. Ở các loài tảo, chất nhầy tạo thành từ những chất gian bào do đó những chất nhầy gần với pectin hơn. (Back to top)

Như vậy chất nhầy là thành phần cấu tạo của tế bào b́nh thường. Trong một số cây, chất nhầy chỉ có mặt trong một số tế bào của mô, ví dụ bố chính sâm.

Ta cũng cần biết rằng không có ranh giới thật rơ rệt giữa gôm và chất nhầy. Có thể quan niệm gôm là sản phẩm thu được dưới dạng rắn từ các kẽ nứt tự nhiên hay vết rạch của cây, c̣n chất nhầy là sản phẩm có thể chiết ra từ nguyên liệu bằng nước.

Chúng ta cũng cần phân biệt giữa gôm và chất nhựa. Về mặt h́nh dáng bên ngoài th́ nhựa giống gôm và cũng chảy ra từ kẽ nứt, lỗ sâu đục hoặc vết rạch trên cây, ví dụ nhựa cánh kiến trắng nhưng nếu đốt cháy, nhựa có mùi thơm c̣n gôm có mùi giấy cháy. Nhựa không tan trong nước nhưng dễ tan trong dung môi hữu cơ c̣n gôm và chất nhầy khi cho vào trong nước sẽ nở ra và tan. Về mặt hóa học, gôm và chất nhầy thuộc về polysaccharid c̣n nhựa thuộc nguồn gốc terpen.

Người ta có thể chia gôm và chất nhầy thành 3 nhóm theo cấu tạo hóa học.

Nhóm trung tính: Nhóm này về mặt cấu tạo hóa học là những glactomannan hoặc glucomannan. Galactomannan là các polysaccharid mà phân tử gồm các gốc D-mannose và D-galactose, glucomannan là các polysaccharid mà các phân tử gồm các gốc D-mannose và D-glucose. Galactomannan của mỗi loại cây th́ khác nhau về tỉ lệ giữa các gốc galactose và mannose, khác nhau về cấu trúc và phân tử lượng. Mạch chính của các phân tử th́ dài và gồm các gốc D-mannopyranose nối với nhau c̣n mạch nhánh th́ ngắn và có cấu tạo bởi đường D-galactopyranose. Ví dụ Guaran th́ tỉ lệ giữa mannose và galactose là 2:1, phân tử gồm một mạch chính dài gồm các đơn vị manose nối với nhau theo dây nối β-(1→4) và mạch nhánh là đơn vị galactopyranose nối theo dây nối α-(1→6) .(Back to top)

Một số galactomannan khác th́ có tỉ lệ giữa mannose và galactose là 3:1, 6:1. Loại galactomannan hay gặp ở hạt một số cây họ Đậu, ví dụ galactomannan của hạt cây cốt  khí- Cassia occidentalis L. (đă được xác định cấu trúc năm 1975).

Glucomannan th́ hay gặp trong họ Huệ Tây-Liliaceae, họ Lan -Orchidaceae. Về mặt cấu trúc th́ loại này ít được biết.

Nhóm acid, thành phần có acid uronic: Đại diện cho nhóm này là gôm tiết ra ở thân cây, ví dụ gôm arabic. Phân tử polysaccharid của gôm arabic có phân tử lượng khoảng 250.000, phân nhánh nhiều và cấu tạo bởi các đơn vị D-galactopyranose, L-arabinose, L-rhamnose, acid D-glucuronic theo tỉ lệ 3:3:1:1, trong đó mạch chính gồm những đơn vị D-galactopyranose nối với nhau theo dây nối b-(1?3).

Một phần lặp lại của phân tử gôm arabic R=L-Araf-(1?, L-Rhap- (1?, a-D-Galp-(1?3)-L-Araf-(1?, hoặc ít gặp hơn: b-L-Araf-(1?3) L-Araf-(1?.

Gôm tiết ra ở thân cây mơ-Prunus armeniaca L. thành phần gồm có D-xylose, L-arabinose, D-galactose theo tỉ lệ 1:8:8 ngoài ra c̣n có một lượng nhỏ D-mannose và acid D-glucuronic. Khi đun nóng với nước, gôm bị thủy phân giải phóng L-arabinose và tạo thành những mảnh có khối lượng phân tử bé. Phân tích cấu trúc bằng phương pháp cắt nhỏ phân tử và bằng phương pháp oxy hóa với periodat cho thấy phân tử gôm có một mạch chính gồm các đơn vị b-D-galactopyranose nối theo dây nối (1?6), mạch chính này mang nhiều mạch nhánh ở C-3 gồm có các đơn vị L-arabinofuranose, D-galactose và acid D-glucuronic. Người ta c̣n thấy rằng mạch chính thỉnh thoảng có các đơn vị L-arabinose xen vào. (Back to top)

Gôm tiết ra ở thân cây ở một số loài thuộc chi Citrus thành phần gồm có L-arabinose, D-galactose và acid D-glucuronic. Tỉ lệ giữa các đơn vị đường này thay đổi tùy theo loài ví dụ gôm của cây chanh có tỉ lệ 2:5:2.

AGA

Algae Gel Mask - Mặt nạ tảo biển dạng gel

Alginat

Algin hay acid alginic là một acid hữu cơ có trong tảo nâu có trọng lượng phân tử từ 32.000 đến 200.000 do acid manuronic và acid và axit L-guluronic liên kết với nhau bằng liên kết 1-4 glucozit. Tỷ lệ các acid này trong mạch phụ thuộc vào loài, vị trí thu hái và từng bộ phận trong tảo. Tỷ lệ M?G của các loài tảo nâu là 1:0,5 đến 1:3.

Ở một số tảo nâu cũng có polysaccharid thuộc nhóm acid: acid alginic. Acid alginic cấu tạo bởi các đơn vị acid guluronic và acid mannuronic. Dây nối giữa các acid là b-(1?4), phân tử lượng trung b́nh khoảng 200.000. Tỉ lệ giữa các acid uronic thay đổi tùy theo nguồn gốc. Tỉ lệ giữa acid mannuronic/guluronic là 1,56  ở tảo Macrocystis pyrifera, 1,85 ở Ascophyllum nodosum, 0,45 ở Laminaria hyperborea. Chuỗi phân tử polysaccharid không đồng nhất. Qua sự thủy phân từng phần, người ta xác định có 3 kiểu sắp xếp trong phân tử, có đoạn là polymannuronic, hoặc polyguluronic hoặc xen kẽ giữa 2 acid. Ở trong tảo các acid ở dạng muối hỗn hợp (Na, Mg, K, Ca). (Back to top)

Acid mannuronic    Acid guluronic

Hàng năm thế giới sản xuất đến 10.000 tấn acid alginic

Nhóm acid, có thành phần gốc sulfat. Đại diện cho nhóm này là thạch- Agar Agar.        

Thạch là sản phẩm chế từ một số loài tảo biển. Thành phần của thạch chứa chừng 70-80% polysaccharid, 10-20%nước, 1,5-4% chất vô cơ. Phần polysaccharid cấu tạo bởi các gốc D- và L- galactose, 3, 6-anhydrogalactose, các pentose, acid glucuronic và các gốc sulfat. Người ta chia ra 2 loại polysaccharid khác nhau: agarose và agaropectin.

Agarose là polysaccharid cấu tạo bởi các gốc βb-D-galactopyranose theo dây nối (1-3) luân phiên với 3, 6 -anhydro a-L-galactopyranose theo dây nối (1-4) (đường đôi này có tên là agarobiose) ngoài ra c̣n có mặt các đon vị D-galactose mang nhóm 6-O-methyl và một lượng rất ít D-xylose. Agarose chiếm khoảng 55-66% và có thể tách bằng cách kết tủa với polyethylen glycol.

Agaropectin th́ chiếm khoảng 40% của toàn bộ polysaccharid, có cấu trúc phức tạp. Thành phần có acid glucuronic, D-galactose, 3,4-anhydro L-galactose. Một phần của các đơn vị đường được ester hóa với acid sulfuric.

Back to Top

TÍNH CHẤT

Gôm và chất nhầy ḥa tan trong nước tạo thành dung dịch keo có độ nhớt cao, hoàn toàn không tan trong các dung môi hữu cơ như ether, benzen, chloroform. Độ tan trong cồn thay đổi tùy theo độ cồn và tuỳ theo loại gôm hay chất nhầy, cồn cao độ th́ không tan. Gôm và chất nhầy bị tủa bởi ch́ acetat trung tính hoặc kiềm và khác pectin ở chỗ không bị tác động enzym pectinesterase. Gôm và chất nhầy có tính quang hoạt. Loại gôm và chất nhầy nào có cấu tạo chuỗi thẳng th́ tạo được màng nhưng ít có tính dính, trái lại loại nào có cấu tạo phân nhánh th́ khó tạo màng nhưng có tính dính cao. Độ nhớt của dung dịch thuộc nhóm trung tính th́ thay đổi ít theo pH c̣n nhóm acid th́ thay đổi theo pH. Chất nhầy bắt màu xanh với methylen nên có thể lợi dụng để định tính chất nhầy trên vi phẫu thực vật. (Back to top)

ĐÁNH GIÁ MỘT DƯỢC LIỆU CHỨA GÔM HOẶC CHẤT NHẦY.

Để đánh giá một dược liệu chứa gôm hay chất nhầy ta có thể dựa vào phương pháp tủa bằng cồn rồi lọc, sấy, cân. Có thể tủa bằng ch́ acetat. Người ta c̣n đánh giá bằng phương pháp đo độ nhớt. Một số dược điển quy định việc đánh giá một số dược liệu chứa chất nhầy dựa trên chỉ số nở: chỉ số nở là thể tích tính bằng ml mà 1gam dược liệu khi nở trong nước chiếm được. Thí nghiệm tiến hành trong những điều kiện quy định: kích thước ống đong, lượng dược liệu, độ nhỏ của dược liệu, thời gian ngâm, nhiệt độ ... Dược điển Pháp (năm 1972) quy định phương pháp đánh giá một dược liệu chứa chất nhầy như sau: tiến hành trong một ống đong có 20cm chiều cao và 2 cm đường kính, chia thể tích bắt đầu từ đáy. Cho 1 gam dược liệu để nguyên hay nghiền nhỏ vào ống, thêm 25 ml nước, đậy nút. Lắc nhẹ đều lúc đầu, sau đó thỉnh thoảng lắc trong ṿng 1 giờ. Để yên 6 giờ ở nhiệt độ 15-20⁰C . Thể tích theo ml mà dược liệu bao gồm cả chất nhầy chiếm được chính là chỉ số nở.

Để tách gôm hoặc chất nhầy trong dược liệu, có thể dựa vào độ ḥa tan trong nước rồi thêm cồn cao độ để tủa, tách riêng rồi tinh chế bằng phương pháp thẩm tích.

Muốn biết thành phần monosaccharid trong cấu trúc của gôm hay chất nhầy, ta có thể tiến hành thủy phân rồi xác định các monosaccharid bằng phương pháp sắc kư. Muốn thủy phân người ta đun gôm hoặc chất nhầy với acid sunfuric 2N. Dung dịch đă thủy phân sau khi trung ḥa bằng bari hydroxyd dùng để phân tích sắc kư. (Back to top)

ỨNG DỤNG.

Gôm và chất nhầy được ứng dụng trong kỹ nghệ dệt, thực phẩm ... Trong bào chế khoa gôm thường được dùng làm chất nhũ hóa, làm tá dược. một số dược liệu chứa chất nhầy thường có tác dụng chữa ho và làm chóng lành các vết thương, vết loét. Thạch (Agar-Agar) dùng để chữa táo bón và để chế môi trường nuôi cấy trong khoa vi sinh.

Alginat có tính chất trương nở, không hấp thu ở ruột gây cảm giác đầy bụng nên hay dùng để chống bệnh béo ph́. Trong trường hợp kẹt môn vị không nên dùng. Dung dịch keo alginat có tính dính bám và bao nên ứng dụng để trị loét và bảo vệ niêm mạc đường tiêu hóa. Calci alginat có tính cầm máu nhanh được dùng khi chảy máu cam, chảy máu răng hoặc các trường hợp chảy máu do bị thương tích.

Trong kỹ nghệ dược phẩm, acid alginic và alginat được dùng làm tá dược ră trong viên nén, chất ổn định nhũ dịch các kem và thuốc mỡ. Trong mỹ phẩm, tính chất nhũ hóa và giữ nước của alginat cũng được khai thác. Trong công nghiệp thực phẩm một lượng lớn alginat được tiêu thụ, ngoài ra các ngành khác như vải sợi, sơn, giấy ... cũng cần đến alginat.  (Back to top)

Spirulina đă được coi là một loại thức ăn mà nhiều nước phát triển đưa vào nuôi trồng công nghiệp và sử dụng rộng răi dưới nhiều dạng chế phẩm khác nhau

PECTIN, NHỮNG CHẤT PECTIN

Pectin là dẫn xuất polysaccarit, phân tử của chúng bao gồm các đơn vị mắt xích acid α-D-galacturonic. Các đơn vị này nối với nhau nhờ liên kết glucosit 1-4. Mỗi đơn vị mắt xích chứa một nhóm cacboxyl ở vị trí C6. Các nhóm acid này tồn tại ở trạng thái tự do hoặc dưới dạng liên kết este (metyl este). Trong pectin tự nhiên có khoảng 3/4 số nhóm acid bị metyl hóa.

Những chất pectin là những carbohydrat có phân tử lớn mà phần chính của phân tử cấu tạo bởi acid polygalacturonic, do đó được xếp vào nhóm "polyuronid". Những chất pectin thường gặp trong các bộ phận của cây và một số tảo. Đặc biệt cùi (vỏ quả giữa) của một số cây họ Cam (Rutaceae) như Bưởi, Cam, Chanh th́ hàm lượng rất cao, có thể đến 30%. Người ta chia làm 2 loại:

Những chất pectin ḥa tan, có trong dịch tế bào.

Protopectin là dạng không ḥa tan nằm trong thành tế bào và các lớp gian bào, đóng vai tṛ chất "cốt" và "xi măng". (Back to top)

NHỮNG CHẤT PECTIN H̉̉A TAN.

Acid pectic. Về mặt cấu tạo hóa học, phân tử acid pectic là một mạch dài gồm khoảng 100 đơn vị acid D-galacturonic nối với nhau theo dây nối α-(1-4). Về mặt cấu trúc lập thể th́ acid α-D-galacturonic ở dạng ghế C1. Acid pectic là cơ sở của các chất pectic khác.

Acid pectic ở trong cây có thể tồn tại dưới dạng muối pectat.

Pectin  c̣n được gọi là acid pectinic. Phân tử của pectin gồm vài trăm đơn vị acid a-D-galacturonic nối với nhau theo dây nối a-(1- 4) nhưng một phần hoặc toàn bộ các nhóm carboxyl đă được methyl ester hóa. Tùy theo mức độ ester hóa mà người ta chia ra: loại "pectin có nhiều nhóm methoxyl" và loại "pectin có ít nhóm methoxyl". Loại sau có dưới 40% số nhóm carboxyl bị ester hóa.

Các cây khác nhau chứa pectin khác nhau về khối lượng phân tử về sự phân bố của các nhóm ester và mức độ ester hóa.

Tuy cấu trúc của pectin đă được xác định như trên nhưng một số tài liệu c̣n cho rằng trong thành phần c̣n có thể có mặt các ose không phải uronic, các nhóm acetyl và phosphat.

Tính chất của pectin. Pectin ở dạng bột vô định h́nh màu xám trắng, tan trong nước, trong formamid, trong glycerin nóng. Độ ḥa tan tăng khi mức độ methyl ester hóa tăng, nếu phân tử càng lớn th́ độ tan giảm. Pectin không tan trong ethanol, isopropanol, aceton nên có thể dùng các dung môi này để kết tủa. Pectin bị kết tủa bởi các muối đa hoá trị như đồng sunfat, ch́ nitrat hoặc acetat, sắt chlorid. Trong sản xuất người ta dùng muối nhôm để kết tủa pectin ở pH 4, tủa màu vàng lục thu được là 1 cộng kết tủa giữa pectin tích điện âm và nhôm tích điện dương. Pectin kết tủa bằng muối kim loại có thể tinh chế bằng cách rửa tủa với ethanol hoặc aceton đă acid hóa.

Có thể điều chế pectin từ cùi (vỏ quă giữa) của bưởi như sau: cùi bưởi phơi khô, tán bột 50g, thêm 20 ml HCl 0,03N và đun 1 giờ trên nồi cách thủy. Dịch nóng lọc qua bông, có thể đun lần 2 với một ít nước nóng. Khi nguội, kiềm hóa nhẹ bằng ammoniac rồi bốc hơi cách thủy, nếu có điều kiện th́ bốc hơi chân không c̣n 60ml. Thêm vào dung dịch sánh sau khi cất 2 lần thể tích cồn, pectin kết tủa được ly tâm. Nếu muốn có pectin tinh chế th́ ḥa tan nóng trong một lượng ít nước rồi lại tủa bằng cồn. Tủa xốp được sấy khô bằng cách tải mỏng trên kính nhiệt độ không quá 45⁰C.

Dung dịch pectin 0,2-1,5% khi có mặt 65-70% saccharose và pH 3,1-3,5 th́ tạo thành chất đông.

Định tính.

Định tính pectin dựa vào phản ứng tạo thành pectin hydroxamic acid rồi cho tác dụng tiếp với sắt ba chlorid sẽ tạo thành phức kết tủa màu đỏ.

Thuốc thử : hydroxylamin, 1,4g trong 10ml ethanol 60%; natri hydroxyd 1,4g trong 10ml ethanol 60%; acid hydrochloric 1 thể tích + 2 thể tích ethanol 95%; 2,5g sắt ba trong 10ml HCl 0,1N pha trong ethanol 60%.

Cách tiến hành: ḥa một ít chất thử vào 1ml nước, thêm 1ml thuốc thử hydroxylamin, 1ml natri hydroxyd rồi để yên 2 phút, thêm 1 ml dung dịch HCl và 1ml thuốc thử sắt ba.

Định tính trên vi phẫu: làm mất nước và mất hoạt tính các enzym bằng cách ngâm vi phẫu trong aceton. Rửa aceton 3, 4 lần với methanol. Cho vi phẫu vào một hỗn hợp gồm 1ml thuốc thử hydroxylamin và 1ml natrihydroxyd, quấy 5 phút. Thêm 1ml HCl-ethanol và quấy 5 phút. Chuyển vi phẫu vào 2ml thuốc thử sắt ba, sau 10 phút vớt ra và quan sát với kính hiển vi.

Định tính pectin dựa vào sự có mặt của acid galacturonic: lấy một ít pectin ḥa tan vào 3-4ml nước, thêm vài giọt ch́ acetat kiềm 10% và đun trên nồi cách thủy. Đầu tiên tạo thành tủa trắng rồi dần dần có màu cam hơi đỏ.

Định tính dựa vào sự tạo thành chất đông: lấy 5g pectin, thêm 50ml nước, để yên cho pectin trương ra, thêm 25 g đường mía đă tán thành bột và đun sôi 10-15 phút. Thêm 1ml dung dịch acid citric 40%. Sau 2-3 giờ sẽ tạo thành chất đông.

Định lượng

Xác định hàm lượng anhydrouronic acid bằng phương pháp so màu: mẫu kiểm nghiệm sau khi loại đường (chiết bằng ethanol) được tác dụng với dung dịch 0,5% EDTA để loại các cation hóa trị 2. Tiếp theo dùng NaOH 1N để xà pḥng hóa các nhóm ester (20O, 30 phút), acid hóa đến pH 5,0-5,5 bằng acid acetic. Cho enzym depolymer hóa tác dụng trong 1 giờ, lọc. Cho dịch lọc tác dụng với acid sulfuric đậm đặc rồi với dung dịch 0,15%carbazol trong cồn. Đo màu ở bước sóng 520nm. Đối chiếu với đường cong mẫu của anhydrouronic acid đi từ acid galacturonic (40g acid galacturonic  ~ 33,2mg anhydrouronic acid).

Ngoài ra c̣n có thể định lượng pectin bằng phương pháp cân (sau khi tủa pectin bằng các dung mội hữu cơ), phương pháp đo độ quay cực, phương pháp đo độ nhớt.

Tác động của các enzym lên pectin.

Các enzym tác động lên pectin có thể chia làm 2 loại:

Pectinesterase (P.E.). Enzym này cắt nhóm ester methylic để tạo thành acid pectic.

Enzym cắt nhỏ phân tử (enzym depolymer hóa). loại này có thể chia ra:

Polymethyl galacturonase (P.M.G.), enzym này cắt phân tử thành từng đơn vị galacturonic. Người ta c̣n chia ra endopolygalacturonase là enzym cắt một cách ngẫu nhiên vào các dây nối glycosid và exopolygalacturonase là enzym cắt bắt đầu từ đầu mạch.

Pectinlyase (P.L.) là enzym cắt dây nối (1→4) và đồng thời tạo thành các sản phẩm chưa no.  

Tác dụng của các enzym lên pectin

Người ta t́m thấy các enzym này trong một số nấm mốc như Aspergillus niger, A.oryzae và lợi dụng để loại pectin trong việc làm trong nước hoa quả, trong việc chế biến sợi thảo mộc. (Back to top)

PECTIN KHÔNG H̉A TAN.

Loại này c̣n được gọi là protopectin. Nhờ có protopectin mà các quả xanh có độ cứng nhất định. Người ta cho rằng khi quả chín, dưới tác động của protopectinase th́ protopectin chuyển thành pectin ḥa tan nên quả chín th́ mềm ra, tuy nhiên chưa có chứng minh đầy đủ về sự tồn tại của một enzym đặc trưng như vậy.

Về mặt cấu trúc hóa học, protopectin tạo thành là do liên kết những phân tử pectin với nhau qua cầu calci, phosphat và ngoài ra có có sự kết hợp với cellulose, với ose và một số thành phần khác của vách tế bào.

CÔNG DỤNG

Pectin dùng làm thuốc cầm máu đường ruột, uống dung dịch 1-2%, 40-80ml trong 24 giờ.

Pectin c̣n dùng làm tác nhân nhũ hóa tốt khi kết hợp với gôm arabic. Dung dịch pectin ổn định ở môi trường acid nhưng không ổn định được ở môi trường kiềm. Khi dùng pectin nên làm ẩm với nước và nên trộn với đường hoặc glycerin để ḥa tan được dễ dàng, tránh vón cục. (Back to top)

POLYSACCARIT NGUỒN GỐC ĐỘNG VẬT

CHITIN

Chitin là thành phần chủ yếu của mô, biểu b́ ở côn trùng và giáp xác (vỏ tôm). Cấu tạo và chức năng của chitin tương tự với cellulose. Chitin  là một polisaccarit mạch thẳng trọng lượng phân tử cao có thể xem như là dẫn xuất của xellulose, trong đó nhóm (-OH) ở nguyên tử C (2) được thay thế bằng nhóm axetyl amino (-NHCOCH3),   các đơn vị N-acetyl- D-glucosamin (N-axetyl-2-amino-2-deoxy-D-glucopyranose) được nối với nhau bởi liên kết β-(1→4), các mắt xích của chitin cũng được đánh số như của glucose.

CHITOSAN

Chitosan là dẫn xuất đề axetyl hoá của chitin,  Chitosan được cấu tạo từ các mắt xích D-glucozamin liên kết với nhau bởi các liên kết (1→4)-glicozit,
Chitosan giúp ích cho việc giảm béo ph́, làm thuốc hỗ trợ giảm cân.và giảm lượng cholesterol trong máu, 

Chitosan liên quan chặt chẽ với chitin, nung nóng chitin trong dung dịch xút đậm đặc các gốc acetyl bị khử hết và chitin chuyển thành chitosan. Đây là một polysaccharide mạch thẳng, polymer của các phân tử D1,4 glucosamine.Trong thiên nhiên, chitin c̣n hiện diện dưới nhiều h́nh thức: khá tinh khiết (sâu bướm), trong các lớp rất mỏng (cánh bướm, với hiệu ứng màu tuyệt vời), cùng với các protein tạo thành sclerotin (chất chính trong bộ xương ngoài của côn trùng)…..

Chitosan trong y học

+ Chitosan có khả năng thúc đẩy quá tŕnh đông máu. Các muối chitosan có được từ pha trộn chitosan với axit hữu cơ như axit succinic hoặc lactic sẽ tác dụng với màng tế bào hồng cầu, tiểu cầu khiến sự h́nh thành cục máu đông được nhanh chóng hơn.

+ Chitosan gần như không gây dị ứng và có tính chất kháng khuẩn tự nhiên.  Nhũ tương của chitosans có tác dụng chống nấm candida albicans và aspergillus nige, kư sinh trùng Leishmania infantum. Do đó, chitosan được dùng ngoài da để pḥng nhiễm trùng với vi khuẩn và nấm.

+ Chitosan cũng có tác dụng giảm đau do khả năng ngăn chặn xung động ở các mút tận cùng các dây thần kinh cảm giác.

+ Chitosan có tính nhầy dính (mucoadhesive) nên được sử dụng để đưa thuốc vào cơ thể qua da, như sử dụng với miếng dán insulin.

+ Chitosan cũng có thể được kết hợp với các vật liệu khác thành những composite dùng trong y khoa, ví dụ như loại composite giữa chitosan với hydroxyapatit được các phẫu thuật viên sử dụng để làm chất làm đầy xương sau mổ (post-operation bone filler), để sau composite này phân hủy dần khi mô xương mới được tạo ra.

+ Chitosan là một tá dược quan trọng dùng để độn, dẫn thuốc, màng bao phim, viên nang mềm, nang cứng, làm chất mang thuốc giúp thuốc tác dụng chậm kéo dài..

+ Chitosan là nguyên liệu để làm vật liệu y sinh như da nhân tạo, màng sinh học, chất nền cho da nhân tạo, chỉ khâu phẫu thuật, mô cấy ghép, kem chống khô da, kem lột mặt để tăng độ bám dính, kem chống tia cực tím…

* Trong chế biến thực phẩm

+ Chitosan là một phụ gia thực phẩm tạo độ cứng, tạo keo, phân lớp và khử axit của trái cây, bánh kẹo, nước giải khát, thức ăn….

+ Màng bao, giấy gói thực phẩm chitosan giúp bảo quản thực phẩm, hoa quả, rau tươi, nước giải khát…. Ở Việt Nam, khâu bảo quản nông sản, đặc biệt trái cây, c̣n chưa phù hợp, nên t́nh trạng “được mùa rớt giá” xảy ra thường xuyên. Khoa Công Nghệ Hóa Học, ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP Hồ Chí Minh, đă triển khai đề tài Chế phẩm chitosan sinh học với sản phẩm đầu tiên là “Màng bảo quản nông sản bio chitosan dạng dung dịch” đang được hưởng ứng”.

* Chitosan trong nông nghiệp

+ V́ có tính kháng khuẩn, chống nấm, chitosan dùng để bảo vệ thực vật để: giúp xử lư hạt giống và là thuốc trừ sâu sinh học, giúp nông dân trồng cây chống lại các bệnh nấm, thuốc chống bệnh đạo ôn, khô vằn cho lúa….

Theo tính toán của ĐH Thủy sản, Nha Trang, th́ với khoảng 400 ngàn tấn tôm xuất khẩu hằng năm, lượng phế liệu, đầu, râu, vỏ tôm, sẽ khoảng 70.000 tấn, là nguyên liệu để tạo ra hơn 5000 tấn chitosan cho các ngành sản xuất khác trong nước và xuất khẩu. Như vậy, việc sử dụng vỏ tôm để sản xuất chitosan giải quyết vừa làm ra sản phẩm ích lợi mới cùng lúc xử lư rác thải thủy sản vốn gây ô nhiễm môi trường.

Người ta cho rằng Chitosan là các polymer glucosamine có ảnh hưởng đến chuyển hóa và sinh học phân tử của tế bào thực vật. Các mục tiêu di động là màng tế bào và nhiễm sắc thể trong nhân. Chitosan sẽ tác động lên màng tế bào, nhiễm sắc thể, DNA, các kinase, các phản ứng oxy hóa…Do đó, chitosan c̣n dùng làm chất kích thích sinh trưởng, tăng năng suất cây trồng, Trong sản xuất rượu vang, chitosan được sử dụng để tinh lọc, ngăn ngừa hư hỏng sản phẩm.

+ Từ 1986, Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (Environmental Protection Agency) đă cho phép dùng chitosan rộng răi tronng nông nghiệp.

Trong công nghiệp dệt, chitosan được dùng để: Hồ vải, cố định h́nh in hoa, ưu điểm có thể thay thế được hồ tinh bột bằng chitosan làm cho vải, sợi bền chịu được cọ xát, bề mặt đẹp, bền trong kiềm; Sản xuất vải chịu nước, không bắt lửa để sản xuất đồ bảo hộ lao động; Sản xuất sợi dêt chitin-cellulose có khả năng bắt màu thuốc nhuộm rất cao….

+ Trong công nghiệp giấy Chitosan có tác dụng làm tăng độ bền của giấy, chỉ cần thêm trọng lượng bằng 1% trọng lượng của giấy th́ sẽ làm tăng gấp đôi độ bền của giấy khi ẩm ướt, tăng độ nét khi in. Các loại giấy này dùng làm giấy vệ sinh, giấy in, túi giấy.

+ Trong sản xuất mỹ phẩm: Chitosan được sử dụng trong sản xuất kem chống khô da, do bản chất chitosan cố định dễ dàng trên biểu b́ da bởi những nhóm NH4+ thường được các nhà khoa học gắn với những chất giữ nước hoặc những chất lọc tia cực tím. V́ vậy chitosan là gạch nối giữa hoạt chất của kem và da.

+ Trong công nghệ in, chitosan là mực in sinh học (bioprinting), các sản vật in sinh học này khi bỏ đi sẽ tự phân hủy sinh học không độc hại môi trường.

+ Sử dụng chitosan để chế tạo sơn polyurethane tự phục hồi. Các vật liệu chitosan màu có thể được tái sử dụng với tùy chọn để tái sử dụng hoặc loại bỏ thuốc nhuộm tại mỗi bước tái chế, cho phép tái sử dụng polymer một cách độc lập với chất màu.

+ Sản xuất chất dẻo sinh học (bioplastic) có khả năng phân hủy sinh học.Theo tính toán của Giáo sư Nicola Everett, Đại học Nottingham, th́ với 1 kư lô vỏ tôm, con người có thể tạo ra được 15 túi mua hàng sinh học tiện nghi và thân thiện môi trường.

+ Chitosan là một chất xơ, con người không tiêu hóa, hấp thu được nên có thể thêm vào thực phẩm để hạn chế hấp thụ chất béo, tạo độ nhớt ḷng ống tiêu hóa, giúp nhu động ruột được ổn định hơn cho những người ăn kiêng, béo ph́, đái tháo đường. *

 Back to Top

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Nguyễn Văn Khôi. Polysacarit và ứng dụng các dẫn xuất tan của chúng trong thực phẩm. NXB Khoa học và kỹ thuật (2006)

Nguyễn Văn Khôi. Polyme ưa nước hoá học và ứng dụng. NXB Khoa học tự nhiên và công nghệ (2007).

Hồ Sĩ Tráng. Cơ sở hoá học gỗ và xenluloza Tập 1, Tập 2. NXB Khoa học và kỹ thuật (2003, 2004)

Bài giảng Dược liệu Tập I - 1998 

Đỗ Tất Lợi - Những cây thuốc và vị thuốc Việt Nam 2003

Д.А. Муравьева - Фармакогнозия - Москва - Медицина 1991

Back to Top