BENZALKONIUM CHLORIDE và ỨNG DỤNG TRONG dược PHẨM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC BÁO CÁO CÔNG NGHỆ CHẤT HOẠT ĐỘNG BỀ MẶT Đề tài: LECITHIN TRONG THỰC PHẨM VÀ MỸ PHẨM GVHD: PHAN NGUYỄN QUỲNH ANH SVTH: NGUYỄN THỊ THANH NGÀ 19139092 Lớp: DH19HT Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 01 năm 2022 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: Tổng quan hoạt chất bề mặt Định nghĩa chất hoạt động bề mặt Phân loại chất hoạt động bề mặt Tính chất hóa lí chất hoạt động bề mặt 3.1 Độ hoạt động bề mặt 3.2 Micelle 3.3 CMC: 3.4 Điểm Kraft 3.5 Điểm đục 3.6 HLB CHƯƠNG II: Tổng quan Lecithin 10 Định nghĩa 10 Cấu tạo 10 Đặc tính hóa lý .11 Sản xuất lecithin 12 4.1 Từ lòng đỏ trứng gà .13 4.2 Từ đậu nành .13 Công dụng 14 CHƯƠNG III: Ứng dụng Lecithin 15 Trong thực phẩm .15 Trong mỹ phẩm 16 Các ứng dụng khác 16 CHƯƠNG IV: Kết luận 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 LỜI MỞ ĐẦU Ngày mỹ phẩm, thực phẩm loại nước tẩy rửa… sử dụng rộng rãi, làm cho chất hoạt động bề mặt trở nên phổ biến, đưa khái niệm hoạt chất bề mặt gần với thực tế Chất hoạt động bề mặt ứng dụng từ lâu trước, việc nghiên cứu ứng dụng chất liên tục mở rộng … Cùng tìm hiểu chất hoạt động bề mặt, đặc biết Lecithin ứng dụng Lecithine thực phẩm mỹ phẩm CHƯƠNG I: Tổng quan hoạt chất bề mặt Định nghĩa chất hoạt động bề mặt Sức căng bề mặt lượng tạo unit bề mặt hay biết lực tác dụng đơn vị chiều dài giới hạn ( chu vi) bề mặt phân chia pha làm giảm bề mặt chất lỏng Chất hoạt động bề mặt chất có khả làm giảm sức căng bề mặt dung mơi chứa chúng Nó cịn có nhiều tên gọi khác chất nhũ hóa, chất tạo bọt…Nó hấp thụ lên bề mặt phân chia pha làm thay đổi lượng tự bề mặt Các chất hoạt động bề mặt thể hoạt tính nồng độ thấp Khi sử dụng cần chọn chất đủ nồng độ để đạt kết mong muốn Các nguồn chất hoạt động bề mặt từ tự nhiên ( lịng trắng trứng,…), nhân tạo hóa thạch (dầu mỏ) Các chất HĐBM thường chất hữu acid béo, muối acid béo, ester, rượu, alkyl sulfate,… Cấu tạo chất gồm phần + Phần phân cực: ưa nước, háo nước thường nhóm chức -COOH, -OH, -SO3H, -NH2,… + Phần không phân cực: kỵ nước, ưa dầu gốc hydrocacbon Chất hoạt động bề mặt có cấu trúc mạch nhánh hoạt động bề mặt tốt diện tích bao phủ lớn, nhiên khó phân hủy sinh học nên chất hoạt động bề mặt tự nhiên mạch thẳng ưu tiên sử dụng nhiều Phân loại chất hoạt động bề mặt Có thể phân loại chất hoạt động bề mặt theo cấu trúc hóa học, tính chất vật lý ( độ tan nước dung mơi), ứng dụng hóa học hay phân loại theo chất nhóm háo nước, chất nhóm kỵ nước, chất liên kết nhóm háo nước nhóm kỵ nước Chúng ta sâu phân loại theo chất nhóm háo nước Gồm loại: + Non ionic ( NI) ( không phân li) + Cationic + Anionic + Amphoteric ( lưỡng tính) 2.1 Non ionic - Phần kỵ nước: akyl phenol, alcol, acid béo, amide,… - Phần nước: ethylene oxide, propylene oxide, glycerin orbitol,… Không tạo ion tan dung dịch nước nên không bị ảnh hưởng chất điện ly, hoạt động môi trường chứa chất điện ly lớn ( nước nhiễm phèn, nhiễm mặn…), thường sử dụng chất tẩy rửa mạnh Nếu đầu ưa nước mạnh phân tử tan nước, ngược lại đầu kỵ nước mạnh phân tử tan môi trường nước 2.2 Cationic Gồm nhóm R hydro hay nhóm alkyl ngắn mạch alkyl aryl liên kết với ankyl mạch dài ion dương - Phần kỵ nước: alkyl mạch dài - Phần ưa nước: ion dương Khi hòa tan nước phân ly thành ion hoạt động bề mặt mang điện tích dương, chất bị ảnh hưởng chất điện ly có dung mơi, thường sử dụng chất giúp bám dính bề mặt ( nước xả vải, dầu xả tóc, …) 2.3 Anionic - Phần ưa nước: ion âm, gồm số nhóm acid carbonic (RCOO-), ester sulfuric (ROSO2O-), alkan sulfonic acid (RSO3-), alken sulfonic acid (R-CH=CH-CH2-SO3-), ankyl aromatic sulfonic acid (R-C6H4-SO3-) nhóm khác phosphate phosphonic acid, persulfate, thiosulfate, sulfamic acid, sulfosuccinste… Khi hòa tan nước phân ly thành ion hoạt đông bề mặt mang điện tích âm anionic chịu ảnh hưởng chất điện ly có dung mơi, thường ứng dụng làm chất tẩy rửa ( xà phòng, dầu gội,…) 2.4 Amphoteric - Phần ưa nước: chứa nhóm acid base Mạch carbon chất hoạt động bề mặt dài tan, nằm hồn tồn pha dầu Vì anion cation tồn nên tùy vào độ pH mà phân li anion cation Gồm loại lưỡng tính carboxylic lưỡng tính sulfate/sunfonate Tính chất hóa lí chất hoạt động bề mặt 3.1 Độ hoạt động bề mặt Độ hoạt động bề mặt biến thiên sức căng bề mặt theo nồng độ, đại lượng Gibbs tính chất đặc trưng cho khả làm giảm sức căng bề mặt Trong dung dịch nước, chất tan có độ phân cực giảm Gibbs tăng Các chất hoạt động bề mặt có mạch carbon lớn độ hấp phụ lớn, độ hấp phụ lượng chất HĐBM đơn vị diện tích bề mặt (mol/cm2 hay mol/m2) Trong dãy đồng đẳng, độ hoạt động bề mặt thay đổi theo quy quy tắc Traube: Độ hoạt động bề mặt tăng 3-3.5 lần chiều dài mạch carbon tăng thêm nhóm CH2 3.2 Micelle Micelle coi dự trữ bề mặt đầy nghĩa chất hoạt động bề mặt phủ kín bề mặt giao thoa phân tử tự cịn lại dung mơi bao bọc bên pha phân tán tạo thành micelle Các loại micelle + Micelle thuận: có đầu ưa nước to, kị nước nhỏ, thích hợp mơi trường nhũ dầu nước + Micelle đảo: có đầu ưa nước nhỏ, kị nước to, thích hợp mơi trường nhũ nước dầu + Micelle chiều 3.3 CMC: CMC nồng độ micelle tới hạn ( critical micelle concentration) nồng độ dung dịch chất hoạt động bề mặt mà nồng độ micelle trở nên đáng kể Có thể xác định CMC dựa áp suất thẩm thấu, độ đục, sức căng bề mặt hay độ dẫn điện… Với sức căng bề mặt tăng nồng độ chất đến mức độ mà sức căng bề mặt khơng giảm điểm tới hạn Khi dạng phân tử có kích thước nhỏ làm dung dịch suốt, có nhiều phân tử micelle hình thành nhiều làm cho dung dịch đục nên xác định CMC từ độ đục Các phương pháp đo CMC cho kết khác nhai nên không cần số xác định nằm khoảng cho phép, sử dụng CMC để kết tốt nên CMC nhỏ có lợi Các yếu tố ảnh hưởng đến CMC: + Độ tan ảnh hưởng trực tiếp đến CMC, độ tan tăng CMC tăng ngược lại, làm giảm độ tan cách thêm chất điện ly cạnh tranh độ tan chiều dài mạch cacbon tăng làm chất HĐBM khó tan làm CMC giảm + Chất hữu tùy thuộc chất mà CMC tăng giảm, ví dụ cho polymer vào để làm đặc sản phẩm 3.4 Điểm Kraft Điểm Kraft nhiệt độ độ hịa tan CMC ( nồng độ 0.1-10%), sử dụng điểm Kraft Ở nhiệt độ thấp chất HĐBM kết tinh hoạt tính Kraft tỉ lệ nghich với độ tan, liên quan đến chất HĐBM anion Khi tăng chiều dài mạch carbon độ tan giảm, Kraft tăng Khi mạch carbon có xuất oxide ethylene làm tăng độ tan Kraft giảm Ngoài tùy vào nồng độ thành phần khác dung dịch thêm chất điện ly làm giảm độ tan giúp tăng Kraft 3.5 Điểm đục Điểm đục nhiệt độ chất HĐBM khơng ion trở nên khơng thể hịa tan, tách khỏi dung mơi hay khơng cịn khả hoạt động bề mặt, sử dụng điểm đục Tính nước xác định liên kết hydro oxi hydro nước, nhiệt độ tăng chất di chuyển nhanh dễ làm đứt liên kết hydro làm khơng cịn tính HĐBM Liên quan đến chất HĐBM không ion nên không bị ảnh hưởng thêm chất điện ly Độ dài gốc alkyl tăng chất di chuyển chậm làm điểm đục tăng Lượng nhóm oxide ethyleme giảm làm điểm đục giảm 3.6 HLB HLB mối tương quan dầu-ái nước ( hydrophile-lipophile balance), tính theo thang đo từ 1-20, dựa vào độ phân tán khác dung dịch nước mà HLB khác nhau, HLB lớn tính nước cao, dầu thấp, tăng HLB tăng tính nước Khi muốn tạo hệ dầu nước, pha liên tục nước nên pha khuếch tán cần tan nước nên chọn chất có HLB cao ngược lại Có thể trộn chất có HLB khác để chất có HLB mong muốn, nhiên chênh lệch HLB khơng q lớn, chênh lệch lớn chúng khơng đặc tính nên khơng hịa tan vào Cơng thức Griffin: tính HLB hỗn hợp có nhiều chất hoạt động bề mặt HLBhh = xi HLBi xi : phần khối lượng tổng lượng chất HĐBM Để tạo nhũ dầu nước, thành phần dầu cần có giá trị HLB cần thiết, giá trị HLB chất nhũ hóa để giảm sức căng bề mặt thành phần dầu nước Theo số HLB, tính chất chất hoạt động bề mặt sau: + Từ - 3: Chất hoạt động bề mặt có tính phá bọt + Từ - 9: Chất hoạt động bề mặt nhũ nước dầu + Từ – 11: Chất hoạt động bề mặt thấm ướt + Từ 11 - 15: Chất hoạt động bề mặt nhũ dầu nước + Trên 15: : Chất hoạt động bề mặt khuếch tán, chất phân tán CHƯƠNG II: Tổng quan Lecithin Định nghĩa Lecithin chất hoạt động bề mặt, chất nhũ hóa tự nhiên có màu vàng nâu, khơng mùi Lecithin có nhiều lịng đỏ trứng gà, hạt đậu nành, ngồi cịn có ngũ cốc ngun hạt gan … Chúng thương mại hóa cách 70 năm Nó thuộc loại chất HĐBM lưỡng tính, sử dụng chất ổn định hay chất tạo nhũ, chất chống oxi hóa ngồi nhiều người xịt lecithin lên chảo giúp chống dính nấu ăn Hình 2.1 Lecithin dạng lỏng Cái tên có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp có nghĩa lịng đỏ trứng (lekithos), nguồn giàu lecithin Lecithin gọi với tên gọi khác phosphatidylcholines, lecithol, vitelin… Nó photpholipid- loại chất béo cần cho tế bào thể đặc biệt tế bào não Mã số quốc tế lecithin: E322 CAS number: 8002-43-5 Cấu tạo Lecithin có cấu trúc giống chất béo có chứa axit photphoric, có đầu tích điện ( âm dương) đầu khơng tích điện Năm 1850, Maurice Gobley chiết tách thành cơng lecithin lịng đỏ trứng Sau khơng lâu Liebreich từ nước sôi acid xác định lecithin gồm phần acid glycerophotphoric, acid stearic thành phần chưa rõ Tiếp tục sau Streker phát thành phần cịn lại choline 10 Năm 1918, Willstatter đưa cơng thức xác phân tử lecithin, gồm có acid glycerophosphoric, acid béo choline, thành phần ghép với theo nhiều cách có nhiều loại lecithin Đặc tính hóa lý Trạng thái vật lý: sáp giá trị axit khoảng 20, chất lỏng đặc giá trị axit khoảng 30 Hình thức: Chất lỏng dính suốt màu vàng nhạt đến nâu, bột hạt màu trắng đến nâu nhạt Tính hút ẩm: Sưng lên nước dung dịch NaCl tạo thành huyền phù keo Độ hòa tan: Hòa tan rượu, ete, cloroform, ete dầu mỏ, dầu khoáng axit béo; khơng hịa tan axeton, thực tế khơng hịa tan dầu động vật thực vật lạnh HLB = - với lecithin phân cực thấp HLB = 10 – 12 với lecithin phân cực cao Bảng 2.1 Các thơng số phân tích yếu, theo Eichberg (1980) 11 Bảng 2.2 Đặc tính kỹ thuật Lecithin dễ tan chảy (Am Oil Chemist’s Soc, Jan 2, 1956) Bảng 2.3 Thành phần Lecithin thương mại Sản xuất lecithin % Lipid Trứng Sữa SPH 2.0-4.0 19.0 PC 68.0-72.0 28.0 PE 12.0-16.0 30.0 PI 0-2.0 5.0 Sphingomyelin (SPH), lecithin (phosphatidyl choline - PC), cephalin (phosphatidyl ethanolamin - PE), phosphatidyl inositol (PI) 12 4.1 Từ lòng đỏ trứng gà Trước sử dụng đậu nành sản xuất lecithin, người ta dùng lòng đỏ trứng gà: Tách 60 lòng đỏ trứng tươi (~800g), rửa nước đưa qua rây nhằm loại bớt màng Thêm 2l aceton lạnh (4°C), đồng hóa thiết bị đồng vịng phút, sau để n 1h 4°C để kết tủa phospholipid protein Lọc qua phễu Buchner, rửa tủa lần, lần với 500ml aceton, loại bỏ dung mơi cịn lại qua chân khơng Đồng hóa phần tủa với 2l ethanol lạnh (4°C) phút Hỗn hợp lọc qua phễu Buchner, phần tủa chiết với ethanol lần Dịch chiết ethanol gộp lại cho bốc dung môi với thiết bị bốc kiểu quay Ta thu lecithin thô ban đầu Phần lecithin thơ hịa tan vào 400ml ether dầu hỏa, sau thêm aceton (2l, 4°C) nhằm kết tủa lại Sau 2h 4°C, gạn bỏ lớp dung môi Phần tủa hòa tan ether dầu hỏa lặp lại công đoạn lần nữa, ta thu lecithin thơ Hịa tan lecithin thơ vào chloroform đem bốc dung môi áp suất giảm Bảo quản lecithin -80°C chân không Lượng lecithin thu 45g, đạt hiệu suất 5,6% 4.2 Từ đậu nành Hiện nay, công nghiệp ưa chuộng sản xuất lecithin từ đậu nành Đậu tương rửa sạch, nghiền ép sau đem chiết, bã đậu tương hỗn hợp vi hạt micelle Hỗn hợp micelle lọc cho bốc thu dầu đậu tương thô Tinh luyện (degumming): Thêm lượng nước vừa đủ, trộn đều, đợi cho q trình hydrat hóa phospholipid diễn Ly tâm hỗn hợp dầu đậu tương phospholipid hydrat hóa Đem bốc lecithin đậu tương thô Trong sản xuất cơng nghiệp, có phương pháp tinh luyện dầu đậu tương tinh luyện mẻ (batch degumming) tinh luyện liên tục phần (continous degumming) Dầu đậu tương thơ cần đun nóng trước tới 70-80°C, sử dụng thiết bị khuấy trộn đồng Lượng nước sử dụng để hydrat hóa từ 1.5-2% thể tích dầu thơ Q nước tạo độ nhớt 13 lớn, dầu có màu tối chưa hydrat hóa hết phospholipids, nhiều nước tạo pha sau ly tâm làm giảm hiệu suất tách Sau có lecithin thơ, tùy vào mục đích sử dụng mà có cách xử lí để thu lecithin tinh sạch, với dạng sử dụng phù hợp Công dụng Giảm cholesterol: Nhiều nghiên cứu cho lecithin giúp giảm cholesterol xấu tăng cholesterol tốt Lecithin kết hợp với chất đậu nành giúp thúc đẩy q trình kiểm sốt, ngăn ngừa tích trữ cholesterol Cải thiện sức khỏe tim mạch: Lecithin giúp giảm stress, cải thiện sức khỏe tim mạch đặc biệt người có bệnh cao huyết áp bệnh tim bẩm sinh Hỗ trợ bà mẹ cho bú: Nhiều chuyên gia khuyên dùng lecithin để ngăn tắc tia sữa mẹ nhờ khả làm giảm độ nhớt Cải thiện tiêu hóa: Khả tạo nhũ lecithin góp phần vào cải thiện chất nhầy ruột, bảo vệ lớp niêm mạc mỏng hệ tiêu hóa giúp tiêu hóa dễ dàng Chống lại triệu chứng sa sút trí tuệ: Nhờ thành phần choline, lecithin giúp cải thiện chức não bộ, trí nhớ nhạy bén hơn, có lợi cho người mắc Alzheimer Làm dịu dưỡng ẩm: Lecithin có số mỹ phẩm giúp làm đẹp da, làm mềm làm mịn da qua việc phục hồi trình hydrat hóa Rủi ro biến chứng: Người bị dị ứng với thành phần lecithin, nguồn chứa lecithin cần lưu ý kỹ trước sử dụng Các lecithin tự nhiên khơng chứa rủi ro nào, tác dụng tác dụng phụ chưa chứng nhận rõ ràng cần tham khảo ý kiến bác sĩ trước sử dụng để đảm bảo an toàn 14 CHƯƠNG III: Ứng dụng Lecithin Trong thực phẩm Lecithin ứng dụng nhiều thực phẩm Nó cho phép ổn định nhũ dầu nước, sử dụng để nhũ hóa, làm bền hệ nhũ tương làm chất bôi trơn Lecithin có dầu ăn, mứt kẹo đóng hộp, thức ăn nhanh hỗ trợ giảm cân Nó có mặt hầu hết loại nước giải khát, bánh kẹo, magarine, kem… chất nhũ hóa tạo cảm giác ngon miệng Ứng dụng thường thấy lecithin dầu hay bơ thực vật socola Lecithin có khả làm giảm hydrat hóa, giúp tan nhanh Nó thay đổi socola giúp thể hấp thụ tốt giảm kết tinh chất béo từ cacao Đối với loại bơ có thành phần béo cao lecithin cịn giúp chống văng dầu nấu 15 Lecithin giúp nâng cao chất lượng bánh nướng cách cải thiện khả hấp thụ nước xử lý bột nhũ hóa chất béo nước, ức chế phân hủy tinh bột, làm tăng khối lượng thời hạn sử dụng Bên cạnh đó, nhờ khả làm tan nhanh giúp cho q trình làm bánh khiến bột khơng bị vón cục tan nước điều tương tự với sữa đồng nghĩa với việc giúp sản phẩm có dạng mong muốn Trong mỹ phẩm Trong mỹ phẩm, lecithin sử dụng chất nhũ hóa, cân lớp dầu lớp bột mỹ phẩm, giúp khơng bị tách lớp, đóng cục Thành phần giúp tăng cường khả thấm sản phẩm vào da, thâm nhập sâu vào lớp biểu bì để sản phẩm đạt hiệu cao Chất hỗ trợ làm mềm làm dịu da tạo lớp màng da hút ẩm hiệu Lecithin cịn giúp phục hồi tóc nhờ đặc tính làm mềm Các ứng dụng khác Ngồi sử dụng thực phẩm mỹ phẩm lecithin dùng lĩnh vực khác Trong y học lecithin dùng làm dược phẩm bổ sung vào chế độ ăn uống, dùng làm chất nhũ để tiêm tĩnh mạch làm chất phân tán cho vitamin Lecithin cho vào thức ăn chăn nuôi để làm giàu chất béo protein, cải thiện trình tạo viên cho sản phẩm Trong công nghiệp luyện kim, lecithin dùng làm chất bơi trơn cho q trình cắt, kéo sợi kim loại… Nó cịn giúp làm ướt phân tán chất nhuộm công nghiệp giấy in ấn Lecithin giúp chống oxi hóa cơng nghiệp may, công nghiệp sơn cao su 16 CHƯƠNG IV: Kết luận Lecithin chất hoạt động bề mặt tự nhiên, đánh giá an tồn nhờ sử dụng rộng rãi Với nghiên cứu cơng dụng nó, lecithin chất hứa hẹn mang đến nhiều thay đổi tiềm nên cơng nghiệp Tuy nhiên, để đảm bảo an tồn không nên lạm dụng chất Đặc biệt người có dị ứng với thành phần đậu nành, trứng,… nên cẩn thận sử dụng Đối với người mang thai cho bú cần hỏi ý kiến bác sĩ để tư vấn sử dụng với liều lượng an toàn 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phan Nguyễn Quỳnh Anh (2021) Công nghệ chất hoạt động bề mặt Đại học Bách Khoa TP.HCM Trần Văn Nhân (2014) Hóa keo Đại học quốc gia Hà Nội https://www.ams.usda.gov/sites/default/files/media/Lecithin%20bleached%20TR%2020 09.pdf https://www.urmc.rochester.edu/encyclopedia/content.aspx?contenttypeid=19&contenti d=lecithin https://tegox.vn/licithin.html B F Szuhaj, “Lecithin Production and Utilization”, Journal of the American OilChemists’ Society, vol 60, no 2, 1983 http://www.absoluteastronomy.com/topics/Lecithin https://www.vinmec.com/vi/tin-tuc/thong-tin-suc-khoe/dinh-duong/loi-ich-cua-lecithinvoi-suc-khoe/ https://www.foodnk.com/tim-hieu-ve-lecithine.html 10 https://tudienlamdep.org/thanh-phan/lecithin/ 11 https://123docz.net/document/1384707-tim-hieu-ve-cau-truc-tinh-chat-chuc-nang-vaung-dung-cua-lecithin.htm 12 Chapter – Introduction (uni-erlangen.de) 18 ... nào, tác dụng tác dụng phụ chưa chứng nhận rõ ràng cần tham khảo ý kiến bác sĩ trước sử dụng để đảm bảo an toàn 14 CHƯƠNG III: Ứng dụng Lecithin Trong thực phẩm Lecithin ứng dụng nhiều thực phẩm. .. phục hồi tóc nhờ đặc tính làm mềm Các ứng dụng khác Ngoài sử dụng thực phẩm mỹ phẩm lecithin dùng lĩnh vực khác Trong y học lecithin dùng làm dược phẩm bổ sung vào chế độ ăn uống, dùng làm chất nhũ... đỏ trứng gà .13 4.2 Từ đậu nành .13 Công dụng 14 CHƯƠNG III: Ứng dụng Lecithin 15 Trong thực phẩm .15 Trong mỹ phẩm