Nghiên cứu công nghệ cacboxymetyl hoá tinh bột sắn sử dụng làm tá dược

Mặc dù nguồn tinh bột các loại đặc biệt là tinh bột sắn làm nguyên liệu cho biến tính ở trong nước là rất lớn nhưng cho đến nay chúng ta vẫn phải nhập ngoại tinh bột biến tính các loại đ

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

BÁO CÁO KẾT QUẢTHỰC HIỆN NHIỆM VỤ HỢP TÁC QUỐC TẾ

VỀ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ

Đề tài: “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CACBOXYMETYL HÓA

TINH BỘT SẮN SỬ DỤNG LÀM TÁ DƯỢC”

8077

Hà nội; 03/2010

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BỘ CÔNG THƯƠNG

VIỆN HÓA HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

BÁO CÁO

KẾT QUẢTHỰC HIỆN NHIỆM VỤ HỢP TÁC QUỐC TẾ

VỀ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THEO NGHỊ ĐỊNH THƯ

Đề tài: “NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ CACBOXYMETYL HÓA

TINH BỘT SẮN SỬ DỤNG LÀM TÁ DƯỢC”

Chủ nhiệm đề tài: KS Hà Văn Vợi

Những người tham gia: PGS,TS Mai Ngọc Chúc

Th.S Văn Thị Lan

Th.S Nguyễn Hoài Vân

Th.S Vũ Văn Hà

Th.S Nguyễn Thu Thủy

Th.S Mai Thu Hiền

1.1.CÁC LOẠI TÁ DƯỢC TRONG BÀO CHẾ DƯỢC PHẨM[2]

1.2 TINH BỘT CACBOXYMETYL LÀM TÁ DƯỢC

1.4.1.Tinh bột thủy phân cắt mạch băng axit[39]

1.4.2 Tinh bột oxi hoá

1.4.3 Tinh bột liên kết ngang dạng photphat

1.4.4 Tinh bột cacboxymetyl hoá

1.5 PHẢN ỨNG CACBOXYMETYL HÓA TINH BỘT

1 6 Đặc điểm của tinh bột cacboxymetyl và các phương pháp tinh chế

1.7 Tinh bột cacboxymetyl dạng A và B

II THỰC NGHIỆM

2.1 LÀM SẠCH TINH BỘT SẮN

2.1.1 Tách loại protein

2.1.2 Tách kim loại nặng và tẩy trắng tinh bột

2.2 THUỶ PHÂN TINH BỘT BẰNG AXIT TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC 2.3 OXY HOÁ TINH BỘT BẰNG NATRI HYPOCLORIT

2.4 ĐIÊÙ CHẾ TINH BỘT LIÊN KẾT NGANG BẰNG TÁC NHÂN POCl 3

2.5 ĐIỀU CHẾ TINH BỘT CACBOXYMETYL

2.6.1 Xác định mức độ trùng hợp của tinh bột

2.6.2 Xác định hàm lượng nhóm cacboxyl

2.6.3 Độ thế và hiệu suất của phản ứng cacboxymetyl hóa tinh bột [25]

2.6.4 Xác định hàm lượng natri glycolat trong CMS bằng phương pháp so màu

2.6.5 Xác định hàm lượng NaCl bằng phương pháp chuẩn độ điện thế

2.6.6 Phương pháp phổ hồng ngoại

2.6.7 Xác định sự biến đổi cấu trúc bề mặt

2.7 KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA SẢN PHẨM TINH BỘT CACBOXYMETYL

2.7.1 Độ trơn chảy

2.7.2 Xác định tỷ trọng [4,5]

2.7.3 Khả năng thấm ướt

2.7.4 Độ chịu nén

2.7.5 Khả năng trương nở của tinh bột

III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 XỬ LÝ TINH BỘT LÀM NGUYÊN LIỆU CHO QUÁ TRÌNH CACBOXYMETYL HOÁ

3.1 Xử lý tinh bột làm nguyên liệu cho quá trinh cacboxymetyl hoá

3.1.1.Tách loại protein và kim loại nặng

3.1.2 Kết quả thí nghiệm tẩy trắng tinh bột

3.1.3 Đề xuất quy trình công nghệ xử lý tinh bột đạt tiêu chuẩn làm nguyên liệu cho quá trinh cacboxymetyl hoá

3.2 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM OXY HOÁ TINH BỘT

3.3 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM CẮT MẠCH TINH BỘT

3.4 KẾT QUẢ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐIỀU KIỆN PHẢN ỨNG ĐẾN DS CỦA SẢN PHẨM VÀ RE CỦA PHẢN ỨNG CACBOXYMETYL HOÁ

3.4.1 Khảo sát sự ảnh hưởng của nhiệt độ

3.4.2 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian phản ứng tới DS

3.4.3 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng

3.4.4 Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố Vnước/Vetanol, n NaOH /n AGU và n SMCA /n AGU tới DS của phản ứng

3.4.5 Ảnh hưởng của thành phần dung môi đến độ tinh khiết của sản phẩm CMS

3.5 KẾT QUẢ PHÂN TÍCH PHỔ HỒNG NGOẠI VÀ CHỤP SEM

3.6 KẾT QUẢ KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHẢN ỨNG TẠO LIÊN KẾT NGANG BẰNG POCl 3

3.6.1 Ảnh hưởng của hàm lượng tác nhân POCl 3

3.6.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

3.6.3 Ảnh hưởng của thời gian phản ứng

3.6.4 Ảnh hưởng của tỉ lệ dung môi

3.6.5 Ảnh hưởng của hàm lượng muối

3.6.6 Ảnh hưởng của độ pH

3.7 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐIỀU CHẾ TINH BỘT CACBOXYMETYL HOÁ

3.7.1 Quy trình công nghệ điều chế tinh bột cacboxylmetyl dạng A

3.7.2 Quy trình công nghệ điều chế tinh bột cacboxymetyl dạng B

3.10 XÂY DỰNG TIÊU CHUẨN CƠ SỞ, THẨM ĐỊNH TIÊU CHUẨN

3.11 KẾT QUẢ ĐÀO TẠO

IV.NHỮNG KẾT QUẢ HỢP TÁC

VỚI VIỆN NGHIÊN CỨU TINH BỘT TOÀN NGA

4.1 HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ CACBOXYMETYL HÓA TINH BỘT SẮN

4.1.1 Sử dụng tác nhân cacboxymetyl hóa

4.1.2 Sử dụng tác nhân chống trương nở

4.1.3 Sử dụng tác nhân khâu mạch

4.1.4 Sơ đồ thiết bị quy mô pilot

4.2 TRAO ĐỔI ĐOÀN CÔNG TÁC, THỰC TẬP VÀ ĐÀO TẠO

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

BẢNG CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

Kí hiệu tắt Nghĩa

CMSN Tinh bột cacboxymetyl từ tinh bột nguyên khai

MỞ ĐẦU

Các sản phẩm tinh bột cacboxymetyl là nguyên liệu rất quan trọng được sử dụng trong những ngành công nghiệp khác nhau như dệt nhuôm, khai thác dầu khí….và đặc biệt là trong công nghiệp dược Trong bào chế dược phẩm, tinh bột biến tính cacboxymetyl được sử dụng làm tá dược rã, siêu rã,

tá dược dính, tác nhân bền nhũ Tinh bột cacboxymetyl có nhiều ưu điểm như:

độ ổn định cao với môi trường, khả năng trương nở và rã tốt, ít phản ứng phụ với dược chất

Tinh bột biến tính cacboxymetyl được điều chế từ các loại tinh bột như khoai tây, tinh bột ngô, tinh bột lúa mì, tinh bột sắn…

Càng ngày nhu cầu về tinh bột biến tính cacboxymetyl ngày càng tăng trên thế giới cũng như ở Việt Nam

Mặc dù nguồn tinh bột các loại đặc biệt là tinh bột sắn làm nguyên liệu cho biến tính ở trong nước là rất lớn nhưng cho đến nay chúng ta vẫn phải nhập ngoại tinh bột biến tính các loại để sử dụng làm tá dược trong đó có cacboxymetyl với giá khá đắt (khoảng 110.000đ/kg) vì chưa có cơ sở nào nghiên cứu và sản xuất tinh bột cacboxymetyl hóa để sử dụng làm tá dược

Xuất phát từ thực tế trên chúng tôi đặt vấn đề nghiên cứu công nghệ cacboxymetyl hóa tinh bột sắn sử dụng làm tá dược

Trên thế giới tinh bột cacboxymetyl đã được nghiên cứu, sản xuất và sử dụng từ những năm 50 Ở Liên xô cũ, nay là Cộng hòa Liên bang Nga đã có riêng một Viện chuyên nghiên cứu về tinh bột đó là Viện nghiên cứu các sản phẩm tinh bột toàn Nga Viện được thành lập từ năm 1930 Đây là một Trung tâm nghiên cứu khoa học Nhà nước duy nhất của Cộng hòa Liên bang Nga chuyên nghiên cứu về sản xuât tinh bột và các sản phẩm từ tinh bột trong đó

có tinh bột cacboxymetyl, nghiên cứu triển khai và ứng dụng vào thực tiễn sản xuất

Để rút ngắn thời gian nghiên cứu và học hỏi kinh nghiệm về biến tính tinh bột, chúng tôi đặt vấn đề hợp tác với Viện nghiên cứu các sản phẩm tinh

bột toàn Nga để thực hiện đề tài “Nghiên cứu công nghệ cacboxymetyl hóa tinh bột sắn sử dụng làm tá dược”

Việc hợp tác này nằm trong khuôn khổ thực hiện điều V.19.11 Biên bản khóa họp lần thứ 10 tháng 04 năm 2005 của Ủy ban Liên Chính phủ Việt – Nga về Hợp tác Kinh tế - Thương mại và Khoa học – Kỹ thuật; các Biên bản ghi nhớ 11/2004, các Biên bản thỏa thuận 04/2005, 07/2009 giữa Viện Hóa học công nghiệp Việt nam và Viện nghiên cứu các sản phẩm tinh bột toàn Nga về hợp tác Khoa học – Kỹ thuật trong lĩnh vực biến tính tinh bột sắn nói chung và biến tính cacboxymetyl hóa tinh bột sắn sử dụng làm tá dược

Đề tài được thực hiện trên cơ sở: “Hợp đồng thực hiện nhiệm vụ hợp tác Quốc tế về Khoa học và Công nghệ theo Nghị định thư số 02/2008/HĐ-NĐT” ký ngày 15 tháng 5 năm 2008 giữa Bộ Khoa học và Công nghệ và Viện hóa học công nghiệp Việt nam

SƠ LƯỢC VỀ VIỆN NGHIÊN CỨU CÁC SẢN PHẨM TINH BỘT TOÀN NGA

Viện Nghiên cứu các sản phẩm từ tinh bột toàn Liên bang Nga là một Trung tâm Khoa học Nhà nước duy nhất của Cộng hoà Liên bang Nga chuyên nghiên cứu về các sản phẩm chế biến từ tinh bột và triển khai ứng dụng ở quy mô công nghiệp

Được thành lập từ năm 1930, Viện có nhiệm vụ nghiên cứu soạn thảo và triển khai ứng dụng trong công nghiệp các công nghệ chế biến tinh bột có hiệu quả kinh tế cao, đảm bảo an toàn vệ sinh môi trường, chuyển giao công nghệ, sản xuất các sản phẩm từ tinh bột phục vụ các ngành công nghiệp và dân dụng, đồng thời thiết kế chế tạo thiết bị, dây chuyền cho các công nghệ này

Viện đã đào tạo và duy trì đội ngũ cán bộ và chuyên gia khoa học trình

độ cao có khả năng giải quyết những nhiệm vụ khoa học kỹ thuật tầm cỡ quốc gia và thế giới

Trong quá trình hoạt động của mình, Viện đã tích luỹ được nhiều kinh nghiệm trong các nghiên cứu cơ bản và nghiên cứu ứng dụng về xây dựng các công nghệ sản xuất và chế biến các loại tinh bột khác nhau và đã có nhiều công trình nghiên cứu được ứng dụng trong thực tế sản xuất công nghiệp Trong lĩnh vực sản xuất tinh bột, Viện đã không ngừng nghiên cứu hoàn thiện các quy trình công nghệ, thiết bị để có thể thu được tinh bột từ các nguồn nguyên liệu khác nhau với hiệu suất cao nhất, đặc biệt là công nghệ không phế thải với việc sử dụng toàn diện các sản phẩm phụ, các phế phẩm cho các mục đích khác nhau Các công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp: tại nhà máy sản xuất mật đường từ tinh bột ngô Klimov ở Kirgizia vùng Trung á, tại liên hiệp sản xuât tinh bột vùng thượng Đôn nhet (Ucraina), liên hiệp sản xuất Ephremov (Nga), tại các xí nghiệp ở Khôbôtôp, Kôstrôm, Kazax, Novlan, Ibred v.v

Viện đã hoàn thiện công nghệ sản xuất Dextrin chất lượng cao và triển

khai tại các nhà máy ở Lutrkov, Myrom (Nga), tại Petrov (Ukraina), Veselov (Belorus) Nhiều công trình nghiên cứu về thuỷ phân và oxy hoá cắt mạch tinh bột đã được triển khai thành công với việc tạo ra tinh bột oxy hoá dùng trong thực phẩm, trong sản xuất kem, bánh kẹo Công nghệ này đã được triển khai tại nhà máy tinh bột Klimov trên dây chuyền liên tục với công suất 10 ngàn tấn/năm cho ngành sản xuất bánh kẹo và 5 ngàn tấn/năm cho sản xuất kem Các kết qủa nghiên cứu oxy hoá tinh bột với các tác nhân khác nhau đã nhận được tinh bột biến tính sử dụng trong công nghiệp giấy, dệt nhuộm Viện đã hoàn thiện công nghệ sản xuất huyết thanh với tên thương mại

“Volekam” từ tinh bột, các công nghệ điều chế tá dược cao cấp cho công nghiệp dược phẩm, công nghệ sản xuất bột dinh dưỡng cho trẻ em, thực phẩm ăn kiêng , công nghệ biến tính tinh bột dùng trong ngành khoan thăm

dò, khai thác dầu khí, ngành khai thác mỏ, trong việc tạo khuôn đúc

Trong thời đại ngày nay, khi mà chất lượng cuộc sống càng ngày càng không ngừng được cải thiện và nâng cao thì vấn đề về bệnh béo phì là một vấn đề đang được quan tâm Tại Viện nghiên cứu các sản phẩm tinh bột toàn Nga đã triển khai nghiên cứu tạo ra các loại tinh bột biến tính mới dòng thực phẩm có đặc tính bền với dịch vị Các loại tinh bột thực phẩm này có khả năng làm đặc, giữ nước và chất béo nhưng ít bị cơ thể con người hấp thụ Việc sử dụng các sản phẩm bao bì bằng các loại polyme tổng hợp ngày nay ảnh hưởng rất lớn đến môi trường do tính không phân huỷ sinh học của các polyme này Những nghiên cứu tại viện trong lĩnh vực tạo ra những sản phẩm phân huỷ sinh học trên cơ sở từ nguyên liệu tinh bột để sản xuất bao bì thay cho polyme tổng hợp đã được triển khai và đạt được những thành tựu mới và đang trên đà phát triển

Để thoả mãn nhu cầu của nền kinh tế Cộng hoà Liên bang Nga đối với sản phẩm tinh bột và tinh bột biến tính cho công nghiệp thực phẩm và các ngành kỹ thuật, Viện Nghiên cứu các sản phẩm từ tinh bột toàn Nga đã xây dựng và tiếp tục hoàn thiện các quy trình công nghệ mới mang tính khoa học

và tính kinh tế kỹ thuật ngang tầm quốc tế, trong đó bao gồm:

- Công nghệ đa năng không phế thải chế biến hạt, củ thành tinh bột với việc sử dụng toàn diện các sản phẩm phụ của quá trình

- Công nghệ biến đổi sinh học tinh bột để sản xuất mật đường đa chủng loại, các xirô glucoza- fructoza, các glucoza tinh thể monohydrat, các glucoza dược dụng

- Công nghệ tách xirô glucoza-fructoza thành fructoza tinh thể và xirô giầu fructoza

- Công nghệ về các sản phẩm thế hệ mới: xiclodextrin, mantodextrin có thành phần gluxit đa dạng, đường mật tinh bột có thành phần đường oligô đặc biệt để chế tạo các thức ăn trẻ em nói chung và trị bệnh nói riêng, các xirô có giá trị dinh dưỡng cao, glucoza tinh thể, các sản phẩm glucoza có chứa hoạt chất sinh học và các vitamin

- Công nghệ điều chế hơn 50 dạng sản phẩm đi từ tinh bột như: các chất làm đặc hữu hiệu, các chất ổn định, các chất cải thiện chất lượng sản phẩm sử dụng trong công nghiệp chế biến thực phẩm, dược phẩm và công nghiệp, sản phẩm thực phẩm nghèo đạm cho trẻ em, sản phẩm cho người bị bệnh tiểu đường, suy thận

- Công nghệ thuỷ phân cắt mạch tinh bột amilopectin, trên cơ sở đó tổ chức sản xuất huyết thanh có hiệu lực cao “Volekam”

- Công nghệ polyme phân huỷ sinh học tinh bột để sản xuất nguyên liệu cho bao bì, các vật dụng dùng một lần và các đồ dùng khác

Trong cơ cấu tổ chức của Viện còn bao gồm:

- Xưởng thử nghiệm pilot

- Nhà máy sản xuất thực nghiệm Korenhevo

- Nhà máy sản xuất tinh bột Borico

MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

1 Mục tiêu:

Từ nguồn nguyên liệu tinh bột sắn sẵn có trong nước tạo ra công nghệ tổng hợp tinh bột cacboxymetyl đạt tiêu chuẩn sử dụng làm tá dược

2 Nội dung của đề tài:

1 Hợp tác nghiên cứu công nghệ điều chế tá dược cao cấp điều chế tá dược cao cấp (tá dược rã nhanh, siêu rã, tá dược dập thẳng) sử dụng trong bào chế dược phẩm, đạt tiêu chuẩn sử dụng Việt nam và châu Âu

- Nghiên cứu các chế độ công nghệ phù hợp với nguyên liệu

- Nghiên cứu sử dụng tác nhân phản ứng nhằm nâng cao hiệu suất phản ứng

2 Thiết lập và ổn định quy trình công nghệ điều chế tinh bột cacboxymetyl

-Nghiên cứu công nghệ tách tạp chất, làm sạch sản phẩm sau cacboxymetyl hoá

-Nghiên cứu sử dụng bào chế thuốc trong phòng thí nghiệm

3 Xây dựng mô hình pilot sản xuất thử nghiệm

4 Đào tạo cán bộ chuyên sâu khoa học công nghệ sản xuất tá dược, tá dược cao cấp, biến tính tinh bột

5 Tổ chức hội nghị song phương, trao đổi tài liệu, thông tin và kết quả nghiên cứu

I.TỔNG QUAN

1.1.CÁC LOẠI TÁ DƯỢC TRONG BÀO CHẾ DƯỢC PHẨM[2]

- Tá dược độn: Tá dược độn làm tăng khối lượng của viên thuốc khi

lượng dược chất trong viên thuốc quá nhỏ Tá dược độn có thể chiếm từ 1% đến 99% tổng khối lượng của viên thuốc Tá dược độn gồm các loại như: canxi sunfat, lactozơ, cellulo vi tinh thể, tinh bột, saccarozơ…

- Tá dược dính: Tá dược dính đóng vai trò gắn kết các tiểu phân dược

chất và tá dược tạo thành pellet có độ bền thích hợp Tá dược dính thường được dùng với hàm lượng 2% đến 10% Tá dược dính gồm: gelatin, hydroxypropyl cellulose, saccarose…

- Tá dược trơn: Tá dược trơn có tác dụng giảm ma sát giữa các tiểu

phần và bề mặt thiết bị Tá dược trơn gồm các loại: canxi stearat, magie stearat, …

- Tá dược chống dính: Trong quá trình bào chế, các pellet có thể dính

với nhau do bề mặt của pellet quá ẩm cộng thêm tác động của của tá dược dính làm cho bề mặt của pellet có thể dính lại với nhau Để chống dính người

ta phải thêm tá dược chống dính Các chất chống dính hấp phụ lên bề mặt pellet làm tăng khả năng phân tách các pellet thành cá thể riêng biệt trong quá trình bào chế Các chất chống dính thông dụng là: kaolin, talc, silicon dioxit

- Tá dược rã: Trong công thức bào chế pellet, tá dược rã có vai trò

quan trọng Một vấn đề cần nghiên cứu khi xây dựng công thức pellet là quan

hệ giữa tính ưa nước, bề mặt ưa nước của dạng thuốc với hàm ẩm tối thiểu Bởi vì chính các tá dược ưa nước, bề mặt dễ thấm làm cho pellet dễ rã hơn,

giải phóng chất được nhanh hơn [3]

Đối với các pellet rã nhanh, khi tiếp xúc với dịch tiêu hoá, pellet phải rã

và giải phóng các tiểu phân dược chất ban đầu, tạo thuận lợi cho quá trình hoà tan và hấp thụ dược chất

Rã là bước khởi đầu đặc biệt quan trọng đối với pellet có thành phần dược chất ít tan hay khó tan và tốc độ hấp thụ dược chất từ pellet bị giới hạn bởi tốc độ hoà tan dược chất từ pellet Như vậy, trong thành phần của pellet rã nhanh, để dược chất được giải phóng tức thời cần phải cho thêm tá dược rã thích hợp

Trong công thức viên nén, cơ chế rã cũng tương tự Các tá dược có cấu trúc xốp, sau khi dập viên để lại hệ thống vi mao quản phân bố đồng đều trong viên khi tiếp xúc với dịch tiêu hoá, hệ thống vi mao quản có tác dụng kéo nước vào lòng viên nhờ lực mao dẫn Nước sẽ hoà tan và làm trương nở các thành phần của viên và phá vỡ cấu trúc của viên Như vậy sự rã của viên phụ thuộc vào độ xốp và vào sự phân bố hệ thống vi mao quản trong viên Nếu tá dược rã trong thành phần của pellet là loại hoà tan, đồng thời pellet lại có tỷ lệ cao các thành phần tan được thì tác dụng gây rã của tá dược

sẽ bị hạn chế, do các thành phần tan được hoà tan thành một chất lỏng nhớt bịt kín các lỗ xốp và ngăn không cho chất lỏng thấm sâu vào trong pellet Khi

đó pellet sẽ bị ăn mòn từ bề mặt hơn là rã ra tức thời để giải phóng dược chất

Tá dược rã được coi là 1 thành phần thiết yếu trong một công thức pellet bào chế bằng các phương pháp đùn ép, do lực ép trong quá trình đùn sợi đã làm giảm đáng kể mật độ và kích thước các lỗ xốp trong pellet Vì vậy để bào chế pellet rã nhanh bằng phương pháp đùn – tạo cầu cần phải dùng tá dược rã mạnh để chống lại hai tác nhân đối lập là lực ép và tá dược dính Tinh bột cacboxymetyl là loại tá dược siêu rã đáp ứng tốt yêu cầu trên [3]

- Tá dược điều chỉnh pH : Tá dược này còn gọi là tá dược đệm, là

những chất phối hợp vào trong thành phần của pellet tạo ra vi môi trường pH bao quanh các tiểu phân dược chất, khi các tiểu phân dược chất được giải phóng và lưu chuyển trong dạ dày-ruột Điển hình đối với loại tá dược này là các muối citrat, phosphat…

- Tá dược tạo cầu: Tá dược tạo cầu được thêm vào nhằm giúp tạo các

pellet thành dạng hình cầu hoàn chỉnh Tá dược tạo cầu đã được nghiên cứu

và sử dụng nhiều là cellulose vi tinh thể , bột cellulose…

- Tá dược điều hoà sự chảy : Tá dược chảy được thêm vào nhằm cải

thiện độ chảy của khối bột Tá dược điều hoà sự chảy dùng nhiều trong kĩ nghệ bào chế pellet là : magie stearat, tinh bột, talc…

- Tá dược điều khiển giải phóng dược chất : Là loại tá dược thêm vào

nhằm điều khiển tốc đọ giải phóng dược chất Trong bào chế có nhiều loại khác nhau nhưng phổ biến là các loại làm từ cellulose như : bột cellulose, cellulose vi tinh thể, hydroyproyl cellulose…

- Các chất điện hoạt : Thực chất là các chất hoạt động bề mặt được

thêm vào nhằm giảm sức cang trên bề mặt tiếp xuc rắn -lỏng, làm cho quá trình thấm chất lỏng trên bề mặt các tiểu phân trở lên dễ dàng hơn

1.2 TINH BỘT CACBOXYMETYL LÀM TÁ DƯỢC

Hiện nay, tinh bột biến tính nói chung và tinh bột cacboxymetyl nói riêng ngày càng được sử dụng rộng rãi làm tá dược thay cho tinh bột Việc sử dụng tinh bột làm tá dược có ưu điểm là rẻ tiền, dễ kiếm, không có tác dụng dượcý lý riêng, không độc, dễ dập viên Nhưng nhược điểm của tinh bột là độ trơn chảy và chịu nén kém, dễ hút ẩm làm cho viên bở dần ra và dễ bị nấm mốc, khó bảo quản Khi dùng tinh bột, thường phải phối hợp với 30% bột đường để đảm bảo độ chắc của viên.Tinh bột cacboxymetyl khắc phục được những nhược điểm trên Chúng chịu nén và trơn chảy tốt hơn tinh bột nguyên khai Chúng tan từng phần vào trong nước tuỳ theo cách thức biến tính [4] Tinh bột cacboxymetyl cùng với tinh bột cắt mạch được sử dụng làm tá dược rã Tỷ lệ thường dùng là 2 – 6% Đây là tá dược gây rã viên rất nhanh do khả năng trương nở mạnh trong nước Khả năng rã ít bị ảnh hưởng bởi lực nén Tinh bột cacboxymetyl (CMS) có các tên thương mại là EXPLOTAB, STARCH 1500, VIVASTAR [12]

Ngoài ra, khi bào chế những dược phẩm dạng hydrogel, viên nén, CMS còn được sử dụng với những vai trò khác như chất kết dính hoặc tác nhân làm bền nhũ hoặc huyền phù [12]

Trong dược phẩm dạng gel, CMS có tác dụng tạo huyền phù do nó trương nở dễ dàng ở trong nước Khả năng trương nở cao nhất trong nước là ở môi trường trung tính có pH 5,5 – 7,5 CMS tan trong nước thành dạng gel Khả năng trương nở của nó giảm tỷ lệ với giá trị pH Nhân tố xác định giá trị nồng độ tạo gel của polime là hình dạng và tính đối xứng của các tiểu phân polime Nồng độ này đối với các CMS được xác định là lớn hơn hoặc bằng 1,5% theo khối lượng Hiệu quả của những loại dược phẩm khi được chế thành dạng hyđrogel có liều lượng phụ thuộc vào sự giải phóng thuốc từ hyđrogel Mà điều này lại phụ thuộc vào độ nhớt của hyđrogel Vì vậy đã có những nghiên cứu xác định nồng độ tối ưu của CMS trong dạng dược phẩm này [12]

1.3 TINH BỘT

Tinh bột đã được biết đến từ hàng nghìn năm Người Roman gọi là amilum, một từ bắt nguồn từ tiếng Hy lạp, amilon Tinh bột đầu tiên được tách ra từ bột mỳ hoặc một loại ngũ cốc khác đã được biết đến từ thời xa xưa Thời gian sau nó được sản xuất từ khoai tây ở Châu Âu và Nhật bản, từ củ sắn

và lúa gạo ở phương Đông và từ ngô ở Mỹ

Tinh bột là nguồn cacbohyđrat dự trữ của thực vật vì vậy nó rất phổ biến trong tự nhiên Tinh bột có nguồn gốc từ các loại cây khác nhau, có tính chất vật lí và thành phần hóa học khác nhau Tinh bột được tách ra từ hạt như ngô

và lúa mì; từ rễ và củ như sắn, khoai tây, dong là những loại tinh bột chính dùng trong công nghiệp [19]

1.3.1 Cấu trúc của tinh bột

Tinh bột là một cacbohiđrat cao phân tử bao gồm các đơn vị D-glucozơ nối với nhau bởi liên kết α-glucozit Công thức phân tử gần đúng là (C6H10O5)n trong đó n có giá trị từ vài trăm đến khoảng mười nghìn Tinh bột

có dạng hạt màu trắng tạo bởi hai loại polime là amilozơ và amilopectin [1] Amilozơ là polime mạch thẳng gồm các đơn vị D-glucozơ liên kết với nhau bởi liên kết ỏ-1,4- glucozit (Hình 1.1)

Hình 1.1: Một phần cấu trúc amilozơ

Amilopectin là polime mạch nhánh, ngoài chuỗi glucozơ thông thường còn có những chuỗi nhánh liên kết với chuỗi chính bằng liên kết α- 1,6-glucozit (Hình 1.2)

Hình 1.2: Một phần cấu trúc amilopectin

Các hạt tinh bột là những tinh thể đa hình phụ thuộc vào nguồn gốc xuất xứ trong đó hai loại polime được sắp xếp đối xứng xuyên tâm Bên trong hạt tinh bột có phần kết tinh do amilozơ và phần phân nhánh của amilopectin tạo thành làm cho chúng không tan trong nước lạnh và tương đối trơ với các enzym thuỷ phân [19]

1.3.2.Tính chất vật lí

Tinh bột được tách ra từ ngũ cốc có kích thước khoảng 3 đến 30 µm, các

loại tinh bột được tách ra từ củ và rễ là 10 đến 100 µm , tinh bột cọ có kích

thước lớn nhất, trung bình 50µm Hầu hết các hạt tinh bột tự nhiên là dạng lưỡng chiết và có hình bóng dạng cắt ngang đặc trưng khi quan sát dưới ánh sáng phân cực Tinh bột bị hồ hoá trong nước ở nhiệt độ 60 -70oC tuỳ theo nguồn gốc xuất xứ Ở nhiệt độ cao hơn nữa, hạt tinh bột trương nở mạnh tạo thành dạng paste hoặc sol và những phân tử thẳng ngắn hơn bị hòa tan Dạng paste hoặc sol có thể tạo thành gel khi làm lạnh phụ thuộc vào hàm lượng amilozơ và nồng độ của tinh bột [19]

Nhiệt độ hồ hoá được xác định là điểm mà tại đó hạt tinh bột mất đi tính lưỡng chiết khi quan sát dưới kính phân cực Nhiệt độ hồ hoá trong nước thay đổi khi cho thêm một số hoá chất nhất định Kiềm và một số amin làm giảm nhiệt độ hồ hoá Ở nồng độ thích hợp tinh bột được hồ hoá ở nhiệt độ phòng [42]

Cấu trúc của hạt tinh bột có thể bị phá vỡ bởi tác dụng cơ học như nghiền khô Nếu mạch tinh bột bị gãy, tinh bột có thể bị hồ hoá trong nước lạnh Ở dạng này tinh bột dễ dàng phản ứng với các enzym Những đặc tính keo quan trọng nhất của tinh bột trong nước là độ trong, màu sắc, lưu biến, nồng độ gel, lực bám dính và tính tạo màng [1]

Tinh bột là chất hút nước rất mạnh, lượng nước hấp thụ phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm tương đối, thay đổi theo nguồn gốc tinh bột Ở điều kiện thường, tinh bột chứa 10 – 15% độ ẩm, sự hiđrat hoá các hạt tinh bột khô làm

đường kính của các hạt tinh bột tăng lên 9,1% với tinh bột ngô và 28,4% với tinh bột sắn [32]

1.3.3.Tính chất hoá học

Tinh bột là một polime cacbohidrat tự nhiên có phân tử lượng lớn với nhiều nhóm hiđroxyl trong phân tử nên chúng có thể tham gia các phản ứng sau:

* Phản ứng thuỷ phân: Một tính chất quan trọng của tinh bột được ứng

dụng nhiều trong công nghiệp là các liên kết giữa các đơn vị glucozơ dễ dàng

bị thuỷ phân bằng axit hay enzym Axit có thể được dùng để thuỷ phân tinh bột ở dạng hạt ban đầu hay ở dạng hồ hoá, trong khi enzym chỉ thuỷ phân có hiệu quả đối với tinh bột ở dạng hạt trương nở hay dạng paste Tất cả các loại tinh bột đều bị thuỷ phân bằng axit thành D-glucozơ Trước đây, phản ứng này là phương pháp để sản xuất dextrozơ và xi rô tinh bột Ngày nay những phương pháp thuỷ phân bằng enzym đã thay thế một phần hay hoàn toàn phương pháp axit vì cho hiệu quả kinh tế cao hơn Ngược lại với enzym, axit xâm nhập vào tinh bột chưa bị hồ hoá gây nên sự thuỷ phân ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ hồ hoá của tinh bột Điều này được ứng dụng để sản xuất tinh bột biến tính axit[45]

* Phản ứng oxi hoá: Các nhóm ancol trong tinh bột có thể bị oxi hoá

thành anđehit, xeton và các nhóm cacboxyl Quá trình oxi hoá phụ thuộc vào chất oxi hoá và điều kiện phản ứng Sự oxi hoá tinh bột với dung dịch kiềm hipoclorit là một trong những phản ứng công nghiệp lâu đời nhất Phản ứng này tạo ra những nhóm cacboxyl dọc theo phân tử tinh bột cũng như một lượng nhỏ nhóm cacbonyl Oxi hoá tinh bột bằng hipoclorit cũng làm giảm chiều dài mạch tinh bột, làm tăng tính tan của nó trong nước, đặc biệt trong kiềm loãng Các chất oxi hoá khác như periođat tấn công vào các nhóm OH bậc 2 liền kề, chuyển nó thành anđehit và cắt liên kết giữa cacbon 2 và 3 Sản phẩm thương mại được biết đến cho quá trình này là tinh bột đianđehit [30]

* Phản ứng este hoá: Các nhóm OH trong tinh bột đều tham gia các

phản ứng este hoá và ete hoá giống ancol Những phản ứng này đều được áp dụng để biến tính tinh bột

* Phản ứng ete hoá: khi thực hiện phản ứng của tinh bột và axit mono

cloaxetic với xúc tác kiềm thì các nhóm OH của tinh bột bị ete hoá tạo ra tinh bột cacboxymetyl hoá, là một sản phẩm công nghiệp được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau

* Các phản ứng khác: Nhóm anđehit trong phân tử tinh bột có tính khử,

với xúc tác hidro hoá, đặc biệt khi có một lượng nhỏ axit, gây ra sự hidro phân tạo thành poliancol, sorbitol [32]

Rất nhiều loại monome vinyl đã được sử dụng để tạo ra copolime ghép với tinh bột Những nhân tố ghép này tấn công vào tinh bột qua các gốc sinh

ra ở các nhóm hidroxyl của tinh bột Các nhóm OH của tinh bột phản ứng với andehit trong môi trường axit bằng phản ứng ngưng tụ trong đó liên kết ngang

có thể tạo thành giữa các phân tử tinh bột liền kề Sản phẩm thu được không phân tán trong nước Các tác nhân 2 chức năng khác như acrolein, epiclohidrin và photpho oxiclorua phản ứng với tinh bột cho những dẫn xuất tương tự Nếu độ liên kết ngang được giữ ở mức thấp (một liên kết ngang trên vài trăm đơn vị glucozơ) sản phẩm sẽ hồ hoá cho độ nhớt tăng, tránh được sự cắt mạch và chịu được axit loãng [20]

1.3.4 Tinh bột sắn

Cây sắn, tên tiếng Anh là tapioca hay cassava hay manioc, được trồng nhiều ở vùng cận xích đạo như Đông Nam Á, Nam Mỹ và một số nước Châu Phi Sản lượng sắn củ tươi hàng năm trên thế giới khoảng 175 triệu tấn với diện tích canh tác 14,15 triệu hecta phân bố trên 80 quốc gia, trong đó có Việt Nam [1]

Hiện nay, diện tích, năng suất, sản lượng sắn ở nuớc ta đã tăng liên tục từ năm 2000 (diện tích 234.900 ha, năng suất 8,66 tấn/ha, sản lượng 2.034.234 tấn) đến năm 2009 (diện tích 560.000 ha, năng suất 16,88 tấn/ha, sản lượng 9.452.800 tấn)

Số lượng nhà máy, cơ sở chế biến sắn cũng ngày một tăng, đến nay có

87 nhà máy qui mô công nghiệp và 285 cơ sở chế biến thủ công trên cả nước

So với 5 năm trước đã tăng gấp đôi về số lượng nhà máy và gấp 3 lần về công suất, nhất là Đông Nam bộ và Tây nguyên Tây Ninh là tỉnh có diện tích trồng sắn lớn nhất cả nước và có hàng chục nhà máy chế biến tinh bột sắn, trong đó

có 5 nhà máy có vốn đầu tư nước ngoài của Hàn Quốc, Đài Loan, Thái Lan, Singapore

Trong cả nước, tổng công suất chế biến mỗi năm hơn nửa triệu tấn tinh bột sắn, tương ứng với nhu cầu sử dụng gần 3 triệu tấn củ sắn tươi, đứng hàng thứ 11 trên thế giới về sản lượng sắn nhưng lại là nước xuất khẩu tinh bột sắn lớn thứ 3 thế giới sau Thái lan và Indonexia [1]

Cây sắn ở nước ta đã trở thành cây lương thực quan trọng đứng thứ 3 sau cây lúa và ngô, vai trò của cây sắn nhanh chóng đang chuyển sang là cây nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học và là nguồn xuất khẩu với khối lựợng lớn

Đây là nguồn nguyên liệu quan trọng cho biến tính tinh bột nói chung và biến tính cacboxymetyl hóa nói riêng

Tinh bột sắn có màu rất trắng, pH trong khoảng 6,0 ÷ 6,3 Hạt tinh bột sắn có kích thước từ 5 đến 40 µm với những hạt lớn có kích thước từ 25 ÷ 40

µm, những hạt nhỏ từ 5÷15µm với nhiều hình dạng khác nhau và thường tập hợp co cụm lại với nhau thành đám khoảng 4÷5 hạt/đám [19]

Tinh bột sắn có hàm lượng amilopectin và phân tử lượng trung bình tương đối cao, khoảng 215000g/mol Hàm lượng amilozơ trung bình 16÷18% Trong công nghiệp, người ta tách tinh bột sắn theo quy trình tổng quát như sau (Hình 1.3) [1]

Hỡnh1.3: Sơ đồ tổng quỏt quy trỡnh cụng nghệ sản xuất tinh bột sắn

Sản phẩm

Đóng bao

Cấp nhiệt Sấy

Tách nước bằng cyclon để thu bột

Phân ly tách tinh bột (loại bỏ dịch củ, protein) Sữa tinh bột sắn

Nước Chà và rửa củ

Nguyên liệu (Củ sắn tươi)

Bã sắn (xơ) làm thức ăn gia súc

1.4 TINH BỘT BIẾN TÍNH

Các phương pháp biến tính tinh bột có thể tóm tắt như ở hình 1.5 [1]:

Hình 1.4 : Các phương pháp biến tính tinh bột và các sản phẩm biến tính

Dưới đây là tổng quan các tinh bột biến tính liên quan đến đề tài

C¸c ph−¬ng ph¸p biÕn tÝnh tinh bét vµ s¶n

phÈm

Ph−¬ng ph¸p ho¸ häc

- Tinh bét dextrin ho¸

- Tinh bét ete ho¸:

hydroxylpropyl, cacboxymety

- Tinh bét este ho¸:

octenyl succinat, axetylat

- Tinh bét photphat:

monoeste

- Tinh bét liªn kÕt ngang: ®i tinh bét photphat

- Tinh bét biÕn tÝnh kÐp:

C¸c s¶n phÈm:

- Mantodextrin

- §−êng ngät: glucoz¬, fructoz¬

- Polyol: sorbitol, mannitol

- Axit amin: MSG, lyzin

-Axit h÷u c¬: axit xitric

- R−îu: etanol Axetol, butenol Ph−¬ng ph¸p thuû ph©n

1.4.1.Tinh bột thủy phân cắt mạch băng axit[39]

Dưới tác dụng của axit một phần các liên kết giữa các phân tử và trong phân tử tinh bột bị đứt Do đó làm cho kích thước phân tử tinh bột giảm đi và tinh bột thu được những tính chất mới

Trong sản xuất công nghiệp, người ta cho khuếch tán huyền phù tinh bột (30- 40%) trong dung dịch axit vô cơ có nồng độ 1-3% rồi khuấy đều ở nhiệt độ 50-550C trong vài giờ Khi tinh bột đạt đến độ biến đổi theo yêu cầu thì axit được trung hòa và tinh bột được thu hồi bằng cách lọc, rửa

và sấy khô Nồng độ axit, nhiệt độ, nồng độ tinh bột và thời gian thủy phân tinh bột được điều chỉnh tùy theo mức độ biến tính

Axit vô cơ thường được sử dụng là HCl, H2SO4 Trong quá trình biến tính tinh bột, axit gây ra sự thủy phân liên kết glucozit trong phân tử tinh bột như sau:

O

OH OH

CH2OH O

OH OH

CH2OH

OH

O

OH OH

CH2OH

Do sự thủy phân này mà mạch tinh bột ngắn hơn Đối với tinh bột đã phân tán thì liên kết (1,4)-α-D glucozit nhạy cảm với sự thủy phân axit lớn hơn so với những điểm phân nhánh (1,6)-α-D glucozit Tuy nhiên, trong hạt tinh bột, những phần chứa nhiều liên kết (1,4)-α-D glucozit đều có mặt vùng kết tinh hạt Vì vậy mà liên kết (1,6)-α-D glucozit trở nên nhạy cảm và dễ tiếp cận hơn với thủy phân axit Quá trình thủy phân bằng axit xảy ra theo hai bước sau:

-Axit tấn công vào vùng vô định hình, giàu amilopectin, đặc biệt là những điểm phân nhánh (1,6)-α-D glucozit

-Axit tấn công chậm vào vùng kết tinh và vùng có tổ chức cao của amilozo và amilopectin

Sản phẩm của quá trình thủy phân không hoàn toàn của tinh bột được

gọi là dextrin Tùy theo nguồn gốc và điều kiện thủy phân, mức độ thủy phân mà sản phẩm thu được khác nhau về đặc điểm và phạm vi sử dụng

Việc xử lí tinh bột bằng axit làm thay đổi nhiều tính chất của tinh bột chưa biến tính

Độ nhớt của hồ tinh bột biến tính bằng axit giảm nhẹ là do sự phá hủy vùng vô định hình giữa các mixen của hạt tinh bột làm yếu cấu trúc của hạt tinh bột dẫn đến phá hủy hạt ngay cả khi hạt trương nở không đáng kể

Tùy vào mục đích sử dụng tinh bột mà người ta tiến hành thủy phân tinh bột ở các mức độ khác nhau Mức độ thủy phân được xac định bằng độ trùng hợp Pn Độ trùng hợp Pn là số lượng gốc glucozit trung bình có trong mạch tinh bột Pn được xác định bằng phương pháp oxi hóa nhóm cuối tinh bột bằng KIO4

Có 2 phương pháp thủy phân tinh bột bằng axit đó là:

- Thủy phân bằng axít trong môi trường ancol

- Thủy phân bằng axít trong môi trường nước

a Phương pháp thủy phân tinh bột bằng axít trong môi trường ancol

Trong môi trường ancol như etanol hoặc metanol, độ phân ly của axit làm xúc tác nhỏ hơn trong môi trường nước do các ancol này có độ phân cực nhỏ hơn nước Do đó phản ứng thủy phân trong môi trường ancol làm biến dạng tinh bột diễn ra chậm hơn so với trong môi trường nước.Vì vậy, người

ta có thể điều chỉnh và khống chế quá trình biến tính tinh bột để tạo ra các sản phẩm có mạch phân tử mong muốn một cách dễ dàng hơn và đạt hiệu suất thu hồi cao hơn

Theo phương pháp Robyt , thủy phân bằng axit tinh bột sắn theo sơ đồ sau:

Axít HCl đậm đặc trộn với dung môi, tinh bột, sau đó khuấy đều, đậy kín miệng bình và thủy phân trong vòng 72 giờ

Hình 1.5 Sơ đồ quy trình sản xuất tinh bột thủy phân theo phương phápRobyt

b Phương pháp thủy phân cắt mạch tinh bột bằng axit trong môi trường nước

Thủy phân tinh bột trong môi trường etanol, metanol đắt tiền, sử dụng nhiều thiết bị Việc tái chế dung môi phức tạp, thời gian dài, giá thành cao Thủy phân tinh bột bằng axit trong môi trường nước khắc phục được những nhược điểm trên Đây cũng là phương pháp thủy phân tinh bột được khảo sát trong đề tài này

Theo phương pháp Ali và Kemf thủy phân cắt mạch được thực hiện theo

sơ đồ sau:

Hình 1.6 Qui trình thủy phân cắt mạch tinh bột bằng axit theo phương pháp Ali và Kemf

1.4.2 Tinh bột oxi hoá

Tinh bột oxy hóa đã được đưa vào thị trường hơn 50 năm qua dưới rất nhiều dạng sản phẩm với nhiều tính chất quý giá và đã được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp dệt, keo dính, công nghiệp thực phẩm

Cách đây hơn 90 năm Công ty Elliott và Crabtree Ltd đã sử dụng dung dịch hypoclorit để tẩy trắng tinh bột cọ nhập khẩu dùng để hồ sợi ở nhà máy dệt Lancashire Trong hơn 50 năm qua, đã có rất nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của hàm lượng hypoclorit đến tính chất của tinh bột Hầu hết các quá trình oxy hóa tinh bột bắt đầu bằng sự tách loại các nguyên tử hidro từ tinh bột tạo ra nhóm cacbonyl [26]

Phản ứng oxy hoá của ancol có thể phân nhóm theo cơ chế : Phân tách đồng ly hay oxy hóa gốc tự do; tách dị ly proton, thường là theo cách của chất trung gian este; và chuyển hydrua, tách loại dị ly ion hydrua Kiến thức hiện nay về oxy hóa tinh bột không cho phép phân loại chặt chẽ theo kiểu cơ chế Mặc dù vậy, các kiểu cơ chế này cung cấp một cơ sở lý thuyết để thảo luận chủ đề này[31]

Có rất nhiều tác nhân oxy hóa tinh bột, phổ biến nhất là các tác nhân như periodat, axit cromic và các dung dịch nước clo Hydropeoxit không được xem xét vì phản ứng của nó với tinh bột thường dẫn tới sự thoái biến

a Oxy hóa bằng periodat

Ion periodat phản ứng với các nhóm 2,3-glycol của tinh bột để bẻ gãy liên kết cacbon-cacbon với sự hình thành hai nhóm cacbonyl Các nhóm cacbonyl có khả năng tạo cấu trúc hemiaxetal và các cấu trúc andehyt hydrate hóa khác nhau cả nội và ngoại phân tử[33]

Kết quả là tinh bột diandehyt không cho giải hấp thụ cacbonyl trong vùng hồng ngoại Các nhóm cuối D-glucozo của tinh bột chứa nhiều hơn một nhóm α-glycol và quá trình oxy hóa periodat thu được 2 mol axit formic và 1 mol foocmandehyt từ nhóm cuối khử và thêm 1 mol axit focmic từ nhóm cuối không khử

Định lượng axit foocmic sinh ra là một phương pháp ước lượng độ trùng hợp trung bình của tinh bột

Quá trình oxy hóa α-glycol bằng periodat diễn ra theo cơ chế este vòng Gần đây một phương pháp đã được phát triển để phân loại các kiểu nhóm cacbonyl khác nhau trong xenlulozo oxy hóa theo tốc độ oxy hóa của chúng Periodat oxy xenlulozo chứa 6 loại nhóm cacbonyl khác nhau Áp dụng phương pháp này cho diandehyt tinh bột làm sáng tỏ cấu trúc tinh vi của nó

b Oxy hóa bằng axit cromic

Oxy hóa tinh bột bằng axit cromic là một trong những cơ chế oxy hóa đầu tiên được giải thích Khi có mặt axit, cromat tạo thành một este vòng với

2 đến 3 nhóm OH trong tinh bột mà sau đó sẽ bị phân hủy để tạo thành 2 nhóm cacbonyl được oxy hóa để tạo thành các nhóm cacboxyl Axit cromic

có thể cũng tạo thành các este vòng của ancol được phân hủy để tạo thành các nhóm cacbonyl

Người ta cũng đã sử dụng kali đicromat trong môi trường axit mạnh thay cho periodat trong công nghiệp Các nghiên cứu cho thấy rằng với periodat tốc độ phản ứng quá lớn, không đo được Với axit cromic, tốc độ phản ứng lớn nhất khi pH = 0,7 và nhiệt độ là 370C Sản phẩm chứa 60% tinh bột điandehit và chỉ có 4-5% nhóm axit cacboxylic Các nghiên cứu cũng chỉ

ra rằng hợp phần amilozơ trong tinh bột dễ bị oxy hóa hơn amilopectin Nhưng sự khác nhau này là không đáng kể khi chất oxy hóa được hòa tan trong dung dịch H2SO4 0,2M

c Oxy hóa bằng hipoclorit[46]

Oxi hóa tinh bột bằng natri hypoclorit là phương pháp lâu đời nhất và phổ biến nhất để sản xuất tinh bột oxy hoá quy mô công nghiệp Đầu tiên, các nhóm hydroxyl của phân tử tinh bột được oxy hoá thành các nhóm cacbonyl

và sau đó được oxy hoá tiếp thành các nhóm cacboxyl Vì vậy, số lượng các nhóm cacbonyl và cacboxyl trong phân tử tinh bột oxy hoá cho thấy mức độ oxy hoá Phản ứng oxy hoá xảy ra đầu tiên ở nhóm hydroxyl ở vị trí C2, C3

và C6 trên một đơn vị gluco Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng oxy hoá tinh bột như độ pH, nhiệt độ, nồng độ hypoclorit, cấu trúc phân tử tinh bột và nguồn gốc tinh bột

Có rất nhiều công trình nghiên cứu oxy hoá tinh bột từ các nguồn nguyên liệu tinh bột tự nhiên khác nhau cũng như từ amylozơ và amylopectin Người ta thấy rằng phản ứng oxy hoá xảy ra chủ yêú ở phần vô định hình của

các hạt tinh bột vì không có sự biến đổi trên phổ nhiễu xạ tia X cũng như cường độ của chúng trong các sản phẩm tinh bột oxy hoá

Phản ứng oxy hoá bằng hypoclorit phụ thuộc chủ yếu vào độ pH trong suốt quá trình Nồng độ của ion H+ của phản ứng có thể là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm và ở cùng một thời điểm đó là yếu

tố khó kiểm soát nhất Nếu thêm hypoclorit vào quá nhanh sẽ làm tăng mạnh

pH ban đầu của phản ứng Độ pH phải được kiểm soát nghiêm ngặt bằng cách điều chỉnh tốc độ và phương pháp thêm tác nhân hypoclorit và các tác nhân khác cần thiết cho việc hạn chế sự trương nở của tinh bột và duy trì pH ở vùng kiềm Whistler và Schweiger đã thấy rằng quá trình oxy hoá amylopectin tinh bột ngô xảy ra nhanh nhất ở pH trung tính, tốc độ phản ứng giảm khi tăng độ axit hay độ kiềm Kết quả tương tự cũng đã được ghi nhận khi khảo sát với tinh bột lúa mì hay tinh bột ngô Kiểu và số lượng nhóm chức tạo thành trên phân tử tinh bột cũng phụ thuộc vào pH của phản ứng oxy hoá

Sự tạo thành nhóm cacbonyl sẽ lớn hơn trong môi trường axit, ngược lại hàm lượng nhóm cacboxyl sẽ tăng khi pH tăng Hiện nay, trong thực tế sản xuất công nghiệp, tinh bột được oxy hoá trong môi trường kiềm nhẹ để ưu tiên tạo

ra nhóm cacboxyl, là yếu tố quyết định tính ổn định độ nhớt của tinh bột oxy hoá và giảm thiểu mức thoái biến Khoảng pH từ 8-11 được áp dụng phổ biến trong các nhà máy sản xuất tinh bột biến tính theo phương pháp này

Ngoài độ pH, các yếu tố khác như nồng độ chất oxy hoá, nhiệt độ và nguồn gốc tinh bột cũng ảnh hưởng đến phản ứng oxy hoá tinh bột Người ta biết rằng, với việc sử dụng hàm lượng hypoclorit khác sẽ cho những sản phẩm tinh bột oxy hoá có tính chất khác nhau Hàm lượng nhóm cacboxyl tăng tuyến tính với lượng hypoclorit Tinh bột oxy hoá nhẹ sẽ cho hồ tinh bột có đặc điểm tương tự như tinh bột liên kết ngang thấp Dựa theo nhiều công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về tinh bột oxy hoá dùng trong công nghiệp thực phẩm, trong các thí nghiệm oxy hoá tinh bột của đề tài này hàm lượng clo hoạt động được đưa vào khoảng 1- 3% tính theo khối lượng tinh bột

Nguồn gốc của tinh bột cũng quan trọng đối với phản ứng oxy hoá và tính chất của tinh bột oxy hoá Các nghiên cứu cho thấy tinh bột từ các loại

củ dễ oxy hoá hơn tinh bột từ các loại hạt Khi nghiên cứu oxy hoá tinh bột ngô và tinh bột gạo ở cùng một điều kiện, Kuakpetoon và Wang thấy rằng tinh bột ngô oxy hoá có hàm lượng nhóm cacboxyl cao nhất, trong khi tinh bột gạo cho hàm lượng nhóm cacboxyl thấp hơn Forssell cũng thấy rằng tinh bột khoai tây dễ dàng bị oxy hoá hơn so với tinh bột đại mạch

Trong quá trình oxy hoá tinh bột, người ta rất quan tâm đến việc duy trì tinh bột ở trạng thái không trương nở và ở dạng hạt trong suốt quá trình phản ứng Vì ở dạng này tinh bột dễ tách và rửa sạch khỏi các sản phẩm phụ không mong muốn Khi nồng độ tinh bột cao, nếu nhiệt độ cao sẽ gây ra hiện tượng hạt tinh bột nở to, làm tinh bột bị đóng keo, giảm độ lưu động của khối phản ứng dẫn tới phản ứng oxy hóa xảy ra không đều Vì vậy tinh bột thường được oxy hóa ở nhiệt độ 30-400C

Quá trình oxy hoá tinh bột bằng hypoclorit tương đối dễ kiểm soát Phản ứng được theo dõi bằng cách lấy mẫu rửa sạch và hồ hóa theo quy trình chuẩn, đo độ lưu động Có thể dừng phản ứng ở giai đoạn như yêu cầu bằng cách thêm vào chất khử clo như natribisunfit hay thiosunfat Huyền phù sau

đó được lọc hoặc li tâm Bánh lọc được rửa sạch và sấy khô Trong một vài trường hợp phản ứng được theo dõi bằng việc xác định hàm lượng clo hoạt động trong môi trường phản ứng

Oxy hoá tinh bột bằng hypoclorit là phương pháp được lựa chọn trong

đề tài này để điều chế tinh bột oxy hoá làm nguyên liệu cho phản ứng điều chế tinh bột cacboxymetyl hoá

1.4.3 Tinh bột liên kết ngang dạng photphat

Các phương pháp điều chế tinh bột este photphat đã được biết đến từ lâu Tác nhân tạo liên kết ngang dạng phophat cho tinh bột chủ yếu gồm photpho oxyclorua (POCl3), natri trimetaphotphat (STMP) Năm 1993, Lim

và Seib đã tạo ra quy trình điều chế tinh bột photphat và thấy rằng hỗn hợp muối photphat gồm natri trimetaphotphat và natri tripolyphotphat cho kết quả tạo liên kết ngang tốt hơn so với khi chỉ sử dụng STMP riêng rẽ [47]

Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Thái lan thì hỗn hợp hai muối trên không làm tăng hiệu suất tạo liên kết ngang và không đưa ra được cách phân tích hàm lượng đi-tinh bột photphat hay mono-tinh bột photphat trong hỗn hợp sản phẩm phản ứng mà chỉ xác định được hàm lượng photpho tổng Như vậy, không thể chắc chắn các tác nhân phản ứng đó có ưu thế tạo ra đi-tinh bột photphat hay mono-tinh bột photphat Các kết luận của họ dựa trên

lí thuyết cho rằng điều kiện của phản ứng tạo liên kết ngang và phản ứng tạo mono-tinh bột photphat là khác nhau Phản ứng tạo liên kết ngang xảy ra ở nhiệt độ phòng trong dung dịch có chứa POCl3, STMP hay epiclohydrin và môi trường kiềm NaOH Trong khi phản ứng tạo mono-tinh bột photphat xảy

ra ở nhiệt độ cao (120-1700C) trong hỗn hợp tinh bột và STPP ở dạng khô[35]

Theo các tài liệu khoa học của Mỹ được công bố gần đây, các quy trình điều chế đi-tinh bột photphat đều sử dụng hỗn hợp STMP/STPP với tỉ lệ từ 90/10 đến 99/1 Bằng cách sử dụng các men thuỷ phân tinh bột thành α, γ- dextrin và phổ cộng hưởng từ hạt nhân 31P (31P NMR), các nhà khoa học đã xác định được sản phẩm tinh bột photphat tạo ra có tỷ lệ số mol đi-tinh bột photphat/ mono-tinh bột photphat là 1/1 khi sử dụng hỗn hợp STMP và STPP làm tác nhân phản ứng Khi thay đổi các thông số phản ứng như độ pH hay tỉ

lệ STMP/STPP, người ta có thể tạo ra tới 80% đi-tinh bột photphat trong hỗn hợp sản phẩm phản ứng

Kết quả đo phổ 31P NMR của α, γ-dextrin của các mẫu tinh bột photphat cho thấy độ bội của các pic ở hai vùng phổ δ 3,5-5,0ppm và δ 0-1ppm chỉ ra rằng các nhóm photphat trên tinh bột biến tính nằm ở ít nhất 2 vị trí trên các đơn vị gluco dọc theo mạch tinh bột Nhiều khả năng nhất là nhóm

OH trên C2 và C6 là vị trí xuất hiện nhóm thế trong các cấu trúc của đi-tinh bột monophotphat và mono-tinh bột monophotphat cũng như đã thấy trên các loại tinh bột biến tính khác khi cho tinh bột phản ứng với các tác nhân ái điện

tử khác nhau trong môi trường kiềm Khả năng phản ứng của nhóm OH trên C2 là do tính axit của nó và của nhóm OH trên C6 là do sự thuận lợi về không gian Không giống như tinh bột, cả α- và β- xyclo dextrin đều photphoryl hoá chọn lọc ở 1 vị trí OH trên C2 duy nhất khi phản ứng STMP ở pH 12 ở 100C [47]

Dựa trên các dạng sản phẩm photphat hoá khác nhau của phản ứng giữa tinh bột và STMP cũng như dựa trên cấu trúc của α, γ-dextrin từ các mẫu tinh bột photphoryl hoá tinh khiết, người ta đã đưa ra cơ chế giả định của tinh bột

và STMP trong môi trường kiềm (hình 1.7)

Bước 1 liên quan đến phản ứng mở vòng của ion tinh bột ancolat trên STMP để tạo thành dạng trung gian tripolyphotphat (phản ứng 1) Mono- tinh bột triphotphat không được quan sát thấy trong α, γ- dextrin từ tinh bột photphat tinh khiết có thể vì phản ứng este hoá xảy ra trong khoảng thời gian

từ 3-24h Tuy nhiên vết của mono-tinh bột triphotphat rất rõ trong α, γ-dextrin

từ hỗn hợp phản ứng giữa tinh bột và STMP (3h) bởi các tín hiệu cường độ thấp ở khoảng δ-5,0ppm (γ-P) và δ-10,2 ppm (α-P) Mono-tinh bột triphotphat không bền trong quá trình phản ứng ở môi trường kiềm

O O

mono tinh bôt triphosphate (MSTP)

mono tinh bôt phosphate (MSTP)

mono tinh bôt phosphate (MSTP)

H2O

P

O OH O

O MSDP

P R-O

Hình 1.7 Cơ chế phản ứng giữa SPMP và tinh bột

Trong môi trường kiềm, tất cả bốn hiđro có thể ion hoá trên chất trung gian tinh bột triphotphat có thể tích điện âm Tất cả ba nhóm photphoryl dọc theo chuỗi triphotphoryl có một nhóm OH axit ion hoá khá mạnh với pK~3, trong khi đó nhóm γ -photphoryl có thế ion hoá yếu với pK~8-9 Như ta đã biết, pyrophotphat ở trạng thái trung gian ion hoá hoàn toàn là một nhóm tách

ra tốt hơn so với octophotphat khi ion OH- hay ion tinh bột ancolat tấn công vào chất trung gian tinh bột triphotphat ở pH 11,5-12,5 Sự tấn công của ion

RO- và OH- vào vị trí P-α của nhóm photphoryl hiệu quả hơn so với khi tấn công vào nguyên tử P-β hay P-γ (phản ứng 2) và tạo thành đi-tinh bột

monophotphat hay mono-tinh bột monophotphat Cơ chế này giải thích tại sao mono-tinh bột diphotphat không hình thành khi tinh bột được photphoryl hoá

ở pH 12,5 Tuy nhiên, ở pH 10,5 nồng độ của ion RO- giảm xuống đến 90% nên phản ứng của RO- với chất trung gian tinh bột triphotphat diễn ra chậm

Vì vậy chất trung gian tinh bột triphotphat phản ứng chậm theo cơ chế cạnh tranh Nhóm γ-photphoryl của chất trung gian tinh bột triphotphat bị mất đi theo cơ chế “bóc vỏ”(phản ứng 3)

Cấu trúc của chất trung gian tinh bột triphotphat tương tự như adenosin 5-triphotphat (ATP) ATP được biết là bị thuỷ phân ở nhóm α–photphoryl và mất pyrophotphat ở môi trường kiềm[47]

Cho đến nay, người ta chưa xác định được cơ chế của phản ứng tạo liên kết ngang giữa tinh bột và POCl3 Theo các báo cáo khoa học, phản ứng photphat hoá tinh bột bằng tác nhân POCl3 tạo ra tinh bột photphat hoá có tỉ lệ DSMP/MSMP ~80/20, lớn hơn nhiều so với khi sử dụng tác nhân STMP Trong phản ứng tạo liên kết ngang với POCl3 ở môi trường kiềm, nhóm photpho ưa nước phản ứng ngay với nhóm OH của tinh bột tạo thành đi-tinh bột photphat Các kết quả nghiên cứu cho thấy, hàm lượng liên kết ngang đạt được với loại tác nhân này khoảng một liên kết ngang cho 100- 3000 đơn vị gluco Phản ứng tạo liên kết ngang giữa tinh bột và POCl3 xảy ra rất nhanh, chỉ trong khoảng một giờ Các kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của lượng tác nhân POCl3 đến các tính chất của tinh bột liên kết ngang cho thấy, với hàm lượng POCl3 là 100 microgam, hạt tinh bột liên kết ngang có độ trương nở mạnh nhất trong nước, đường kính tăng khoảng 2,6 lần so với tinh bột tự nhiên

Cả hai tác nhân liên kết ngang, POCl3 và STMP đều cho dạng sản phẩm giống nhau trong hạt tinh bột, nhưng vị trí liên kết khác nhau trong hạt timh bột Với STMP nhóm photphat liên kết nằm phía bên trong hạt tinh bột Liên kết ngang với POCl3 diễn ra ngay trên bề mặt hạt tinh bột Điều này có thể được giải thích do thời gian phản ứng của tác nhân POCl3 quá ngắn (

khoảng 40 phỳt ) nờn nú chỉ tỏc động tới lớp ngoài của hạt tinh bột Trong khi

đú, phản ứng của tinh bột với tỏc nhõn STMP diễn ra chậm hơn (3h) nờn tỏc nhõn này thấm sõu vào hạt tinh bột tạo liờn kết photphat bờn trong hạt

Cú một số sản phẩm CMS liờn kết ngang trờn thị trường như Primojel, Eplotab, Vivastar Với Primojel, Eplotab người ta khụng xỏc định được tinh bột được liờn kết ngang trước hay sau khi cacboxymetyl hoỏ tinh bột Trong trường hợp Vivastar, tinh bột được liờn kết ngang qua cỏc nhúm cacboxylat natri và cỏc nhúm rượu của tinh bột sau khi cacboxymetyl hoỏ

1.4.4 Tinh bột cacboxymetyl hoỏ

Tinh bột cacboxymetyl hoá là tinh bột được gắn một nhóm ưa nước

- CH2COONa lên mạch polisaccarit qua một liên kết ete

Hỡnh 1.8 : Ứng dụng của CMS trong cụng nghiệp[20]

Trong công nghiệp dược phẩm, CMS được sử dụng làm tá dược dưới tên tinh bột natri glycolat Đây là CMS có độ thế khoảng 0,1 – 0,35 [39]

1.5 PHẢN ỨNG CACBOXYMETYL HểA TINH BỘT

Tinh bột cacboxymetyl là sản phẩm nhận được qua phản ứng cacboxymetyl hoỏ tinh bột Đõy là phản ứng biến tớnh tinh bột được quan tõm nghiờn cứu nhiều trong khoảng hai mươi năm trở lại đõy Độ thế là đại lượng quan trọng nhất để đỏnh giỏ mức độ biến tớnh cacboxymetyl hoỏ tinh bột

Y học 20%

Dệt20%

Sản xuất giấy13%

Chất hấp thụ10%

Dược phẩm 7%

Keo dớnh 7%

Cỏc ứng dụng khỏc 23%

Trong một mắt xích của phân tử tinh bột có một nhóm OH bậc 1 và hai nhóm

OH bậc 2 Trong đó, nhóm OH trên C2 hoạt động hơn đối với tác nhân cacboxymetyl hoá so với các nhóm OH trên C1 và C6 bởi vì nhóm OH trên C2 nằm gần đầu hemiaxetan nên có tính axit cao hơn [14]

Phản ứng cacboxymetyl hoá tinh bột xảy ra theo hai bước [11]:

Bước 1: NaOH phản ứng với nhóm OH của tinh bột (ROH) cho nhóm ankoxit:

2 3

CO O

H

n

C H

CO O Cl H

n H

SMCA và NaOH có thể phản ứng tạo thành sản phẩm phụ natri glycolat theo phản ứng sau:

SMCA cũng có thể phản ứng với nước, nhưng phản ứng này chậm hơn nhiều so với phản ứng giữa SMCA với NaOH

Natri glycolat có thể phản ứng tiếp với chính nó hoặc với SMCA tạo thành natri điglycolat:

2HOCH2COONa → (NaOOCCH2)2O + H2O (4) Cl-CH2COONa + HOCH2COONa → (NaOOCCH2)2O +HCl (5) Hai phản ứng sau trở nên đáng chú ý khi có lượng lớn natri glycolat

Có nhiều phương pháp điều chế CMS Cách thông thường là biến tính tinh bột trong nước theo từng mẻ, nồng độ tinh bộ khoảng 35 – 45% Phương pháp này chỉ áp dụng khi điều chế tinh có độ thế thấp, xấp xỉ 0,07 Ở độ thế lớn hơn tinh bột bắt đầu bị hồ hoá [14]

Biến tính tinh bột cacboxymetyl hoá dạng sệt cũng đã được biết tới Tuy nhiên khi tiến hành trong thiết bị phản ứng gián đoạn thường cho sản phẩm không đồng nhất do độ nhớt cao Hiện nay đã có thiết bị phản ứng trộn tĩnh dùng cho chế tạo CMS dạng sệt liên tục [29]

Một phương pháp khác là quy trình phản ứng khô, các hạt tinh bột và bột SMCA được trộn đều với NaOH 50% theo khối lượng Có ba trở ngại chính của cả ba phương pháp này Thứ nhất là các đặc tính riêng của hạt tinh bột bị mất đi trong các quá trình trên Thứ hai, giá trị độ thế đạt được theo những cách này là khá thấp, nhỏ hơn 1 Thứ ba, các sản phẩm phụ: NaCl, Natri (đi)glycolat rất khó bị loại bỏ khi CMS ở dạng sệt Một phương pháp khắc phục được những cản trở này là dùng dung môi hữu cơ làm môi trường phản ứng Người ta chứng minh được rằng trong môi trường phản ứng gián đoạn,

dùng hệ dung môi IPA (iso-propanol)/nước, CMS sẽ được điều chế với DS >1

[12] Một điểm thuận lợi khác là cấu trúc hạt tinh bột được bảo vệ nên những sản phẩm phụ được loại bỏ dễ dàng Nhưng khó khăn gặp phải trong trường

hợp này là hỗn hợp gồm isopropyl ancol, NaOH và nước có thể tạo thành hệ hai pha lỏng [14] không trộn lẫn làm cho nồng độ NaOH phân bố không đều Nếu như vậy, SMCA có thể phản ứng với NaOH để tạo thành natri glycolat trước khi xảy ra phản ứng chính Để khắc phục vấn đề này, người ta tiến hành thực hiện phản ứng trong dung môi etanol [14,15]

Cho đến nay rất nhiều loại dung môi hữu cơ khác nhau đã được nghiên cưú sử dụng Mofti cùng các đồng nghiệp sử dụng metyl ancol nhưng không nói rõ loại tinh bột sử dụng Ceh dùng axeton để biến tính tinh bột ngô Đồng thời với những nghiên cứu về dung môi, cũng có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của các điều kiện phản ứng như nồng độ chất phản ứng, môi trường phản ứng, nhiệt độ lên quá trình cacboxymetyl hoá tinh bột Khalil, Hashem

đã nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ chất phản ứng trong môi trường nước [15]

Để sử dụng xúc tác NaOH hiệu quả, một số quy trình phản ứng đã được thử nghiệm Bhattacharyya và đồng nghiệp thêm dung dịch NaOH vào trước khi phản ứng[11] Jingwa thêm dung dịch NaOH vào hỗn hợp trong suốt quá trình phản ứng và gợi ý rằng thêm NaOH làm nhiều lần sẽ giảm được sự tạo thành natri glycolat Trong một số nghiên cứu, NaOH hạt được cho vào 12 giờ trước khi tiến hành phản ứng cacboxymetyl hoá [25]

Về ảnh hưởng của nước đối với phản ứng cacboxymetyl hoá tinh bột, đã

có một số kết quả nghiên cứu khác nhau Lượng nước tối ưu cho phản ứng phụ thuộc vào loại tinh bột và dung môi hữu cơ sử dụng [25] Theo

Bhattacharyya và đồng nghiệp tỉ lệ nước/ iso-propanol tối ưu là 0,1 [11] Với

etanol, tỉ lệ tối ưu là 0,2 đối với tinh bột khoai tây [35] Với metanol, tỉ lệ tối

ưu là 0,24 đối với tinh bột ngô [27] Lượng nước cho vào hỗn hợp phản ứng tăng theo độ tăng của số nguyên tử cacbon trong mạch ancol Nhận xét này được Filbert tổng kết khi nghiên cứu phản ứng cacboxymetyl hoá một số loại cacbohydrat Theo Filbert, tỉ lệ tối ưu với etanol là 0,28 với propanol là 0,22 Kết quả này cao hơn một số công trình nghiên cứu khác Tuy nhiên, Filbert

không đề cập đến sự phụ thuộc của lượng nước tối ưu và kiểu cacbohyđrat [22]

Trên cơ sở phân tích những nghiên cứu của các nhà khoa học đi trước, nhận thấy rằng, phản ứng cacboxymetyl hoá tinh bột với độ thế khoảng 0,3 tiến hành trong môi trường etanol - nước với xúc tác NaOH là phù hợp với các điều kiện trong nước nên chúng tôi chọn phương pháp này để tiến hành nghiên cứu

1.6 ĐẶC ĐIỂM CỦA TINH BỘT CACBOXYMETYL VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TINH CHẾ

Trong công nghệ sản xuất tinh bột cacboxymetyl, khâu lọc rửa, tinh chế sản phẩm đạt yêu cầu dược dụng là tương đối phức tạp Các sản phẩm phụ có trong tinh bột cacboxymetyl chủ yếu là NaCl, natri citrat, natri glycolat Đã có nhiều nghiên cứu cho thấy, Na+ và Cl- phân bố cả bên trong và bên ngoài bề mặt của hạt tinh bột cacboxymetyl Nguyên tố Na xuất hiện bên trong hạt tinh bột chứng tỏ không chỉ có NaCl mà còn có thể có cả natri citrat hay natri glycolat nữa Điều này có nghĩa là không thể rửa sạch hoàn toàn các sản phẩm phụ này ra khỏi hạt tinh bột cacboxymetyl [1]

Tuy nhiên trong ngành dược, người ta cho phép sự tồn tại lượng một số tạp chất trong một khoảng khá linh động Lượng tạp chất trong sản phẩm cacboxymetyl trung bình là 5% trọng lượng mất khi làm khô, 5% trọng lượng NaCl, 0,5% natri glycolat Dược điển ghi rõ tinh bột natri glycolat cho phép đến 2% natri glycolat, 10% NaCl, 10% trọng lượng mất khi làm khô Bởi vì tinh bột cacboxymetyl chứa một lượng đáng kể các tạp chất khác nên có thể coi nó là “tá dược hỗn hợp” Tính chất rã của CMS có thể là đặc tính chung của tinh bột thay thế nhưng những tính chất quan trọng khác như tính trơn chảy hay độ đặc khít lại phụ thuộc vào đặc tính bề mặt hay hoá học của tinh bột biến tính [1]