CHƯƠN G2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu
3.2 Kết quả tạo hạt alginat can
Hòa tan 0,2 g alginat natri vào 10 ml nước cất, khuấy tan để ổn định cho tan hết bọt khí. Dùng buret thể tích 25ml nhỏ từng giọt alginat natri vào cốc chứa 50 ml dung dịch CaCl2 0,1M, khoảng cách từ đầu ra của buret tới mặt nước là 20cm.
Ổn định hạt gel trong dung dịch CaCl2 qua đêm, sau đó lọc và rửa lại bằng nước cất.
Kết quả hạt gel tạo thành sau khi ổn định qua đêm có màu vàng sáng trong, không lẫn tạp chất, không bọt khí. Kích thước hạt gel đo được bằng thước kẹp điện tử trung bình là 3,84 mm/hạt.
Khối lượng hạt được cân trên tổng số hạt gel thu được trên 10 ml thể tích dung dịch alginat natri trước khi tạo hạt, bằng 6,3g/10ml alginat natri.
Hình 3.3 SEM cấu trúc bề mặt của hạt alginat canxi
Khi nhỏ một giọt alginat vào dung dịch CaCl2 các ion Ca2+ sẽ tác dụng rất nhanh với các phân tử alginat ở bề mặt giọt dung dịch và quá trình tạo gel bắt đầu. Theo mô hình vỉ trứng, ion Ca2+ sẽ liên kết với các nhóm COO- ở 4 gốc G trên hai chuỗi alginat khác nhau. Nhưng hiện nay các nhà khoa học cho rằng ion canxi tạo phức với các gốc guluronic, sau đó các chuỗi khác tiếp tục chồng lên trên theo mô hình vỉ trứng [11].
Do các ion Ca2+ khuếch tán từ ngoài vào trong, sự tạo gel sẽ bắt đầu ở bề mặt giọt dung dịch alginat. Vùng gel ở bề mặt sẽ tiến dần vào bên trong làm cho hạt gel bị co rút, nước thoát ra và thể tích giảm đi. Điều này làm cho khối lượng của hạt gel giảm xuống. Hoạt tính của alginat và của ion tạo gel tại vùng này sẽ bằng không. Cùng với sự liên kết giữa các phân tử trên bề mặt, sự tạo gel sẽ kéo các phân tử từ vùng trung tâm chưa tạo gel ra vùng hoạt tính bằng không và làm cho nồng độ alginat ở trung tâm giảm đi. Các ion Ca2+ sau đó tiếp tục khuếch tán vào sâu bên trong lòng hạt gel nhưng vì nồng độ alginat ở trung tâm giảm đi nên mạng lưới gel ở trong thưa hơn. Mặt khác do mạng lưới gel mặt ngoài dày hơn, sự khuếch tán ion Ca2+ vào sâu bên trong sẽ chậm hơn. Khi lớp gel bên ngoài đủ dày và chắc, sự co rút của hạt gel sẽ chậm lại và khó khăn hơn dù rằng sự tạo gel bên trong vẫn tiếp tục xảy ra. Do không co rút được nữa, mạng lưới gel phía trong sẽ chứa nhiều nước hơn. Chính quá trình tạo gel như vậy tạo nên sự không đồng thể của gel. Người ta thấy rằng sự phân bố alginat trên bề mặt có thể tăng lên năm lần trong khi nồng độ alginat ở trung tâm xem như bằng không. Như vậy trong quá trình tạo gel, có hai chuyển động ngược chiều nhau: một là của lớp gel bề mặt chuyển động dần về phía trung tâm gây nên sự co rút của hạt gel và làm thoát nước ra ngoài; hai là sự chuyển động của alginat từ trung tâm ra vùng hoạt tính bằng không và tạo nên vùng có hàm lượng nước cao ở trung tâm hạt gel. Điều này được xác nhận khi hạt gel bị cắt ra, phía ngoài là lớp gel khá dai trong khi vùng trung tâm chứa rất nhiều nước. Quá trình tạo gel được minh họa trên hình 3.4 [11].